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摘要：智能电网是高速发展的信息技术与新能源变革相融合的产物，对信息管理平台提出了动态与可视化的要求。本文就对智能电网的3D-GIS平台构建进行深入探讨。
关键词：智能电网；3D-GIS；研究
电网规划工作是电网建设的关键环节，是一项复杂的系统性工程，具有计算量大、不确定因素多、涉及领域多、覆盖地域广泛等特点。随着电网规划管理现代化建设不断加强，相关业务系统的日益增多，传统的电网规划管理系统已经无法满足实际规划工作要求。GIS是一种在计算机硬件、软件系统支持下，对地球空间的地理数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的信息系统。目前已经广泛应用到电力系统的各个领域，如配电管理、输电管理、电力设施管理、停电管理、用电营业管理等。为了解决电网规划中海量数据来源复杂、规划功能复杂等问题，需要集成多种平台资源。利用SOA架构实现电网智能规划服务，就是将先进的计算机技术、地理信息技术、电力规划领域最新研究成果引入规划工作中，全面评估规划项目的安全性、经济性和可靠性，保证规划方案的科学性、合理性、实用性，保障电网安全有效地运行。本文详细讨论了平台的结构、功能以及应用系统集成技术，并对电网规划的流程进行了详细设计说明。
1、GIS系统及配电GIS系统应用发展对配电网规划的影响
地理信息系统(GIS)系统深刻影响配电网规划，大多数配电网规划利用地理信息(GIS)空间网络拓扑关系进行配网规划选址。如远景目标负荷预测、高压变电站和线路通道放的规划选址基本上是结合城市用地规划GIS系统进行综合考虑，该方法较易通过政府规划审批，具有操作可行性。配电GIS系统以GIS系统为基础，以网络、通信、面向对象的空间数据库等信息技术为依托，集成了生产和营销等各系统。配电GIS系统已经过了三阶段的发展:第一阶段主要包含AM/FM，以及覆盖相关生产管理部门、生产班组的配网生产管理系统。第二阶段通过智能电网的建设和实时系统的集成建设，建立配电网运行实时参数和设备台账数据的系统管理平台，成为相关应用子系统的公共数据平台，能够获取各实时系统的实时数据。第三阶段通过集成营销业务，发展成为营配贯通业务应用平台。功能涵盖自动业扩报装、停电影响及分析、四分位线损、可视化综合展示、营配数据及业务集成，实现营业、电费、计量等营销核心业务作业及管理的可视化管理，实现营销基础用户档案与电网资源集成，构建统一空间地理信息平台和数据共享平台，实现营销系统、用电采集系统(含公用配变)、PMS生产系统、SCADA系统等核心专业系统集成共享。当前的配电GIS系统不但具备GIS系统强大的空间数据处理和强大的网络分析拓扑功能，包含各电压等级的电网参数，实时运行状态及负荷数据，还可通过数据总线提取营销系统里的相关用户信息，专变及公变的实时负荷与PI电量等，为配电网规划提供强大数据支持。
2、3D-GIS平台的建设需求
智能电网主要特征之一便是信息化，以智能电网为基础目标创建3D-GIS平台是促进电网各个环节智能分析能力、信息集成能力以及电网数字化程度全面深化，提高电网管理、经营、生产实力的重要手段之一。
2.1智能电网研究
智能电网主要是在原有物理电网基础上，融入现代领域中先进的控制技术、计算机技术、信息技术、通讯技术、传感测量技术，和物理电网进行高度集成后所诞生出来的新型电网模式。当下和智能电网相关的研究主要包括三种层面：（1）对智能电网相关概念及其国内外发展现状进行集中探讨。（2）针对智能电网实施过程、核心技术、主要特征以及电网原动力等层面实施合理评述。（3）对我国智能电网相关技术实际发展状况进行回顾，展望我国智能电网未来主要发展趋势。我国智能电网的相关信息平台建设工作依然处于一种探索阶段，而可视化、动态、三维电网呈现技术是智能电网未来发展过程中的主要方向，属于技术发展重点环节。为此需要信息平台为后期智能电网管理提供图像化无缝接口，把从各种渠道传输过来的实时信息通过动态拓扑模型进行有效的集成处理，从而将其完整地呈现出来。
2.23D-GIS平台发展需求
实际上电网也属于一种跨区域多维动态实时系统，而在数据处理和数据分析过程中，二维GIS也具有突出的应用功能。但其本质依然属于一种抽象符号系统，无法为人们提供合理的人性化视觉感受。
