智能電網(wǎng)是我國電力系統(tǒng)新時期發(fā)展過程中的主流方向，我國電力系統(tǒng)在發(fā)展過程中旨在結(jié)合國內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實狀況，聯(lián)系我國實際經(jīng)濟實力、技術(shù)水平和發(fā)展水平構(gòu)建具有中國特色的電網(wǎng)系統(tǒng)。為此需要國家電網(wǎng)企業(yè)盡快建設(shè)骨干網(wǎng)架，促進(jìn)各級電網(wǎng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)建互動化、自動化和信息化的智能電網(wǎng)，為我國社會穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
1 3D-GIS平臺的建設(shè)需求
智能電網(wǎng)卞要特征之一便是信息化，以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)目標(biāo)創(chuàng)建3D-GIS平臺是促進(jìn)電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)智能分析能力、信息集成能力以及電網(wǎng)數(shù)字化程度全面深化，提高電網(wǎng)管理、經(jīng)營、生產(chǎn)實力的重要手段之一。
1.1智能電網(wǎng)研究
智能電網(wǎng)主要是在原有物理電網(wǎng)基礎(chǔ)上，融入現(xiàn)代領(lǐng)域中先進(jìn)的控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感測量技術(shù)，和物理電網(wǎng)進(jìn)行高度集成后所誕生出來的新型電網(wǎng)模
式。當(dāng)下和智能電網(wǎng)相關(guān)的研究主要包括三種層面:
（1）對智能電網(wǎng)相關(guān)概念及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行集中探討。
（2）針對智能電網(wǎng)實施過程、核心技術(shù)、主要特征以及電網(wǎng)原動力等層面實施合理評述。
（3）對我國智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)實際發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行回顧，展望我國智能電網(wǎng)未來主要發(fā)展趨勢。
我國智能電網(wǎng)的相關(guān)信息平臺建設(shè)工作依然處于一種探索階段，而可視化、動態(tài)、三維電網(wǎng)呈現(xiàn)技術(shù)是智能電網(wǎng)未來發(fā)展過程中的主要方向，屬于技術(shù)發(fā)展重點環(huán)節(jié)。為此需要信息平臺為后期智能電網(wǎng)管理提供圖像化無縫接口，把從各種渠道傳輸過來的實時信息通過動態(tài)拓?fù)淠Ｐ瓦M(jìn)行有效的集成處理，從而將其完整地呈現(xiàn)出來。
1.2 3D-GIS平臺發(fā)展需求
實際上電網(wǎng)也屬于一種跨區(qū)域多維動態(tài)實時系統(tǒng)，而在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析過程中， 二維GIS也具有突出的應(yīng)用功能。但其本質(zhì)依然屬于一種抽象符號系統(tǒng)，無法為人們提供合理的人性化視覺感受。
3D-GIS平臺通過立體造型技術(shù)為廣大用戶展現(xiàn)出一種全面的地理空間形象，不但能夠準(zhǔn)確描述出各種空間平面關(guān)系，同時還能夠表達(dá)出空間對象的垂向聯(lián)系，幫助用戶了解電網(wǎng)規(guī)劃過程中相關(guān)環(huán)境特點，比如通訊線路、架空線路、建筑物、水域狀況、道路信息以及山脈分布等內(nèi)容，同時還能夠提供各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息以及三維空間信息，提升設(shè)備管理、應(yīng)急指揮、電網(wǎng)調(diào)度的人性化水平與可視化程度，為智能電網(wǎng)發(fā)展奠定良好管理基礎(chǔ)。
2 3D-GIS平臺構(gòu)建的技術(shù)路線
