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1、输配电网地理信息系统解决方案fenghy导语：输配电网资源信息化治理是各供电公司、电业局等电力企业的一项重要日常性业务。1.概述输配电网资源信息化治理是各供电公司、电业局等电力企业的一项重要日常性业务。怎样可以利用先进的信息化手段改善输配电网资源治理效率低下的现状，并能与其它电力消费调度系统如SCADA系统等无缝集成，是当前电力信息化建立中的一项重要课题。输配电网地理信息系统主要是利用地理信息技术来对输变电主干网及子干网的输配电网设备设施空间分布数据、消费运行数据、电网运行状态等信息进展集中化治理，对电网的网络关系进展分析，并能集成已有的信息治理系统，形成以地理信息为支撑的综合电网治理信息系统
2、。以将输配电网地理信息系统作为根底平台，还可集成访问其他已有电力业务系统的数据，并能通过各种数据接口方便后续集成，确保信息的完好性、准确性和及时性。该系统可广泛应用于各地电力公司、电业局单位消费技术部门及下属供电单位的消费技术部、客户效劳中心、线路设备检修部、运行工区、调度中心及计算机信息中心。本方案以北京超图的SuperMapGIS为平台，以地理信息系统技术为支撑，通过建立电网空间根底信息库，严密结合输配电网治理的业务流程，实现了输配电网图形化治理和电网自动化治理。该方案可作为建立对输配电网进展计算机治理和辅助决策的企业级应用软件系统的参考。2.应用需求分析2.1.引入GIS的必要性整个供电
3、消费活动围绕着向用户平安“送电和向用户收取“电费及相关费用展开。而消费活动中的“产品“电能是一种不可分割的具有连续、动态特性的“物质流，因此供电消费治理工作必须面对这样的问题：1.部门设置“分散运作由于电网分布于广阔的城乡地域上，且电网构造特别复杂，详细的消费活动不得不按区域、分专业来组织施行，所以必须设立彼此之间相对独立“分散运作的多个级别的消费部门和机构例如：“运行维护专业的规划设计、运行调度、设备运行维护等部门和营业效劳专业的业扩报装、用户报修、用电计费等部门，各部门按自己的工作需要占有相关消费信息和数据；2.消费活动“集中统筹供电消费及营业工作的性质决定了必须对各个部门的各项工作进展“
4、集中统筹安排，所有部门的业务必须环环相扣，部门间传递的各种消费信息不允许出现任何过失，不然轻那么引发运行事故造成经济损失，重那么导致人员伤亡。供电消费企业业务部门的“分散运作与“电能物理特性要求的“集中统筹形成了一对矛盾统一体，实际上这对矛盾是供电消费治理活动中的“根本技术矛盾。目前纳入计算机治理系统的根本消费数据主要是设备属性类信息，电网消费治理运行类信息。而涉及到设备设施的空间地理分布类信息、电网拓扑构造类信息的治理和空间查询分析还没有相应的系统来支撑。在传统形式下，设备设施的空间地理分布类信息的载体是图纸、模拟板、报表、语言如调度命令等，很多没有形成信息数据的电子化，信息分享和传递方式那
5、么是物理载体的交换。在这种机制下，信息更新滞后于消费数据的变化，因此轻易造成整个供电消费活动的各专业环节中消费信息“不全面、不一致、不及时的现象。从技术层面看，这是目前阻碍供电企业消费治理程度进步的一个重要问题。2.2.GIS应用形式通对对输配电网治理业务的分析，GIS应用主要包括以下内容：消缺工作治理【问题】电力线路巡检发现异常或者缺陷，不能很好的定位，安排处理。【影响】电力线路巡检发现异常或者缺陷，不能高效的进展定位。【问题的后果】消缺工作治理不及时，影响供电效劳质量，供电可靠性指标不能有效的保证。【成功的解决方案】GIS系统通过对电网空间数据进展缺陷定位。线路巡检工作的治理【问题】制定线
