突破關(guān)鍵技術(shù)，打破國際壟斷

構(gòu)建規(guī)模大、覆蓋廣的先進電網(wǎng)時空信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

——記國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團榮獲2018年度國家科技進步二等獎

　　電網(wǎng)是關(guān)系國計民生及國家安全的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，全面數(shù)字化與全面信息化的時空電網(wǎng)是數(shù)字中國和智慧社會的重要基礎(chǔ)。電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施管理離不開地圖，電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行、客戶服務(wù)都依賴地圖，可以說電網(wǎng)是電氣網(wǎng)絡(luò)與地理網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，地理信息技術(shù)是實現(xiàn)電網(wǎng)全面信息化的關(guān)鍵。但是，由于電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大、設(shè)備間關(guān)系緊密、設(shè)備變化頻繁等特點，使得電網(wǎng)的地理信息很難與電氣信息進行統(tǒng)一，嚴重阻礙了物理電網(wǎng)向全信息化數(shù)字電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，需要地理數(shù)據(jù)管理和分析計算方面進行突破。與歐美國家相比，我國擁有全球規(guī)模最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、用戶最多的復(fù)雜大電網(wǎng)，如何為其提供全面、即時和準確的時空信息服務(wù)沒有可借鑒的經(jīng)驗。

　　由國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團牽頭，聯(lián)合武漢大學等科研機構(gòu)，由廈門億力吉奧信息等產(chǎn)業(yè)單位共同研發(fā)完成的項目《復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用》榮獲國家科技進步二等獎，是測繪行業(yè)服務(wù)國際一流企業(yè)的標志性成果，推動了我國電網(wǎng)地理信息技術(shù)進入國際先進行列，是地理信息技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的重要創(chuàng)新。

　　這是國網(wǎng)公司信息通信領(lǐng)域首次獲得國家級獎項，實現(xiàn)了國網(wǎng)公司信息化工作歷史性突破。在這來之不易的成功背后，凝聚著國家電網(wǎng)人與合作伙伴的智慧和心血，依靠的是對黨和國家、對事業(yè)高度負責的態(tài)度，彰顯的是實事求是的科學精神、敢為人先的創(chuàng)新精神、百折不撓的奮斗精神和團結(jié)合作的集體主義精神。

　　強強協(xié)作，開展聯(lián)合型攻關(guān)

　　李克強總理在國家科學技術(shù)獎勵大會上說：“要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，把握世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革大勢，緊扣重要戰(zhàn)略機遇新內(nèi)涵，深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，加快創(chuàng)新型國家和世界科技強國建設(shè)，不斷增強經(jīng)濟創(chuàng)新力和競爭力?！?/p>

　　在國家電網(wǎng)公司總部及下屬相關(guān)單位的大力支持下，聯(lián)合多家科研單位，共同組成的“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目團隊，歷經(jīng)十多年攻關(guān)，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)：創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時空信息模型；提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓撲的秒級實時重構(gòu)技術(shù)；構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系；研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺，構(gòu)建了全球規(guī)模最大、覆蓋最廣的先進電網(wǎng)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

　　砥礪創(chuàng)新，突破關(guān)鍵性技術(shù)

　　電網(wǎng)是頻繁變更的復(fù)雜時空網(wǎng)絡(luò)，地理信息技術(shù)在電網(wǎng)管理中應(yīng)用，需要對地理信息的基礎(chǔ)方法上開展創(chuàng)新，主要包括數(shù)據(jù)模型、高性能分析方法、高效的數(shù)據(jù)更新和可靠的對外服務(wù)等方面。

　　首先，實現(xiàn)多層次、多類型、多語義的時空信息表達。電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施由于其組成模式不同、拓撲結(jié)構(gòu)迥異，存在復(fù)雜業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，造成電網(wǎng)時空信息在地理-電氣空間及多類業(yè)務(wù)中的分割分裂，迫切需要發(fā)展兼顧地理空間與電氣空間的統(tǒng)一時空信息模型。

　　其次，存在受限信息下復(fù)雜大電網(wǎng)拓撲信息全網(wǎng)實時重構(gòu)的性能瓶頸問題。電網(wǎng)中少量節(jié)點的電氣變化將觸發(fā)大規(guī)模節(jié)點的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)瞬變，導(dǎo)致數(shù)字電網(wǎng)與物理電網(wǎng)的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)不一致。非實時重構(gòu)將導(dǎo)致電網(wǎng)拓撲分析、負荷轉(zhuǎn)供錯誤，給現(xiàn)場作業(yè)和安全用電帶來巨大風險，迫切需要發(fā)展復(fù)雜大電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的實時重構(gòu)技術(shù)。