此次研究過程中，主要是利用三維GIS渲染技術(shù)、以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的機器學(xué)技術(shù)以及電力系統(tǒng)有效規(guī)劃技術(shù)等，研制出一種以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的電力規(guī)劃輔助系統(tǒng)。歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)劃在原有經(jīng)驗主導(dǎo)規(guī)劃模式基礎(chǔ)上逐漸跨越到大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)規(guī)劃模式，而其未來發(fā)展主流方向是以人上智能為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃。此次研究主要目的是結(jié)合當(dāng)下比較盛行的GIS三維渲染技術(shù)，結(jié)合人上智能算法，研制出一種能夠替代現(xiàn)有應(yīng)用規(guī)劃操作的輔助系統(tǒng)。
2.1 三維GIS渲染引擎技術(shù)
三維渲染引擎屬于三維GIS內(nèi)的關(guān)鍵組成內(nèi)容。而場景圖側(cè)是有效解決各種問題的重要手段之一。其主要是以樹形結(jié)構(gòu)為主，通過樹的方式合理組織各種較為復(fù)雜的場景。同時場景組織人員還可以充分結(jié)合自身顯示需求，對具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，該種結(jié)構(gòu)十分適用
于層次化結(jié)構(gòu)的場景管理。
GIS中主要通過不規(guī)則網(wǎng)格以及規(guī)則網(wǎng)格來標(biāo)識地形，在地形簡化過程中也是結(jié)合相應(yīng)的表示形式選擇相應(yīng)的簡化算法。但因為TIN相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式十分復(fù)雜，所以每次調(diào)節(jié)分辨率都會涉及各種三角剖分任務(wù)，需要進(jìn)行大量的計算，為此在實際應(yīng)用操作過程中，應(yīng)該盡量選擇GRID/DEM形式的規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行表示。
針對場景內(nèi)的各種物體，包括房屋建筑和地形等內(nèi)容，在實施渲染之前需要實施椎體剔除，而具體的剔除措施是以物體包圍盒為標(biāo)準(zhǔn)實施。分別判斷包圍盒六個面，假如全部的面都是在視椎體外圍，便無需針對該物體實施渲染操作。
針對觀察者面前剔除各種遮擋面，部分大體積的物體能夠有效遮擋住各種小體積的物體，該種情況下便完全無需考慮對那此徹底被遮擋住的物體實施渲染操作。
因為場景中所設(shè)置的各種物體，其自身的紋理和構(gòu)成材質(zhì)各不相同，對于所選擇的場景結(jié)構(gòu)而言，存在一種較為明顯的缺陷:渲染各種不同物體過程中，應(yīng)該在各種渲染狀態(tài)中實施靈活切換。但該種情況下會十分費時，同時處理效率也相對較低。為此需要制定合理的解決方案，結(jié)合物體的紋理特征對渲染物體進(jìn)行合組織，嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)則條件進(jìn)行，比如對貼圖紋理數(shù)量實施合理排序，從而在進(jìn)行渲染過程中，便能夠有效控制渲染狀態(tài)，提升整體渲染效率。系統(tǒng)結(jié)合三維技術(shù)能夠促進(jìn)實現(xiàn)用戶和之間順利交互，系統(tǒng)把建筑物、城市街道、正射影響以及三維地形等物體的三維立體模型有機融合起來，囊括各種電網(wǎng)空間和資
源信息，了解電網(wǎng)運行、施工、設(shè)計、規(guī)劃等數(shù)字資源，使用戶可以通過終端觀看真實的三維線路場景和設(shè)備。
2.2 以三維GIS為基礎(chǔ)的電力規(guī)劃輔助系統(tǒng)
以三維GIS為基礎(chǔ)的電力規(guī)劃輔助系統(tǒng)具體如下圖所示。
城市電網(wǎng)規(guī)劃屬于一種十分復(fù)雜的工程任務(wù)，其中涉及到大量的計算內(nèi)容，存在諸多無法確定的元素，同時電網(wǎng)規(guī)劃還涉及多種專業(yè)領(lǐng)域因為該行業(yè)的更新發(fā)展變化較快，該種復(fù)雜性也使傳統(tǒng)模式下，單純依靠規(guī)劃人員經(jīng)驗進(jìn)行的規(guī)劃設(shè)計無法滿足新時期的工作需求。而我國的城市電網(wǎng)上作正處于發(fā)展過程中，是專家干預(yù)和規(guī)劃輔助系統(tǒng)有機融合到規(guī)劃平臺和日?；?guī)劃相結(jié)合之間的過渡階段，日?；囊?guī)劃上作也是新時期的規(guī)劃發(fā)展卞要方向，為電力規(guī)劃提出了挑戰(zhàn)和全新的發(fā)展要求。為此需要積極研發(fā)出一種擁有良好擴展性、界面友好、結(jié)構(gòu)科學(xué)的以GIS數(shù)據(jù)平臺為基礎(chǔ)的電網(wǎng)規(guī)劃輔助系統(tǒng)，這項工作對于我國電力系統(tǒng)發(fā)展具有重要的意義。