3D-GIS平台通过立体造型技术为广大用户展现出一种全面的地理空间形象，不但能够准确描述出各种空间平面关系，同时还能够表达出空间对象的垂向联系，帮助用户了解电网规划过程中相关环境特点，比如通讯线路、架空线路、建筑物、水域状况、道路信息以及山脉分布等内容，同时还能够提供各种基础数据信息以及三维空间信息，提升设备管理、应急指挥、电网调度的人性化水平与可视化程度，为智能电网发展奠定良好管理基础。
3、系统实现的关键技术
3.1基于人工智能的辅助决策与自优化性能
系统基于人工智能(ArtificialIntelligence)和数值计算相结合的方法，如矩阵法、树搜索法、面向对象法、有色Petri网、分级搜索法等，对电网的运行状态进行在线评估，通过与电网故障诊断及运行监控系统的信息共享，及时发现、快速诊断和消除故障隐患。故障发生时，辅助人工干预，利用分布式电源等设备进行恢复，能够快速隔离故障，避免大面积停电的发生。系统的优化功能体现在电网规划、建设、运行维护等全生命周期的管理中。通过分析设备运行周期，合理安排检修时间，提高设备的使用效率，降低运行维护成本，减少电网损耗。
3.2构建覆盖数据层、网络层、应用层的安全体系
系统满足智能电网的安全性要求，无论是物理系统还是计算机网络遭到外部攻击时，均能有效抵御由此造成的对系统本身的攻击以及对关联系统的影响。系统以实现信息的保密性、完整性和可用性为目标，从可能受到的安全威胁的角度分析并建立有针对性的安全措施，具备系统访问控制、数据保护和系统安全保密监控等基本功能。系统设计并实现3层立体安全性方案，分别建立数据层、网络层和应用层安全体系，针对每一层的特点，建立对应的多级安全策略，从系统可能遭受的攻击出发，实现系统多级安全控制。以上是系统在设计和实施过程中的关键技术，此外，数据组织与空间索引算法、应用于系统集成的组件技术、系统版本和长事务处理等方法和技术在系统开发过程中均有应用。
3.3以深度学习模型为基础的自动方案匹配
随着时代进步和科技发展，经验形式的电力规划模式逐渐成为一种过去式，传统形式的变电站与主网送电线路在实际规划过程中主要是以相关专家所拥有的工程经验进行合理的规划工作，此次研究过程中打算结合人工智能深度学习相关模型算法为基础，辅助城市电力规划实施连结定容和选址选线等操作。电力规划属于混合整数规划的问题，其主要特点是受约束性、多阶段和多目标。立足于数学角度层面进行分析，其也属于运筹学层面的问题。像是混合整数规划、线性规划措施以及整数规划等传统运筹学方法，尽管其数学原理十分严谨，但在实际应用中，处理变电站相关规划工作过程中，通常会不可避免出现搜索方向错误以及迭代发散各种问题。在变量不断增加的条件下，通常会陷入到一种组合爆炸的问题当中，该种方法也无法获得有效的问题优化方案。当下人工智能为基础的多种优化算法逐渐变成解析变电站规划数学模型的核心算法。通过此次研究工作，创建一套以数据神经网络为基础的深度学习模型，并把电网架构历史数据输入其中，训练自动规划作为模型辅助，在实际应用操作中，进行合理修正，最终构建出自动化电网规划模型，形成神经网络系统，提升电网规划质量。
4、结语
综上所述，未来电力系统主要发展目标是能够实现电网的智能化控制，提升电网系统的经济性和安全性，强化我国对于复杂电网的控制管理能力。为此需要充分利用3D-GIS平台技术优势，构建电力规划辅助系统，简化电网管控工作，为相关规划管理人员提供可靠助手，将3D-GIS平台融入到电网系统管理当中，实现智能化的电网规划，促进电网系统稳定发展。
参考文献
[1]黄泽银，章桥新.基于微束等离子3D打印平台的构建及工艺研究[J].机械设计与制造，2018(10):13-15+19.
[2]王俊洁.基于3D模拟仿真平台的高校实训教学环境构建技术研究[J].现代电子技术，2018，41(19):183-186.
[3]李宪华，张雷刚.一种开放式机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法[J].机械科学与技术，2018，37(04):599-606.
[4]熊平原，李建成.基于Unity3D的机械运动方案虚拟创新设计实验平台构建研究[J].轻工科技，2017，33(07):67-69.