复杂大电网时空信息服务平台助力国家电网公司供电服务水平持续提升
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一、引言
2010年以来，国家电网公司秉承“以客户为中心”的服务理念，持续推进营配调贯通工作，完成了经营区域内营配调数据采录及建模任务，基于复杂大电网时空信息服务平台（简称电网GIS平台）实现了基础数据完整、一致、准确，深化停电信息管理、95598报修定位、故障自动研判、业扩报装等业务应用，提高了跨专业协同能力，营销、运检、调控信息互联互通、数据共享、业务融合达到新高度，客户服务满意度和供电服务水平再上新台阶。
二、基于电网GIS平台的优质服务提升举措
1、贯通用户拓扑连接，奠定优质服务基础
国家电网公司信息化“SG186”工程建设时期，运检、营销、调度侧系统注重本专业管理范畴内的基础数据管理，用户档案未建立与电网网架的拓扑联通，制约了用电受理业务的响应效率。
为消除系统间的数据孤岛，进一步解放生产力，国家电网公司建立了营配调数据同源维护机制，全面推进基础数据采录治理，依托电网GIS平台完成了超410万台公变、419万台专变、1.51亿只计量箱、4.24亿块电能表的空间信息和电气拓扑维护，构建了“变电站-馈线-变压器（中高压用户）-低压线路-低压计量箱（低压用户）”供电路径全链条贯通的“电网一张图”，解决了系统层面用户档案缺失与电网网架拓扑联通的问题，为打通供电服务的“最后一公里”、提升客户诉求响应速度奠定了扎实的基础。
图1低压台区沿布图（蓝色部分为低压设备）
2、停电分析精确到户，停电信息精准推送
用户档案与电网网架拓扑挂接关系建立之前，停电通知执行方式为：运检专业利用配网侧拓扑分析影响的停电线路、停电公变，营销专业人工匹配影响的用户，通过媒体公告停电区域和时间。这种作业模式无法做到点对点精准推送，存在停电遗漏通知的风险。
依托电网GIS平台贯通用户档案与电网网架拓扑挂接关系后，停电通知执行方式优化为：运检专业利用电网GIS平台从变电站到用户完整的供电路径拓扑分析影响停电专变用户、停电公变以及停电低压用户，营销专业审核确认后通过媒体公告停电区域和时间，并且利用短信、电话、互联网等渠道点对点通知到户，日均推送量达10万次以上。这种作业模式实现了停电分析精确到户，停电信息精准推送，提高了电网停电的透明度，增强客户用电体验感。
图2停电事件停电影响范围分析（绿色部分为停电范围）
3、报修用户精准定位，故障原因智能研判
国家电网公司开展深化营配调贯通建设工作前，95598用户报修处理过程缺失全方位的数据支撑，缺乏完善的故障研判技术手段支撑，抢修资源未统筹调配，导致故障原因排查时间较长，引发客户投诉。
随着国家电网公司营配调贯通建设工作深入推进，95598用户报修管理愈发精益化，电网GIS平台在抢修指挥、故障研判方面的支撑作用越发明显。依托箱户空间信息实现了报修用户位置的精准定位，抢修人员能够准确辨识客户位置，缩减了抢修人员到达现场时间；依托片区划分和道路信息实现了抢修工单精准派单，抢修指挥人员能够对抢修资源进行统筹调配、合理派单，平衡了抢修人员抢修负荷，提升了整体抢修效率；依托用户供电路径分析和电网电压、电流等运行信息实现了故障区间的精准研判，抢修指挥人员能够对抢修工单进行合并处理并及时答复客户，减少了派单次数，缩短了答复客户时长，客服专员平均处理时长缩减20秒以上。
图3 报修用户精准定位
4、业扩现场快速勘查，供电方案快速答复
国家电网公司开展深化营配调贯通建设工作前，用户新装、增容等业扩流程环节多、时限长，客户一般需多次前往营业厅提交或确认相关材料，给客户生活和工作造成了一定的影响。
提升业扩办电效率，让客户少跑动或者只跑一次，是国家电网公司营配调贯通重点工作目标之一。电网GIS平台在业扩现场勘查、供电方案编制提供了可视化、自动化的辅助手段，基于电网设备可开放容量、空间拓扑关系和客户用电需求等信息的实时共享和营配调高效协同的整体效应，实现高低压客户报装供电方案自动编制，供电所人员能够在较短的时间内直接答复客户供电方案，低压业扩报装时限分别压缩26%、32%以上。
图4 用户报装可视化操作
三、展望