　　再次，復(fù)雜大電網(wǎng)資源信息的高效可信更新問題突出。多源多態(tài)電網(wǎng)資源信息獲 取存在位置失準、更新滯后、安全隱患等問題,導(dǎo)致電網(wǎng)資源信息質(zhì)量差和現(xiàn)勢性低，嚴重影響了電網(wǎng)運維檢修與調(diào)度安全，迫切需要發(fā)展電網(wǎng)資源信息的高效可信更新技術(shù)。

　　據(jù)“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目主要負責人國家電網(wǎng)公司信息通信部主任王繼業(yè)介紹，針對這些難題和需求，項目組在國家科技計劃等支持下，歷時多年攻關(guān)，對復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息平臺關(guān)鍵技術(shù)進行了拓展性與集成性創(chuàng)新，建立了服務(wù)于復(fù)雜大電網(wǎng)的一體化時空信息平臺，研制了覆蓋電網(wǎng)所有核心業(yè)務(wù)的一系列應(yīng)用系統(tǒng)。該項目共有4個突出的創(chuàng)新點：

　　1、創(chuàng)建了雙空間一體化時空信息模型

　　針對電網(wǎng)時空信息同時分布于地理空間和電氣空間,具有多源異構(gòu)、動態(tài)拓撲、相互映射等復(fù)雜特征，項目創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時空信息模型，實現(xiàn)了地理空間與電氣空間深度融合的全要素全業(yè)務(wù)統(tǒng)一建模表達，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)巨量異源時空信息的關(guān)聯(lián)映射難題,實現(xiàn)了與IEC等電氣標準的統(tǒng)一，提高了電氣空間業(yè)務(wù)的空間決策能力，支撐了國家電網(wǎng)近2000類實體的全局時空一致建模。

　　2、提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓撲的秒級實時重構(gòu)技術(shù)

　　電網(wǎng)有限節(jié)點的改變會導(dǎo)致拓撲狀態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，高頻時變特征對信息服務(wù)的實時性和重構(gòu)能力提出了極高要求，常規(guī)拓撲分析方法效率較低，無法滿足電網(wǎng)拓撲實時重構(gòu)的需求。項目提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓撲的秒級實時重構(gòu)技術(shù)，突破了分布式拓撲計算的性能瓶頸，構(gòu)建了動靜態(tài)服務(wù)自適應(yīng)調(diào)度的高并發(fā)時空信息計算引擎，將停電決策分析、負荷轉(zhuǎn)供等電網(wǎng)拓撲分析業(yè)務(wù)處理時間由同類技術(shù)的分鐘級縮短到秒級，提高了電網(wǎng)調(diào)度控制、應(yīng)急搶修等業(yè)務(wù)的安全性與效率。

　　3、構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系

　　電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模龐大、資源信息變化頻繁，傳統(tǒng)更新維護方法存在獲取流程繁瑣、更新滯后、位置失準等問題，且過于依賴GPS，缺乏安全防護，難以保證大規(guī)模電網(wǎng)資源信息的高效可信更新與交換，嚴重制約了電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)的精準開展；同時，內(nèi)外網(wǎng)之間存在多種數(shù)據(jù)交互方式，且具有低時延、高并發(fā)等需求。項目構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系，創(chuàng)建了電網(wǎng)資源信息“一次采錄，一體更新”的全過程自主模式，攻克了跨內(nèi)外網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全高效交換難題，將電網(wǎng)資源信息更新效率提升了約10倍，消除了電網(wǎng)資源信息更新滯后導(dǎo)致數(shù)字電網(wǎng)與實際電網(wǎng)不一致帶來的調(diào)度安全隱患。

　　4、研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺

　　長期以來，國內(nèi)電網(wǎng)GIS平臺被國外產(chǎn)品壟斷，集成層次淺、實用化程度低、擴展性差、時空信息孤島化嚴重，完全無法滿足全信息化數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)需要。項目研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺, 構(gòu)建了全球規(guī)模最大、覆蓋最廣的電網(wǎng)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，研制了全面支撐“輸電、變電、配電、用電及調(diào)度”等核心業(yè)務(wù)的電網(wǎng) GIS 應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)了國家電網(wǎng)GIS平臺與應(yīng)用的全面自主可控，有力支撐了國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)。

