電力規劃技術協作與動態智能管理系統的設計與應用

廖菁，禹海峰，劉麗新

(1.國網湖南省電力公司經濟技術研究院，湖南長沙 410004;2.北京清軟創新科技有限公司，北京 100085）

電力規劃技術協作與動態智能管理系統的設計與應用

廖菁1，禹海峰1，劉麗新2

(1.國網湖南省電力公司經濟技術研究院，湖南長沙 410004;2.北京清軟創新科技有限公司，北京 100085）

為實現高效率的電網規劃運營管理，降低整體運營成本，保證電網規劃相關工作有序順暢進行，急需設計和開發科學的電力規劃技術協作與動態智能管理方案，以滿足規劃工作中的多樣化需求。本文從總體設計思路、系統主要功能及應用效果等方面對系統進行詳細闡述。該系統對及時了解規劃業務發展趨勢、及時完成報表上報、管理電源電網規劃方案等起到重要作用，系統具有可操作性和實用性。

負荷預測;規劃監督;協作

現代電網建設在負荷分布情況、電源如何布局等方面與傳統電網有本質的區別，傳統電網所采用的一些方法無法滿足現在的需求。隨著智能電網建設、電力市場化改革的推進，為適應跨區域輸購電、能源形勢緊張等新的形勢，須加強對電力需求的預測、電網規劃理論與方法的研究。湖南電網在現代公司戰略研究和智能電網的背景下，迫切需要在管理工作中推進信息化建設。為了響應國家的管理創新要求，需要引入相關工作的智能化信息平臺，以推進“一體化”建設工作。毋庸置疑，信息化是“一體化”建設進程中非常重要的一個環節，信息化的水平也是考核企業的重要指標之一。

1 總體設計思路

電力規劃技術協作與動態智能管理系統軟件應用最先進的Java2 Enterprise Edition(J2EE)技術和多層體系Browser/Server(B/S)結構，在充分調研湖南電網規劃業務需求、規劃工作流程和現有數據來源的基礎上，開展電力規劃與規劃管理的信息化技術研究，提出電力規劃技術支持與動態管理系統整體解決方案，并完成系統開發。

該系統包括網絡元件數據庫、電網規劃方法庫、電網規劃方案庫、負荷數據庫、負荷預測方法庫、電源規劃方法庫和方案庫、機組數據庫等多個數據庫，如圖1所示。

圖1 系統所包含的各個數據庫模塊圖

傳統預測應用軟件預測模型單一，不采用數據庫或者應用小型數據庫，數據的共享性較差，采用的是人工與信息化相結合的方式。而本系統則應用綜合模型理論建立的預測模型，應用大型數據庫進行數據存儲，采用網絡化的設計進行數據交互，應用專家與智能化相結合的工作模式。

系統以預測方法庫作為基礎，預測模塊建立了基于若干單一預測方法的綜合最優預測模型，能夠挖掘相關規律以完善預測方法庫。此外，為了提高預測的精確度，將多種預測方法得到的結果進行了最優組合，搭建成多種相異的綜合預測模型。

設計中考慮了目前工作中的實際需要，其中本期的預測工作技術協作和電網規劃監督模塊正是為了滿足目前對報表和報告上報、上報質量考核、各地市考核排名等日常工作的需求而設計的。

2 主要功能介紹

通過對原始數據進行收集及對預處理、相關數據智能辨識、負荷發展趨勢分析、建立多指標綜合預測模型、應用高級預測策略、監督考核電網規劃指標等多個方面進行深入研究，提出了全套的解決方案，最終建立一套能夠滿足高效、精確、智能需求的電力規劃技術協議與動態智能管理系統。系統包括的主要功能見圖2。

圖2 系統功能模塊圖

2.1 綜合信息維護平臺

基礎數據包括電網元件信息、電網結構信息、國民經濟、氣象信息、能源信息、電量信息和負荷信息等，數據格式應能滿足一體化電網規劃設計數據要求。

系統研發前期進行了大量收集數據工作，應用自動采集和手動觸發相結合的方式獲得湖南省公司和各地市供電公司的有關數據。系統可自動將日負荷數據轉換為月度及年度負荷指標，將月度電量指標轉換為年度電量指標，并存入數據庫中。