随着电能替代、清洁供暖、分布式光伏、电动汽车等综合能源服务的发展，国家电网公司提出2020年构建完成“技术先进、柔性高效、安全可靠、灵活互动、友好开放”客户侧能源互联网服务云平台，推进形成能源服务生态圈，满足客户全方位的服务需求，提供优质能源服务，创造增值价值。未来，电网GIS平台需向综合能源地图服务方向全面转型提升，整合电水气热多种能源数据，实现用电能效分析服务、冷热电多能优化调度等基础功能，为客户提供用能服务、设备代维、市场化售电等一体化综合能源服务。
图5 大客户楼宇能效智能分析效果图
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我国拥有全球规模最大、结构最复杂、变化最频繁、用户最多的复杂大电网，多变的配网运行方式时刻给客户用电带来潜在的风险，客户可靠供电态势严峻。面对如此艰巨的挑战，国家电网公司却能够信心十足践行着“停电信息精准通知、故障原因精确定位、供电方案快速答复”的优质服务承诺，这背后离不开复杂大电网时空信息服务平台的技术支撑，特别是时空信息统一建模、时空拓扑实时重构等方面的技术创新突破，破解了长期以来无法实时掌握客户实际供电电源的困局，实现了客户用电情况的主动感知，为持续提升客户服务水平提供了基础保障。
异构的电网空间、瞬变的电网状态、多源的信息更新及繁多的业务类型给复杂大电网可靠运行与高效管理带来了巨大困难，如何为其提供全面、即时和准确的时空信息服务是一个世界性难题，也没有任何先例可循。项目组经多年攻关，突破了复杂大电网时空信息服务平台关键技术，取得了如下创新：
1.创建了双空间一体化电网时空信息模型，实现了地理空间与电气空间深度融合的全要素全业务统一建模表达，突破了复杂大电网巨量异源时空信息的关联映射难题，提高了电气空间业务的空间决策能力，支撑了国家电网近 2000类实体、共 15.2 亿台电网设备的全局时空一致建模。
2.提出了复杂大电网时空拓扑的秒级实时重构技术，突破了分布式拓扑计算的性能瓶颈，构建了动静态服务自适应调度的高并发时空信息计算引擎，将停电决策分析、负荷转供等电网拓扑分析业务处理时间由国外同类技术的分钟级缩短到秒级，提高了电网调度控制、应急抢修等业务的安全性与效率。
3.构建了基于北斗系统的电网资源信息可信高效更新技术体系，创建了电网资源信息“一次采录，一体更新”的全过程自主模式，攻克了跨内外网的数据安全高效交换难题，将电网资源信息更新效率提升了约 10 倍，消除了电网资源信息更新滞后导致数字电网与实际电网不一致带来的调度安全隐患。
4.研发了具有完全自主知识产权的复杂大电网时空信息服务平台，构建了全球规模最大、覆盖最广的电网地理信息服务网络，研制了全面支撑“输电、变电、配电、用电及调度”等核心业务的电网 GIS 应用系统，实现了国家电网GIS 平台与应用的全面自主可控，有力支撑了国家电网公司智能电网建设。
项目成果已应用于国家电网总部、27 个省级电力公司及其所有地市、县、乡共 3.5 万多个单位，建立了由 27 个省级主干节点、1000 余个地市服务节点、10 万余个班组操作节点构成的全球最大的公用事业地理信息服务网络，日均在线用户数 70 余万，日均时空信息服务调用 1000 余万次，实现了对国家电网 15.2亿余台电网设备全时态信息的全在线管理。近三年，项目所产生的直接经济效益达 79 余亿元，由第三方测评机构估算项目对提供应用证明的部分单位所产生的间接经济效益约 129 余亿元。项目成果还应用于台风、地震、冰灾等重大自然灾害处置及历年国家重大活动的保供电工作，提升了电网应急响应及处置能力，取得了重大的社会效益。部分成果已推广应用到国内能源相关行业，并在“一带一路”沿线部分国家得到推广，实现了自主核心技术产品的国际化输出。
项目获得发明专利 45 项、软件著作权 58 项，出版专著 7 部，制定各类标准 16 项，发表论文 121 篇。获中国地理信息产业协会、中国电机工程学会等省部级一等奖 5 项，项目四项应用成果获中国地理信息产业协会优秀工程金奖。
来源：国家电网公司、武汉大学
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编辑 / 周华兵 审核 / 张洁
指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)