突破关键技术,打破国际垄断

突破关键技术,打破国际垄断

构建规模大、覆盖广的先进电网时空信息服务网络

——记国网信通产业集团荣获2018年度国家科技进步二等奖

  电网是关系国计民生及国家安全的战略性基础设施,全面数字化与全面信息化的时空电网是数字中国和智慧社会的重要基础。电网设备设施管理离不开地图,电网规划、设计、建设、运行、客户服务都依赖地图,可以说电网是电气网络与地理网络的统一,地理信息技术是实现电网全面信息化的关键。但是,由于电网设备数量庞大、设备间关系紧密、设备变化频繁等特点,使得电网的地理信息很难与电气信息进行统一,严重阻碍了物理电网向全信息化数字电网的转变,需要地理数据管理和分析计算方面进行突破。与欧美国家相比,我国拥有全球规模最大、结构最复杂、用户最多的复杂大电网,如何为其提供全面、即时和准确的时空信息服务没有可借鉴的经验。

  由国网信通产业集团牵头,联合武汉大学等科研机构,由厦门亿力吉奥信息等产业单位共同研发完成的项目《复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用》荣获国家科技进步二等奖,是测绘行业服务国际一流企业的标志性成果,推动了我国电网地理信息技术进入国际先进行列,是地理信息技术在行业应用领域的重要创新。

  这是国网公司信息通信领域首次获得国家级奖项,实现了国网公司信息化工作历史性突破。在这来之不易的成功背后,凝聚着国家电网人与合作伙伴的智慧和心血,依靠的是对党和国家、对事业高度负责的态度,彰显的是实事求是的科学精神、敢为人先的创新精神、百折不挠的奋斗精神和团结合作的集体主义精神。

  强强协作,开展联合型攻关

  李克强总理在国家科学技术奖励大会上说:“要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,把握世界新一轮科技革命和产业变革大势,紧扣重要战略机遇新内涵,深入实施创新驱动发展战略,加快创新型国家和世界科技强国建设,不断增强经济创新力和竞争力。”

  在国家电网公司总部及下属相关单位的大力支持下,联合多家科研单位,共同组成的“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目团队,历经十多年攻关,突破了复杂大电网时空信息服务平台关键技术:创建了双空间一体化电网时空信息模型;提出了复杂大电网时空拓扑的秒级实时重构技术;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;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、覆盖最广的先进电网地理信息服务网络。

  砥砺创新,突破关键性技术

  电网是频繁变更的复杂时空网络,地理信息技术在电网管理中应用,需要对地理信息的基础方法上开展创新,主要包括数据模型、高性能分析方法、高效的数据更新和可靠的对外服务等方面。

  首先,实现多层次、多类型、多语义的时空信息表达。电网设备设施由于其组成模式不同、拓扑结构迥异,存在复杂业务关联,造成电网时空信息在地理-电气空间及多类业务中的分割分裂,迫切需要发展兼顾地理空间与电气空间的统一时空信息模型。

  其次,存在受限信息下复杂大电网拓扑信息全网实时重构的性能瓶颈问题。电网中少量节点的电气变化将触发大规模节点的状态与结构瞬变,导致数字电网与物理电网的状态与结构不一致。非实时重构将导致电网拓扑分析、负荷转供错误,给现场作业和安全用电带来巨大风险,迫切需要发展复杂大电网拓扑结构和状态的实时重构技术。

  再次,复杂大电网资源信息的高效可信更新问题突出。多源多态电网资源信息获 取存在位置失准、更新滞后、安全隐患等问题,导致电网资源信息质量差和现势性低,严重影响了电网运维检修与调度安全,迫切需要发展电网资源信息的高效可信更新技术。

  据“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目主要负责人国家电网公司信息通信部主任王继业介绍,针对这些难题和需求,项目组在国家科技计划等支持下,历时多年攻关,对复杂大电网时空信息平台关键技术进行了拓展性与集成性创新,建立了服务于复杂大电网的一体化时空信息平台,研制了覆盖电网所有核心业务的一系列应用系统。该项目共有4个突出的创新点:

  1、创建了双空间一体化时空信息模型

  针对电网时空信息同时分布于地理空间和电气空间,具有多源异构、动态拓扑、相互映射等复杂特征,项目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,实现了与IEC等电气标准的统一,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

  电网有限节点的改变会导致拓扑状态和结构发生变化,高频时变特征对信息服务的实时性和重构能力提出了极高要求,常规拓扑分析方法效率较低,无法满足电网拓扑实时重构的需求。项目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

  电网设备规模庞大、资源信息变化频繁,传统更新维护方法存在获取流程繁琐、更新滞后、位置失准等问题,且过于依赖GPS,缺乏安全防护,难以保证大规模电网资源信息的高效可信更新与交换,严重制约了电网核心业务的精准开展;同时,内外网之间存在多种数据交互方式,且具有低时延、高并发等需求。项目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

  长期以来,国内电网GIS平台被国外产品垄断,集成层次浅、实用化程度低、扩展性差、时空信息孤岛化严重,完全无法满足全信息化数字电网的建设需要。项目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。