6、路巡检方案周期长，不方便制定特巡方案和临时性的巡线方案；对巡检执行情况不能很好的进展监视和治理。【影响】轻易出现没有巡检的线路，巡检执行工作中，出现漏检情况。【问题的后果】线路异常和缺陷不能很好的发现，轻易引发电网事故，给企业带来设备损失和负面影响。【成功的解决方案】GIS系统通过对电网空间数据进展巡检方案制定，巡检道路叠加分析。对停供电范围无法进展公道的预测【问题】在供电企业消费治理中，有时需要有方案的进展停电安排，但人工分析操纵后的停电范围，难免出现遗漏和错误的情况；方案供电时，人工分析操纵后的供电范围，也会出现这样类似的情况。【影响】消费经营的方案停供电工作不能得到很好的执行。【问题的后
7、果】轻易出现停供电操纵带来的事故后果和经济损失。【成功的解决方案】GIS系统通过对电网拓扑网络图进展模拟分析，分析出待操纵的开关状态改变后、电网运行状态改变后的结果，同时分析出影响的线路与用电用户，通过运行状态着以不同的颜色表示带电、停电状态。假如出现电磁环网，系统将给出提示。输电网资料的人工治理【问题】输电治理中工程资料图纸，输电网空间地理图，还有其他相关图形、档案资料，目前是纸质治理方式。【影响】数据提取周期长，不能很好的进展数据查看，指导工作。【问题的后果】数据分享无法实现信息数据电子化治理的便利性。【成功的解决方案】利用GPS数据测量设备，根据大地测量方法，收集得到电网空间地理图数据，
8、按照系统所构建的电网模型，和电网拓扑关系规那么，生成电网图，成为GIS系统分析和治理操纵的数据根底；同时根据数据兼容性，对工程资料图纸和其他相关图形资料，系统提供统一的工具进展编辑、查阅和治理；其他数据资料，系统提供工程文档的治理工具。电力抢修工作的执行方式发生改变【问题】检修治理部门，根据事故或缺陷地点，根据可分配人员车辆情况，安排以为适宜的车辆和人员前往工作；检修治理部门，根据事故或缺陷地点，进展检修和抢修的车辆和人员的工作安排，工作人员人工选择去往工作道路；检修治理部门负责人，不能保证清楚的理解外派工作人员和车辆的位置情况。【影响】检修治理部门负责人，不能保证清楚的理解外派工作人员和车辆
9、的位置情况，不便于进展新任务的工作安排；车辆抢修道路不能很好的得到保障，依靠于车辆驾驶人员的道路熟悉情况。【问题的后果】新的工作，或需要优先考虑解决的工作任务，不能很好的保证及时有人员和车辆资源进展及时的安排解决；可能造成局部人员工作负荷繁重，局部人员工作负荷清闲甚至没有根据需要进展及时工作安排。【成功的解决方案】检修治理部门，根据事故或缺陷地点，根据可分配人员车辆情况，远程安排就近的车辆和人员前往工作；系统根据道路网络拓扑关系，分析出最短抢修途径，为事故抢修争取最短时间，尤其是针对城市交通复杂的道路网。检修治理部门，根据事故或缺陷地点，进展检修和抢修的车辆和人员的工作安排，工作人员根据提供的
10、最短途径，决定去往的工作道路。输配电网运行自动化的数据同步问题【问题】电网调度自动监测与控制系统SCADA系统的数据，目前只能在该系统的使用部门内进展数据查看，实时数据效劳对象单一；电网实时运行状况，以图形的方式，仅提供在SCADA系统的变电站一次主接线图上动态显示；而配电网的运行状态目前没有相应的图形来进展展示，有些供电单位专门采用模拟电路板的方式，人工调整配电网的运行状态，以方便配电治理工作人员的工作。【影响】SCADA系统的实时数据不能很好的被更多的部门和人员所分享查询；效劳对象局限在变电站内和电力调度部门；配电网运行的实时数据和运行状态参数，没有准确的和快速的数据收集支持。【问题的后果
11、】电网运行状态不能被需要的部门和人员及时知道，影响工作安排和方案停供电的工作。【成功的解决方案】输配电网中各变电站线路出口、电网中开关的实时遥测数据在线显示；输配电网中各变电站线路出口、电网中开关的实时遥测数据在线显示；配网变电站出口线路实时遥信数据更新，实现自动更新电网拓扑，即实现配电电网空间数据运行状态的实时自动更新同步。2.3.GIS的主要用户分析根据以上的分析，可以归纳出系统的主要用户为：供电急修人员：通过GIS系统提供的电网空间地图，结合缺陷治理，快速准确定位缺陷位置，进展消缺工作和安排；保持线路、配电设备的正常运行，及时排除线路异常、缺陷和事故。业扩报装人员：通过GIS系统提供的电