數據預處理可對負荷曲線中出現的缺失或者不良數據提供多種靈活手段的自動辨識與修正，并在此基礎上，自動進行負荷特性統計。

除了信息采集、管理功能以外，該平臺同時具有圖表繪制功能，可實現多種數據表、數據圖的編制，并可作為常用格式導出。這種靈活的自定義式操作為營銷部門各類報表、報告的制作提供了極大的便利，節省了大量的人力物力。

2.2 電網現狀分析

本模塊實現對電網現狀、設備和運行數據的分析。對電網設備的歷史及現狀分布、結構和增量等情況的分析，主要包括電網設備總體分析、新增變電站分析、變電站無功配置分析、線路總體分析、新增線路分析、線路區間對比分析、新增線路區間分析、電廠基本情況分析等;在設備運行情況分析中，提供對全網運行情況的詳細展示及統計功能，包括電網容載比分析、變電站負載率分析、變電站負荷概率分布、變電站最大負荷分析、線路負載率分析、線損分析、電廠發電量分析、負荷密度分析等。

2.3 電力市場分析

該模塊對電量、負荷、國民經濟、能源、綜合指標、氣象環境等指標提供多角度多層面的分析結果。

分析和研究內容包括:電力系統有關各指標與國民經濟主要指標之間的定量關系;對氣象數據和電力行業數據進行自動建模分析;對年度和月度能源生產和能源消費進行分析;對年度和月度總體、各地、分行業電量分別進行分析;對年、月、日不同維度的最大負荷、最小負荷、平均負荷、峰谷差率、負荷曲線、負荷率等指標進行分析;對年度用電單耗、電力彈性系數、利用小時數等綜合經濟指標進行分析等。

2.4 電力市場預測

本模塊可對年、月、日不同維度的最大負荷、最小負荷、平均負荷、負荷曲線等指標進行預測，建立預測方法庫。

子功能包括快速預測、高級預測、批量預測、模擬預測及對預測結果的管理及相關性分析等。由于各級電網的預測是獨立進行的，下級電網的預測結果與所屬上級電網的預測結果可能不滿足加和性或統計關系的要求，因此提供網間均衡功能自動調整上下級電網的預測結果。同理，提供總量分量均衡功能、年月均衡功能自動協調全社會用電量和各產業電量、年度預測和月度預測的預測結果。

預測方法庫的組成包括既有的常規方法 (這些方法已得到廣泛應用)，還包括近年來涌現的許多新方法，此方法庫包有近50種預測方法。

系統中提供管理人員參與預測的機會，如在預測模型中，使用者可通過自定義影響負荷變化的相關因素，修改其中涉及的參數，調節有關因素映射庫中的數值來構建預測模型，搭建不同的預測策略，最終完成核實整個預測的計算過程。預測過程的用戶可控性包含內容見圖3。

圖3 預測過程的用戶可控性業務流程

2.5 預測工作技術協作

本模塊提供地市供電公司分級上報預計投產大用戶用電情況、分站負荷數據、縣市電量/負荷數據、向下級單位發布報表模板等功能，包含報告上報和管理、報表上報和管理、上報時限設置、查詢報表、報告下載等子模塊。

2.6 電網規劃監督

該模塊將實現對各地市供電公司發展工作相關的各種報表和報告的上報質量的考核功能，并對考核指標進行自動或手動的分析和計算，對各種考核指標完成情況進行實時跟蹤展示，按照得分高低自動排名，統籌電網規劃技術監督現場檢查情況，實現動態智能的電網規劃監督功能。

電網規劃技術監督評比考核由基礎管理和技術監督考核指標兩部分組成，但所占權重不同，考核評比內容相差很大，有些可以量化，有些需要結合實際數據和專家判斷。這個模塊為規范技術監督先進評比工作提供了信息化平臺。