  技术难度,远超国内外系统

  “复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目,其覆盖范围、应用规模、技术难度和工程复杂度等均超过国内外类似系统。

  据“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目主要负责人国家电网公司信息通信部主任王继业介绍,项目已在国家电网公司全面应用三年以上。实现了地理信息技术与电网规划、勘测设计、调度运行、运维检修、营销客服、防灾减灾与应急指挥、保供电等电网核心业务的深度融合。

  打破垄断,实现GIS自主可控

  项目打破了长期以来由国外GIS平台对电力行业的垄断,实现了国家电网GIS全面国产化;率先统一应用我国CGCS2000坐标系、建设电力北斗精准服务网,为电网资源信息更新提供统一、连续稳定的时空基准,保障了国家电网基础设施的信息安全。

  项目研发了完全自主知识产权基于云计算的电网时空信息服务平台,实现了跨行业技术深度融合,提升了电网GIS科技水平。项目成果已在国内电力相关行业应用,并在“一带一路”沿线部分国家得到推广,实现了关键技术的出口,提高了国际影响力。

  肩负重任,保障电网安全

  项目提高了电网管理的精细化水平,提升了应对突发情况的能力。在电网日常管理方面,通过精准高效的分析,能降低电网运维工作量,大幅缩短故障修复时间,提高用电服务质量;在防灾与应急方面,通过大范围电网计算模拟实现电力负荷转移和抢修资源调度,降低灾害影响,保障电网安全。此外,项目还为2017年杭州G20、厦门金砖会议,多年“两会”等国家重大活动保供电提供了技术保障。

  成果丰硕,进入国际化行列

  项目成果已应用于国家电网总部、27个省级电力公司、336个地市和1764个县级单位、3.5万多个乡镇供电所和营业厅全覆盖。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,在系统运行上,工作日日均在线用户数72万,电网GIS支撑相关信息系统平均可用率达到99.96%。在应用水平上,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。服务于70万行业专业管理用户和3.5亿供电客户/智能电表,服务了11亿人口。

  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。

  项目建立和完善了产学研协同创新机制,在人力资源管理、多类型创新团队管理方面进行了制度创新,发挥产学研合作优势,项目培养了2000多名跨学科、复合型高科技人才。

  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。

主办单位:中国电力发展促进会  网站运营:北京中电创智科技有限公司    国网信通亿力科技有限责任公司  销售热线:400-007-1585
项目合作:400-007-1585 投稿:63413737 传真:010-58689040 投稿邮箱:yaoguisheng@chinapower.com.cn
《 中华人民共和国电信与信息服务业务经营许可证 》编号:京ICP证140522号 京ICP备14013100号 京公安备11010602010147号

突破关键技术,打破国际垄断

发布时间:2019-02-21   来源:中国电力网

突破关键技术,打破国际垄断

构建规模大、覆盖广的先进电网时空信息服务网络

——记国网信通产业集团荣获2018年度国家科技进步二等奖

  电网是关系国计民生及国家安全的战略性基础设施,全面数字化与全面信息化的时空电网是数字中国和智慧社会的重要基础。电网设备设施管理离不开地图,电网规划、设计、建设、运行、客户服务都依赖地图,可以说电网是电气网络与地理网络的统一,地理信息技术是实现电网全面信息化的关键。但是,由于电网设备数量庞大、设备间关系紧密、设备变化频繁等特点,使得电网的地理信息很难与电气信息进行统一,严重阻碍了物理电网向全信息化数字电网的转变,需要地理数据管理和分析计算方面进行突破。与欧美国家相比,我国拥有全球规模最大、结构最复杂、用户最多的复杂大电网,如何为其提供全面、即时和准确的时空信息服务没有可借鉴的经验。

  由国网信通产业集团牵头,联合武汉大学等科研机构,由厦门亿力吉奥信息等产业单位共同研发完成的项目《复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用》荣获国家科技进步二等奖,是测绘行业服务国际一流企业的标志性成果,推动了我国电网地理信息技术进入国际先进行列,是地理信息技术在行业应用领域的重要创新。

  这是国网公司信息通信领域首次获得国家级奖项,实现了国网公司信息化工作历史性突破。在这来之不易的成功背后,凝聚着国家电网人与合作伙伴的智慧和心血,依靠的是对党和国家、对事业高度负责的态度,彰显的是实事求是的科学精神、敢为人先的创新精神、百折不挠的奋斗精神和团结合作的集体主义精神。

  强强协作,开展联合型攻关

  李克强总理在国家科学技术奖励大会上说:“要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,把握世界新一轮科技革命和产业变革大势,紧扣重要战略机遇新内涵,深入实施创新驱动发展战略,加快创新型国家和世界科技强国建设,不断增强经济创新力和竞争力。”

  在国家电网公司总部及下属相关单位的大力支持下,联合多家科研单位,共同组成的“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目团队,历经十多年攻关,突破了复杂大电网时空信息服务平台关键技术:创建了双空间一体化电网时空信息模型;提出了复杂大电网时空拓扑的秒级实时重构技术;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;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、覆盖最广的先进电网地理信息服务网络。