12、网空间地图，结合新用电用户报告位置，和线路架设等工作安排，快速准确定位施工位置，进展业扩报装工作和安排；直观的通过系统，查询到工作安排的施工安排，及时进展业扩报装的工作安排和执行。电力客服工作人员：根据GIS系统提供的与用电用户的集成接口，查询用电用户用电信息，解答用户询问；提供方便快捷的效劳，进步效劳质量和响应才能。用电营销人员：通过GIS系统的电网分析工具和与用电用户的集成接口，可以以各线路、变电站来分析供电范围和负荷才能，统计电力负荷中用电用户的具体信息；可以很形象的查询用电负荷分布情况；可以人工模拟动态分析出线路、变电站的电力负荷数据；同时查询用电用户的如电能、电量、电费、电价的具体信
13、息。输电工区人员：通过GIS系统，提供的输电空间地理图，实现人机交互操纵，直观的查询和统计线路和设备数据；系统提供多种信息查询和统计的方式，结合GIS应用技术，实现空间查询和分类检索的多种方式获取数据信息。调度中心：通过GIS系统提供的电网模拟操纵分析，进展真实操纵的提早模拟试验，减少工作失误；同时根据系统提供的输配电网运行状态同步功能，可以查看调度控制后的配电网运行情况，作为SCADA系统的完美补充。通过GIS系统的电网分析功能，使电网调度操纵有了一个好帮手，提早过滤错误操纵所带来的事故和损失；辅助电力调度人员工作的工具；继续延伸了SCADA系统的配电网数据局部。信息中心：通过系统提供的系统
14、治理工具，对系统用户，操纵权限，数据访问权限，操纵日志等进展有效的控制和治理；对系统的安装和施行提供支持。统一的系统治理方式；公道的分配系统操纵资源；监视系统的正常运行；执行数据平安和数据备份工作。消费技术部门：通过GIS系统提供的多种功能模块，对电网运行状况进展监视；对电网运行的可靠性进展验证和监视；对电力消费工作的安排和执行上进展监视；通过系统分析，提出电网运行提出改造和新线路架设等工程的施行方案；使系统起到辅助决策的作用；通过对各种电网数据信息的全面把握和理解，可以进步这些信息的利用率，进步工作才能和工作效率；使消费技术部为企业起到技术创新和进步工作质量的正确道路上来。变电运维部门：通过
15、GIS系统，提供的变电设备主接线图，实现人机交互操纵，直观的查询和统计变电设备运行数据；系统提供多种信息查询和统计的方式，结合GIS应用技术，实现空间查询和分类检索的多种方式获取数据信息。企业员工：通过提供的WebGIS效劳系统，在用户登录验证后，即可查询到供电企业的电网运行图，进展有关设备和线路的运行数据检索；以网络阅读器的WEB方式，直接进展电网图的空间查询，以及更多信息的查询。3.解决方案综述3.1.系统数据分析为了更明晰地描绘系统数据，我们可以用“设备空间来描绘“设备属性类信息；用“地理空间描绘“设施地理分布类信息；用“拓扑空间来描绘“电网拓扑构造类信息；用“电物理空间来描绘“电网运行
16、类信息。以上各空间统称为“电网消费信息表述空间，详细内容扼要描绘如下：1.设备空间：为电网设备、设施台帐等信息治理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是关系型数据库技术，如消费运行治理信息系统MIS系统所治理的数据。2.地理空间：为电网设备、设施的地理分布信息分布图、走向图等治理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术是地理信息系统GIS技术。构建的信息系统如“电网地理信息系统。3.拓扑空间：为电网逻辑构造信息电系图、接线图等治理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是计算机图形实时处理技术。应用系统范例：“电系图