從體系結(jié)構(gòu)層面分析，此次系統(tǒng)卞要是B/S結(jié)構(gòu)模式，具體可以分成四種層次，分別是表現(xiàn)層、應(yīng)用層、平臺層以及數(shù)據(jù)儲存層。
其中數(shù)據(jù)儲存空間的特點是服務(wù)器都是非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫形式。平臺層特點是該層能夠提供較高三維渲染效率的三維GIS平臺和二維GIS平臺，而平臺主要是通過當(dāng)下所擁有的成熟科學(xué)技術(shù)實施獨立封裝，創(chuàng)建自由知識產(chǎn)權(quán)的GIS平臺，能夠突顯電網(wǎng)定制特征，同時還不會被GIS外部采購平臺所限制，能夠有效避免各種安全風(fēng)險的影響。應(yīng)用層的主要特征是，系統(tǒng)架構(gòu)上層即應(yīng)用系統(tǒng)，而客戶端界面的朝向主要是廣大用戶，服務(wù)器端通過功能模塊促進(jìn)各種現(xiàn)實功能的有效落實。
表現(xiàn)層方面，整個系統(tǒng)能夠分成經(jīng)濟評價、高壓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測、數(shù)據(jù)采集、電力資源管理、變電站選址定容、分析高壓現(xiàn)狀、控制臺等數(shù)個業(yè)務(wù)板塊。系統(tǒng)將3D-GIS平臺作為人機交互界面，通過容易平臺和信息模型進(jìn)行架構(gòu)，將和電網(wǎng)存在一定聯(lián)系的人文信息、社會信息、經(jīng)濟信息，以及電網(wǎng)廣域?qū)崟r信息輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，聯(lián)系營配信息、抄表信息、監(jiān)控運行、故障診斷、客戶服務(wù)、電網(wǎng)搶修、電網(wǎng)調(diào)度等多種異構(gòu)數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)電網(wǎng)實現(xiàn)全景動態(tài)可視化呈現(xiàn)，從而為智能電網(wǎng)相關(guān)體系構(gòu)建提供良好的信息管理平臺和有效的數(shù)據(jù)信息。
2.3 以深度學(xué)習(xí)模型為基礎(chǔ)的自動方案匹配
隨著時代進(jìn)步和科技發(fā)展，經(jīng)驗形式的電力規(guī)劃模式逐漸成為一種過去式，傳統(tǒng)形式的變電站與主網(wǎng)送電線路在實際規(guī)劃過程中主要是以相關(guān)專家所擁有的工程經(jīng)驗進(jìn)行合理的規(guī)劃工作，此次研究過程中打算結(jié)合人工智能深度學(xué)習(xí)相關(guān)模型算法為基礎(chǔ)，輔助城市電力
規(guī)劃實施連結(jié)定容和選址選線等操作。
電力規(guī)劃屬于混合整數(shù)規(guī)劃的問題，其主要特點是受約束性、多階段和多目標(biāo)。立足于數(shù)學(xué)角度層面進(jìn)行分析，其也屬于運籌學(xué)層面的問題。像是混合整數(shù)規(guī)劃、線性規(guī)劃措施以及整數(shù)規(guī)劃等傳統(tǒng)運籌學(xué)方法，盡管其數(shù)學(xué)原理十分嚴(yán)謹(jǐn)，但在實際應(yīng)用中，處理變電站相關(guān)規(guī)劃工作過程中，通常會不可避免出現(xiàn)搜索方向錯誤以及迭代發(fā)散各種問題。在變量不斷增加的條件下，通常會陷入到一種組合爆炸的問題當(dāng)中，該種方法也無法獲得有效的問題優(yōu)化方案。當(dāng)下人工智能為基礎(chǔ)的多種優(yōu)化算法逐漸變成解析變電站規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的核心算法。
通過此次研究工作，創(chuàng)建一套以數(shù)據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的深度學(xué)習(xí)模型，并把電網(wǎng)架構(gòu)歷史數(shù)據(jù)輸入其中，訓(xùn)練自動規(guī)劃作為模型輔助，在實際應(yīng)用操作中，進(jìn)行合理修正，最終構(gòu)建出自動化電網(wǎng)規(guī)劃模型，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提升電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。
