数字化电网技术在电网规划设计中的应用探讨

广东电网有限责任公司广州供电局 段 斐

1 数字化电网规划设计中信息处理方法分析

1.1 关联规则算法

数字化电网规划过程中，主要通过关联规则计算的方式完成数据的云挖掘，其中关联规则算法适用于数字化电网规划的原因在于：电网中各信息之间具备一定的关联性，能够以数学计算的形式获取电网信息数据的运作模式，以及相关的转变规律等。

其中，关联规则算法以产生关联规则运行算法时的基本流程如下。首先，需要针对项目集进行生成处理，在此基础上对数据库进行扫描，观察项目集的出现频次，针对频繁集进行保留，对不频繁的项目集进行舍弃，同时反复进行上述过程，随着项目集大小的不断增加，使算法能够针对数据之间的关联规则进行进一步识别与分析。在数字化电网中，判断数据挖掘的规则信息是否具备关联规则，则判断最小置信度阈值是否满足条件，即0＜min_sup ＜1时，最小阈值代表着子信息集中被认可的最低频率信息。其中，0＜min_sup ＜1是常用的最小阈值表达形式。

1.2 数字化电网信息特征提取

数字化电网异常信息获取的步骤主要为：首先是提取电网中的异常数据信息，而后传输至算法中，其次利用关联规则算法对提取出的电网中的异常信息进行数据挖掘分析，而后自适应处理采集到的价值位置信息，最后获得所需的电网中的特征分量信息。

其中，利用关联规则算法挖掘异常信息数据特征的数理形式如下：若x1代表数字化电网中的信息，g（x1）代表信息分类等级，那么获得的判断数字化电网中异常信息的公式则为，若g（x1）≤200，则r（x1）=1；若200＜g（x1）≤1000，那么r（x1）=2；若g（x1）＞1000，则r（x1）=3。基于数据充足，提取数字化信息特征，即：X（m）=Aa×e-j，式中：Aa是电网信息对应样本信息方差，M 代表关联规则信息对应函数。率先提取电网系统中的异常信息，随后实施分析。

1.3 数字化电网信息特征关联计算

数字化电网中关于电网信息特征的数据云挖掘操作，离不开信息类别的判断、信息特征的识别以及关联度的计算，三者一同组成了数字化电网信息特征关联计算的基础。若xi、xj=任意信息值，r=距离阈值，当|xi-xj|＜r 时，能够获得包含信息频率H、独立关系K（xi）在内的关联函数；若ni=信息特征，fij=关联信息i 在总信息集di出现的次数，fik=关联信息i 在子信息集k 出现的次数，则能够获得包括关联函数在内的信息加权结果的函数公式。

总的来说，数字化电网规划中，信息关联的判断以及数据挖掘工作，离不开以关联规则算法为基础的数据建模环节。通过一系列建模操作，最终能够获得数据挖掘的信息分析结构，而后为数字化电网技术的应用提供相对精准的数据参考[1]。

2 数字化电网系统框架设计

2.1 硬件结构

作为未来电网系统的重要发展趋势以及发展方向，数字化电网需要多元化的技术作为基础和支持。例如，在信号采集与回路驱动层面，引进了微处理技术、传感器技术以及PLC 控制技术，在网络信号监控层面，引进了标准化网络接口同时采用分布式网络结构，保障了电网信号传输效率与准确性。系统硬件体系涵盖显示器、客户端以及数据库等基础部件构成，对应网络服务器主要针对各种网络需求进行及时响应处理，数据库针对电力工程专业数据以及地理信息实施全面整合调度、存储，客户端负责发送相关调度指令，并针对各种外部需求信息实施采集、处理，显示装置应该迎合多场景呈现诉求，设计远程、便捷展示图形，提高需求响应效率，提高数据可靠性[2]。

2.2 软件结构

作为电网管理规划的另一项重要组成部分，软件架构的设计同样具有重要作用。数字化电网平台建设过程当中，应当以用户实际需求为核心，基于统一数据格式以及数据标准进行协调，综合运用卫星影像数据、国土资源信息以及林业资源信息为电网规划方案提供支持。

3 数字化电网技术在电网规划设计中的数据设计

3.1 数据种类

受到电网服务对象以及业务内容等相关因素的影响，其建设规划过程当中所涉及的数据信息类别较为多元，形态较为复杂，因此在规划方案构建的同时，技术团队应当基于统一的数字化平台，分别针对其信息化需求、电气功能需求以及成本需求进行综合测算，并给出可视化的建设解决方案。

如某电力工程中，新增66条输电走廊、8个输电网变电站以及6个配电网变电站，计划投资总额达到7984万元，在输电网间线路工程中投入4849万元，在配电网以及输电网线路中投入1529万元，在负荷及配电线路中投入233万元，其中配电网以及输电网对应变电站建设分别投资1141万元以及232万元[3]。此次工程相关数据如下：线路平均负载20.87%、线路重载2.41%、线路轻载82.07%、线路潮流不均匀度19.05%、变电站平均负载率29.18%、变电站重载率6.65%、变电站轻载率81.09%、变电站负载率不均匀度26.24%。