　　技術(shù)難度，遠超國內(nèi)外系統(tǒng)

　　“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，其覆蓋范圍、應(yīng)用規(guī)模、技術(shù)難度和工程復(fù)雜度等均超過國內(nèi)外類似系統(tǒng)。

　　據(jù)“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目主要負責人國家電網(wǎng)公司信息通信部主任王繼業(yè)介紹，項目已在國家電網(wǎng)公司全面應(yīng)用三年以上。實現(xiàn)了地理信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃、勘測設(shè)計、調(diào)度運行、運維檢修、營銷客服、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急指揮、保供電等電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)的深度融合。

　　打破壟斷，實現(xiàn)GIS自主可控

　　項目打破了長期以來由國外GIS平臺對電力行業(yè)的壟斷，實現(xiàn)了國家電網(wǎng)GIS全面國產(chǎn)化；率先統(tǒng)一應(yīng)用我國CGCS2000坐標系、建設(shè)電力北斗精準服務(wù)網(wǎng)，為電網(wǎng)資源信息更新提供統(tǒng)一、連續(xù)穩(wěn)定的時空基準，保障了國家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全。

　　項目研發(fā)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)基于云計算的電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)了跨行業(yè)技術(shù)深度融合，提升了電網(wǎng)GIS科技水平。項目成果已在國內(nèi)電力相關(guān)行業(yè)應(yīng)用，并在“一帶一路”沿線部分國家得到推廣，實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的出口，提高了國際影響力。

　　肩負重任，保障電網(wǎng)安全

　　項目提高了電網(wǎng)管理的精細化水平，提升了應(yīng)對突發(fā)情況的能力。在電網(wǎng)日常管理方面，通過精準高效的分析，能降低電網(wǎng)運維工作量，大幅縮短故障修復(fù)時間，提高用電服務(wù)質(zhì)量；在防災(zāi)與應(yīng)急方面，通過大范圍電網(wǎng)計算模擬實現(xiàn)電力負荷轉(zhuǎn)移和搶修資源調(diào)度，降低災(zāi)害影響，保障電網(wǎng)安全。此外，項目還為2017年杭州G20、廈門金磚會議，多年“兩會”等國家重大活動保供電提供了技術(shù)保障。

　　成果豐碩，進入國際化行列

　　項目成果已應(yīng)用于國家電網(wǎng)總部、27個省級電力公司、336個地市和1764個縣級單位、3.5萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電所和營業(yè)廳全覆蓋。建立了由 27個省級主干節(jié)點、1000余個地市服務(wù)節(jié)點、10萬余個班組操作節(jié)點構(gòu)成的全球最大的公用事業(yè)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在系統(tǒng)運行上，工作日日均在線用戶數(shù)72萬，電網(wǎng)GIS支撐相關(guān)信息系統(tǒng)平均可用率達到99.96%。在應(yīng)用水平上，日均時空信息服務(wù)調(diào)用1000余萬次，實現(xiàn)了對國家電網(wǎng)15.2億余臺電網(wǎng)設(shè)備全時態(tài)信息的全在線管理。服務(wù)于70萬行業(yè)專業(yè)管理用戶和3.5億供電客戶/智能電表，服務(wù)了11億人口。

　　近三年，項目所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益達79余億元，由第三方測評機構(gòu)估算項目對提供應(yīng)用證明的部分單位所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟效益約129余億元。項目成果還應(yīng)用于臺風、地震、冰災(zāi)等重大自然災(zāi)害處置及歷年國家重大活動的保供電工作，提升了電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)及處置能 力，取得了重大的社會效益。部分成果已推廣應(yīng)用到國內(nèi)能源相關(guān)行業(yè)，并在 “一帶一路”沿線部分國家得到推廣，實現(xiàn)了自主核心技術(shù)產(chǎn)品的國際化輸出。

　　項目建立和完善了產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新機制，在人力資源管理、多類型創(chuàng)新團隊管理方面進行了制度創(chuàng)新，發(fā)揮產(chǎn)學研合作優(yōu)勢，項目培養(yǎng)了2000多名跨學科、復(fù)合型高科技人才。

　　項目獲得發(fā)明專利45項、軟件著作權(quán)58項，出版專著7部，制定各類標準16項，發(fā)表論文121篇。獲中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會、中國電機工程學會等省部級一等獎5項，項目四項應(yīng)用成果獲中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會優(yōu)秀工程金獎。