  砥砺创新,突破关键性技术

  电网是频繁变更的复杂时空网络,地理信息技术在电网管理中应用,需要对地理信息的基础方法上开展创新,主要包括数据模型、高性能分析方法、高效的数据更新和可靠的对外服务等方面。

  首先,实现多层次、多类型、多语义的时空信息表达。电网设备设施由于其组成模式不同、拓扑结构迥异,存在复杂业务关联,造成电网时空信息在地理-电气空间及多类业务中的分割分裂,迫切需要发展兼顾地理空间与电气空间的统一时空信息模型。

  其次,存在受限信息下复杂大电网拓扑信息全网实时重构的性能瓶颈问题。电网中少量节点的电气变化将触发大规模节点的状态与结构瞬变,导致数字电网与物理电网的状态与结构不一致。非实时重构将导致电网拓扑分析、负荷转供错误,给现场作业和安全用电带来巨大风险,迫切需要发展复杂大电网拓扑结构和状态的实时重构技术。

  再次,复杂大电网资源信息的高效可信更新问题突出。多源多态电网资源信息获 取存在位置失准、更新滞后、安全隐患等问题,导致电网资源信息质量差和现势性低,严重影响了电网运维检修与调度安全,迫切需要发展电网资源信息的高效可信更新技术。

  据“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目主要负责人国家电网公司信息通信部主任王继业介绍,针对这些难题和需求,项目组在国家科技计划等支持下,历时多年攻关,对复杂大电网时空信息平台关键技术进行了拓展性与集成性创新,建立了服务于复杂大电网的一体化时空信息平台,研制了覆盖电网所有核心业务的一系列应用系统。该项目共有4个突出的创新点:

  1、创建了双空间一体化时空信息模型

  针对电网时空信息同时分布于地理空间和电气空间,具有多源异构、动态拓扑、相互映射等复杂特征,项目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,实现了与IEC等电气标准的统一,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

  电网有限节点的改变会导致拓扑状态和结构发生变化,高频时变特征对信息服务的实时性和重构能力提出了极高要求,常规拓扑分析方法效率较低,无法满足电网拓扑实时重构的需求。项目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

  电网设备规模庞大、资源信息变化频繁,传统更新维护方法存在获取流程繁琐、更新滞后、位置失准等问题,且过于依赖GPS,缺乏安全防护,难以保证大规模电网资源信息的高效可信更新与交换,严重制约了电网核心业务的精准开展;同时,内外网之间存在多种数据交互方式,且具有低时延、高并发等需求。项目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

  长期以来,国内电网GIS平台被国外产品垄断,集成层次浅、实用化程度低、扩展性差、时空信息孤岛化严重,完全无法满足全信息化数字电网的建设需要。项目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。

  技术难度,远超国内外系统

  “复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目,其覆盖范围、应用规模、技术难度和工程复杂度等均超过国内外类似系统。

  据“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目主要负责人国家电网公司信息通信部主任王继业介绍,项目已在国家电网公司全面应用三年以上。实现了地理信息技术与电网规划、勘测设计、调度运行、运维检修、营销客服、防灾减灾与应急指挥、保供电等电网核心业务的深度融合。

  打破垄断,实现GIS自主可控

  项目打破了长期以来由国外GIS平台对电力行业的垄断,实现了国家电网GIS全面国产化;率先统一应用我国CGCS2000坐标系、建设电力北斗精准服务网,为电网资源信息更新提供统一、连续稳定的时空基准,保障了国家电网基础设施的信息安全。

  项目研发了完全自主知识产权基于云计算的电网时空信息服务平台,实现了跨行业技术深度融合,提升了电网GIS科技水平。项目成果已在国内电力相关行业应用,并在“一带一路”沿线部分国家得到推广,实现了关键技术的出口,提高了国际影响力。

  肩负重任,保障电网安全

  项目提高了电网管理的精细化水平,提升了应对突发情况的能力。在电网日常管理方面,通过精准高效的分析,能降低电网运维工作量,大幅缩短故障修复时间,提高用电服务质量;在防灾与应急方面,通过大范围电网计算模拟实现电力负荷转移和抢修资源调度,降低灾害影响,保障电网安全。此外,项目还为2017年杭州G20、厦门金砖会议,多年“两会”等国家重大活动保供电提供了技术保障。

  成果丰硕,进入国际化行列

  项目成果已应用于国家电网总部、27个省级电力公司、336个地市和1764个县级单位、3.5万多个乡镇供电所和营业厅全覆盖。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,在系统运行上,工作日日均在线用户数72万,电网GIS支撑相关信息系统平均可用率达到99.96%。在应用水平上,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。服务于70万行业专业管理用户和3.5亿供电客户/智能电表,服务了11亿人口。

  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。

  项目建立和完善了产学研协同创新机制,在人力资源管理、多类型创新团队管理方面进行了制度创新,发挥产学研合作优势,项目培养了2000多名跨学科、复合型高科技人才。

  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。

      关键词:电力, 国网信通,国家电网


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