除上述建设成本以及基础性指标内容之外，数字化电网技术应用与规划方案建设过程当中，还涉及一系列专题化数据信息。其中包括了目标地点行政区划、交通流量、卫星遥感影像、航空影像、周边电力配套设施配置情况、人口密集程度、自然环境状况以及矿产资源分布情况，等等。借助数字化技术对以上数据信息进行挖掘和利用，能够进一步强化电网规划建设方案与现场环境特性，以及区域发展要求之间的契合度。具体见表1。

表1 数据详细状况

3.2 大数据调度

综合考虑上下级电网线路协调规划以及变电站模型，把电网线路以及变电站当成统一整体。随着时代的不断发展以及社会的不断进步，对于电网建设规划与管理过程当中的数据分析与处理能力提出了更高的要求。在以往的电网建设规划过程当中，受到技术因素的制约与限制，对于矢量数据、海量影像的存储与利用难度较大，系统内部存储空间较为有限，不利于电网规划的可视化发展要求，影响了规划方案的建设效率。

近年来，随着数字化技术的广泛应用，使传统的电网布局以及电网规划方式也发生了一定的变化，大尺度、高精度、多类别的数据分析技术在电网规划与设计领域得到了更加广泛的应用，数据与影像信息的存储大范围应用金字塔结构，一方面节约了系统内部的存储空间，另一方面也使数据影像的调取与查阅效率得到了进一步提升。

在此基础上，能够为规划团队以及技术人员提供更加清晰的可视化信息内容，为电网的规划建设提供更加准确可靠的依据与参考。与此同时，借助动态加载技术，还能够按照图像信息特征针对系统加载性能进行适时调节，减少了资源的无谓消耗，使系统整体运行效率得到质的飞跃[4]。

3.3 数据库设计

在数字化时代电网规划与建设过程当中，数据库建设对于提升规划水平以及规划成效发挥着重要作用。但在以往数据库建设过程当中，受到技术与算法因素的影响，数据库的建设与应用效率往往较为低下，难以为系统提供高质量的数据支持以及数据服务。而借助数字化电网技术，能够针对电网建设现场专题数据进行更加广泛地利用，同时能够针对关键数据进行层次化管理与储存，提升了数据库管理与应用水平。

在数字化电网技术应用的同时，数据库设计过程当中应当按照服务要求，以及服务对象特点将其主要分为系统储存库、功能业务库、电力设备基础数据库、模型库以及影像地形库，同时将相关数据信息进行同步，借助网络接口协议针对相关信息进行实时沟通与共享，技术人员应当考虑到不同种类库的基本特点，更好地开展数据储存与服务活动，为电网规划建设工作提供更加坚定的支持。

4 数字化电网技术在电网规划设计中的应用流程

4.1 资料采集整理

基于上文能够得出结论，在电网规划建设过程当中，数字化电网技术的应用主要涵盖了固定数据处置、数据实时更新等相关工作，因此对于数据信息的可靠性以及共享网络的稳定性提出了一定要求。在电网规划建设过程中对数字化电网技术进行应用的同时，能够借助三维模型、现场影像以及各类专题数据进行综合分析，保障电网规划与设计依据的准确可靠。

4.2 设计流程

作为电网规划设计过程当中的关键，强化设计流程优化同样具有关键性作用。设计团队应当充分明确数字化电网规划与设计技术的优势与特点，基于一体化设计系统尽可能提升方案精度与可行性，使设计方案当中存在的问题能够得到较为及时地处理与优化，保障电网整体运行可靠性。在设计过程当中，技术团队可将现场各项参数指标录入到系统平台当中，并进行三维建模，使设计人员能够更加直观地掌握电网规划与布局现场的地质环境信息，并能够从宏观角度对线路走向以及线路密度进行分析，使电网规划设计工作的开展能够得到更加便捷的技术辅助与支持，有效提升方案整体可行性，减少电网规划方案的整体成本，保障电网布局合理性。

4.3 三维控件设计

三维控件作为数字化平台相关功能设计实现的基础载体，具有功能较为多样、运行效率较高等特性，在数字化电网技术支持下的电网布局规划与设计领域当中具有重要的应用价值以及应用意义。相关技术人员以及设计团队可借助三维空间针对目标位置空间环境进行全面分析，同时能够基于设计目标以及设计需求提供辅助性的参考意见，在此基础上，设计人员还能够按照方案内部的专题要求，对电网规划建设过程当中所涉及的关联性数据信息进行分类、调阅与查询，使空间内部参数指标更加细致，为优化电网布局以及电网规划方案提供数值层面的依据。

此外，借助三维控件，还能够将目标地点的人口分布情况、交通密度以及电网布设情况等相关信息进行整合分析，并能够按照国家要求以及目标设计要求，针对电网设施设备的布局情况进行进一步分析，提升电网方案规划设计的合理性，同时能够依托可视化三维模型针对方案内容进行直观展示。

综上所述，数字化电网基于专业电网数据以及多样地理信息，全面覆盖整个规划区域，优化设计配电网架以及主网架对应输电线路、变电站和电源点，同时在电网规划开发中还拥有辅助设计功能，能够进一步扩大投资建设效率，提升整体工作效率，在智能塔杆建设、线路优化以及施工管理等方面引入可视化技术，提升电网规划科学性。