2.7 項目管理

針對電源和電網規劃，本模塊從規劃進度、完成情況以及資金進度等角度進行全方位的項目展示，分為規劃階段、可研階段、前期階段、文件管理、查詢匯總和統計分析。

2.8 電源規劃和電網規劃管理

電源規劃和電網規劃方案的管理是后期進行運行模擬和電力電量平衡的基礎。

本模塊實現對電廠和機組的規劃和管理，通過規劃電源庫可以管理確定的規劃電廠和機組，其它情況通過生成電源規劃方案做進一步管理。

此外對于電網中的線路和變電站做相應的規劃管理，通過生成輸變電規劃方案來管理不確定的規劃線路和變電站，確定情況與電源規劃管理相同。

2.9 系統管理

本模塊實現對用戶及權限的管理功能，包括用戶管理、角色管理和日志管理。

3 算例分析

該系統于2013年10月開展數據收集工作，2014年2月開始實施并試運行。應用電力規劃技術協作與動態智能管理系統，基于湖南電網的相關數據進行實例驗證，如圖4—5所示。

圖4 2013—2014年持續負荷曲線

圖5 年負荷概率分布

試運行期間已在日常工作中逐漸顯現出其特有的優勢:

1)本系統在預測模型的研究中做到了最小的誤差擴散。通過對多樣化數據的各種特性進行最優重組并建立綜合模型，提高了預測的準確率和精確度。

2)本系統是在對歷史記錄數據挖掘分析后建立的概率統計模型，對影響預測結果的多因素和變化規律進行抽取，使得預測模塊得出的結果更加準確。

3)本系統的綜合模型的擬合和預測精度顯然比單用一種方法更加準確，并為用戶提供自動建模的功能，將各種預測方法的預測結果進行最佳的組合，提高了預測工作的效率和工作水平，保證了歷史數據的可繼承性，并做到信息共享。

4)多指標預測結果的合理性依賴于預測人員的經驗和技巧，因此軟件為預測人員干預預測過程提供了可能，這使得預測人員的預測經驗和分析判斷能力得到充分的發揮。

5)預測工作技術協作和電網規劃監督簡化了工作模式，提高了電網規劃工作的管理水平和工作效率。

系統在使用中各模塊運行穩定、交互界面友好、具有較好的可操作性。經過應用測試得知，系統各項功能均與需求一致，系統性能指標也滿足應用要求。

4 結語

湖南電力規劃技術協作與動態智能管理系統的建設，不僅能支撐電網規劃相關部門的日常工作，對工作中產生的大量數據、資料進行有效的規范化集中管理，而且能對網、省公司要求的指標創優工作形成有效支撐。該系統通過自動分析和統計電力規劃各項數據指標，電力市場分析預測、科學管理電源和電網規劃庫、全面展示項目進程、動態智能完成電網規劃監督等功能，實現電力規劃與規劃管理的信息化，提高了電力規劃工作效率及準確性，為電網生產經營活動輔助決策工作提供強大支撐。

后期將在此基礎上進行基于運行模擬的電力電量平衡的研究和系統研發，使得電網規劃工作管理再上新臺階。

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廖菁(1980)，湖南懷化人，碩士，從事電力系統規劃、研究工作。

禹海峰(1987)，湖南邵陽人，碩士，從事電力系統系統規劃、研究工作。

劉麗新(1978)，內蒙古赤峰人，碩士，從事電力系統系統規劃、研究工作。

Design and application for power planning collaboration and dynamic intelligent management system

LIAO Jing1，YU Hai-feng1，LIU Li-xin2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Economic＆ Technology Institute，Changsha 410004，China;2.Beijing Tsing Soft Technology Co.，Ltd，Beijing 100085)

In order to achieve high efficiency in grid planning operations management，reduce overall operational costs and ensure a smooth and orderly management and network planning management work，scientific and technical cooperation and the dynamic power of intelligent management solutions are designed and planned to meet the diverse needs of the planning work.This paper elaborates the overall design concept，system and application effect and other main functions of the system in detail.The system，which is operable and practical，plays an important role in understanding planning business development trends，completing the report in time，and managing the power grid planning programs.

load forecasting;planning authority;collaboration

TM715

A

1008-0198(2014)05-0001-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.05.001

2014-06-18

國網湖南省電力公司科研項目 (5216A2130008)