17、接线图治理系统、“电网地理信息系统。4.电物理空间：为电网的电物理特性信息分析、模拟而构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是电力计算分析技术、实时信息处理技术。应用系统范例：“SCADA信息后处理系统、“电网潮流计算及网络状态估计系统等。事实上四个空间是对电网消费运行特性从不同角度的抽象概括，实际应用中它们同时发生作用，因此还应有空间的叠加、耦合、映射关系存在。目前纳入计算机治理系统的根本消费数据主要是设备属性类信息，电网消费治理运行类信息。而涉及到设备设施的空间地理分布类信息、电网拓扑构造类信息的治理和空间查询分析还没有相应的系统来支撑。该系统在这方面将提供一个
18、全面治理的可行方案。3.2.总体技术道路系统采用了Client/Server构造,后台基于Oracle大型数据库，总体技术道路如下：组件化开发技术系统采用了组件式GIS平台SuperMapObjects，并全面采用基于组件对象体系构造，对系统进展功能组件的封装，易于与其他系统集成。空间数据库处理技术，支持多用户处理和海量数据存储等机制。无线通讯技术和GPS技术GSM、GPS技术与地理信息系统的无缝结合，实如今电子地图上的被跟踪车辆实时定位，同时可以查询车辆位置历史数据，并可以绘制出历史行程线路轨迹。动态专题图技术SCADA实时遥测数据的在线显示，SCADA实时遥信数据的动态自动更新电网拓扑，并
19、完成动态着色，以反映最新电网拓扑运行情况。拓扑分析技术电网拓扑示意图的电网编辑、电网分析采用自己从底层开发的网络分析算法直接计算，加快分析速度。基于XML异构系统集成技术实现与其他系统的数据访问接口，表达为一个双向的查询经过，即从地图窗口主视图联接到设备治理、用电治理数据查询接口，其次就是从设备治理、用电治理数据接口查询出设备等数据在地图窗口主视图上显示。在每个查询操纵界面内，系统均提供查找功能，允许用户表内查找，同时提供报表输出或者打印。自动化成图技术将GPS设备收集到的相关设备的地理位置信息通过适当的编辑和导入处理，可以自动生成相应的电力网络拓扑构造图。空间查询与分析技术系统支持多种查询方
20、式，用户可以对空间数据自定义查询条件和统计条件查询，可单条件、组合条件查询及模糊查询，同时提供多种空间查询的方法，如缓冲、相交、相邻、包含等空间查询方式，供用户灵敏使用组合，进而到达自己的查询目的，并在系统主窗口上明显显示出来。3.3.系统功能框架系统主要完成设计的功能总体范围，如“系统功能框架图所示。图一输配电网地理信息系统功能框架示意图4.主要功能GIS系统主界面框架提供一个统一的界面对根底地形图、输电网地理图、配电网地理图、电网联络图、线路单线图、变电站一次接线图、设备资料图纸等不同数据源对象进展治理，根据不同用户分配不同的图形数据及对应的操纵权限界面，该框架是集成所有业务组件的宿主程序
21、；提供GIS的根本操纵、各种空间查询功能、图层治理、各种专题图制作、布局输出打印等功能。配电网运行模拟分析可以进展停/供电分析，电源点追踪，线路故障分析，变电站供电半径分析这样的专业GIS分析应用；在停/供电分析时，假设出现电磁环网，那么引发电磁环网警告，提示操纵；停供电分析，可以查询分析出受到影响的用电用户；图二配电网运行模拟分析系统扩展接口系统实现一个双向的查询方式，即从图形数据中通过接口组件，关联实现用电用户数据和输电、用电设备治理数据的查询和统计，还有就是从设备治理、用电治理接口中查询的设备在电网地图上定位显示；固然在电力自动化这个大的领域内，SCADA系统的技术已经相当的完善，但将S