3應(yīng)用實例
以上述關(guān)鍵技術(shù)框架為基礎(chǔ)構(gòu)建的3D-GIS平臺系統(tǒng)已經(jīng)在我國部分城市的電力企業(yè)當(dāng)中有所涉及，系統(tǒng)能夠?qū)﹄娙?、開關(guān)、配變、線路、電機、桿塔等設(shè)備信息進(jìn)行臺賬管理。同時能夠針對配電網(wǎng)圖形信息進(jìn)行調(diào)整、標(biāo)注和測量，導(dǎo)出饋線的接線圖，科學(xué)設(shè)計電網(wǎng)走線等功能。此外系統(tǒng)還能夠設(shè)置巡檢任務(wù)，進(jìn)行實時監(jiān)控和信息發(fā)布，對集成配電線路進(jìn)行故障診斷，運行視頻監(jiān)控系統(tǒng)、集抄自動化系統(tǒng)，對供電企業(yè)、變電站、配變電和開關(guān)等運行狀態(tài)進(jìn)行合理檢測，實時反饋各種故障信息。
系統(tǒng)110千伏電網(wǎng)線路和TAS集成界面具體如下圖所示。
結(jié)合先進(jìn)的遙感影像技術(shù)支持，能夠?qū)^(qū)域輸電線路相關(guān)信息和屬性通過三維方式直觀呈現(xiàn)出來，為決策人員進(jìn)行數(shù)據(jù)判讀提供方便，實現(xiàn)科學(xué)的資源調(diào)度。系統(tǒng)0.4千伏線路的屬性查詢界面具體如下圖所示。
用戶能夠有效利用多種方法對配電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息實施合理查詢，具體包括導(dǎo)線型號、
電網(wǎng)長度、回路數(shù)、電網(wǎng)線路的起止點、連接方式以及電壓等級等基礎(chǔ)屬性信息，此外還包括無功功率、有功功率、電流和電壓等運行信息。在系統(tǒng)開始實施后，整體運行較為穩(wěn)定，
運行效果突出，為我國智能電網(wǎng)建設(shè)提供了有效經(jīng)驗。
4創(chuàng)新點
此次研究創(chuàng)新點主要包括三個方面:
（1）在此次研究過程中，主要針對電網(wǎng)的運行特點，對現(xiàn)有的GIS三維渲染技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，從而形成一種能夠適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展特性的GIS渲染措施。
（2）在研究過程中，主要以電網(wǎng)規(guī)劃特點和流程，利用三維GIS平臺和二維GIS平臺相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行有效設(shè)計，構(gòu)建出一套以三維GIS為基礎(chǔ)的輔助電力規(guī)劃系統(tǒng)。
（3）在此次研究主要結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，構(gòu)建電力規(guī)劃的輔助成果設(shè)計模型，利用原有電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)和建設(shè)依據(jù)，促進(jìn)模型的全面優(yōu)化和深度學(xué)習(xí)，最終構(gòu)建成一種智能化的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)。
5結(jié)語
綜上所述，未來電力系統(tǒng)主要發(fā)展目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的智能化控制，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和安全性，強化我國對于復(fù)雜電網(wǎng)的控制管理能力。為此需要充分利用3D-GIS平臺技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建電力規(guī)劃輔助系統(tǒng)，簡化電網(wǎng)管控工作，為相關(guān)規(guī)劃管理人員提供可靠助手，將3D-GIS平臺融入到電網(wǎng)系統(tǒng)管理當(dāng)中，實現(xiàn)智能化的電網(wǎng)規(guī)劃，促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。
原文來自：http://www.nutritioncertificationboard.com/blog/index.php/article/22.html