22、CADA系统的实时数据单独取出，作为其他系统的数据源，进而进展其他系统的可以根据需要进展处理及显示的数据源，这确实提供了一种很好的方式。SCADA实时遥信数据的动态自动更新电网拓扑，并完成动态着色，以反映最新电网拓扑运行情况，同时SCADA系统实时遥测数据在电网图形上动态显示。图三SCADA实时遥信数据动态着色车载GPS跟踪定位在实际应用中，电力部门如供电急修部需要对工程抢修车辆当前工作情况进展即时查询，进展工程车辆调度，同时也可以对某段时间内的指定工程抢修车辆进展历史轨迹查询，开发这个功能，知足了这个需求。在实际应用中，电力部门如供电急修部根据线路故障或施工地点等情况，提早对预先途径进展优化
23、选择，得到最正确道路，指导派出的工程抢修车辆将行驶的道路。图四车载GPS跟踪定位图形数据编辑地图编辑时提供多种方法，如端点、线段等方法进展捕捉点，线，面图元要素，便于编辑图元要素选定某要素；另外系统提供很多的方便的专业编辑工具，如线路打断，增加、删除节点，节点移位，属性数据的特殊批量编辑等，方便电网数据的更新维护工作。变电站所一次主接线、电网示意图的编辑，包括各种电气元件的增加、删除、元器件联结关系的改变及元件定位的正当性判定等，支持动态的检测电网模型图的拓扑关系；电气元器件符号采用行业标准符号。系统支持用户根据各类设备的工程图纸资料进展分类，关联资料之间采用查询树的层次方式，逐层查询，方便检
24、索图纸数据。图五设备部件图编辑系统支持模具的建立，由于在大量图纸数据进展治理时，有很多工程图纸资料根本上有很多的共性，这样系统引入图纸模具这个功能概念，对一样的根本图件，用户仅编辑一次形成模具，以后的图纸编辑可以直接使用模具数据同步的绘图工具来进展操纵就可以了，引入模具，省时省力，快捷方便；同时模具的制作经过中，可以自由组合大量的根本图元，定义图形风格，形成可供使用的大量模具图形；系统治理在系统治理组件中，根据用户组织机构和人员工作情况，统一维护和分配用户权限，对系统操纵界面上的控制，在各个业务组件的窗体主体中，根据这里设置的权限，进展操纵权限的控制；电网数据查询与发布的WebGIS网站B/S
25、形式，即计算机软件系统应用的客户阅读器端/效劳器形式，这种形式随着网络技术的成熟，网络传输速度和质量的进步，得到了很大的应用推广。同样在地理信息系统中，对专业空间地理数据的发布，实现空间数据分享，提供了很好的应用。同时用户通过客户阅读器可以进展空间查询、分析等操纵，实现空间数据互操纵。图六配电网信息网络发布5.软件配置系统根底软件平台由操纵系统、数据库平台、地理信息系统平台、系统开发平台等组成，推荐使用的软件平台如下：1.效劳器端操纵系统：WindowsServer2003/Linux/Unix2.客户端操纵系统：WindowsXP3.数据库平台：Oracle4.地理信息平台：SuperMap
26、Objects用于高级应用端开发SuperMapIS.Net用于WebGIS开发SuperMapDeskpro用于数据处理5.开发平台：VisualStudio.Net20056.成功案例本方案已在奎屯电业局输配电网GIS系统和吐鲁番电业局输配电网GIS系统中得到了成功应用。2005年10月25日，经过三个月的试运行，吐鲁番电业局输配电网GIS系统通过验收正式投入使用。吐鲁番电业局从2004年2月开场先后进展了输配电网GIS系统开发、数据收集，投资近80万元。2005年3月数据整合根本完成，开场根底数据的录入，2005年8月投入试运行。系统以1：10000和1：50000的数字地形图作为宏观背景图，其中吐鲁番市城市采用1：1000数字地形图作为微观背景图。通过GIS技术的应用，电网治理部门实现了对地区电网及时、有效、准确的运行治理，进步电力供电企业的供电可靠性效劳质量，有力保障了地区电力用户用电的消费利益，促进了地区根底经济的持续开展。