应用国产GIS平台开发实用的配电网地理信息管理系统

北京城区供电局

北京市西城区西直门南小街174号（100034）

1、面向应用需求开发配网GIS系统

随着我国城市电网建设的发展，电力用户对提高供电可靠性、电能质量、工作效率和优质服务等方面都提出了较高的要求。而北京城区供电局担负着首都中心地区（包括东城、西城、崇文和宣武）的供电任务，迫切需要采用现代化配网管理工具来提高工作质量、工作效率和服务水平。因此，建设配网GIS系统，既是供电企业为满足市场经济和国家建设的需要，也是现代化电网建设的必然要求。

从本质上看，配网GIS是一种直接融入现代电力生产经营活动之中的、全新的生产经营信息管理工具，同时它应是未来的“数字电网管理系统”中的重要组成部分；从应用角度看，它的具体实现方式无论是底层软件平台结构还是高级实用功能，都因不同国情下电网生产运行模式以及经营管理方式的不同而产生较大的差别，具有强烈的“本地化”色彩。

因此，我们所面临的严峻问题，是如何将最终用户的复杂需求提炼为GIS系统能够识别的“语言”,进而转化为系统中的一部分。这样做的结果必然会发现，有些功能需求是目前国际上现成的商品化GIS软件难以支持的，由此就引发了系统平台的一次“革新”，有时甚至是一场“革命”；否则，用户的合理需求得不到满足，开发工作就无法继续开展。因此，最理想的配网GIS软件，应能最大限度地满足实际生产的需求，从底层平台到上层应用都应采取面向应用需求的发展策略。

事实上，目前国际上GIS技术市场的发展趋势，也已经完全走出“技术推动应用”发展的昨天，而进入了“应用牵引技术”进步的崭新时代。我们所采用的深圳雅都图形软件公司的国产GIS软件平台由于国内厂商拥有自主版权的底层技术，可以平台软件的内核调整等手段，来满足我们的特殊应用需求，从而使开发出的配网GIS系统具有较高的性能和效率；另一方面，基层电力部门的实际需求，又反过来促进着国产GIS软件平台的技术创新和技术进步，在我国GIS软件技术领域，建立起了现代IT技术发展必不可少的，市场需求与支撑技术的“互动促进”机制，这对于我国发展自主知识产权的IT技术来说是极为重要的。

2、“北京城区配电网地理信息管理系统”简介

2.1 系统建设概况

北京城区供电局从1994年开始作了大量充分的准备工作，经历了可行性调研、需求分析、总体设计和系统开发平台的选型调研，其中包括：ARC/INFO、GENAMAP、MAPVIEW、SICAD、FRAME、SYSTEM 9、MAPINFO以及深圳雅都公司的GROW等等，经过认真地比较，我们感到大部分软件都具有一定的特点，于是我们提出了按照我们的需求，以开发一个成功的DEMO作为取舍条件，雅都公司以它率先完成的拥有自主版权、并具有国内电力特色的图形信息系统EFGIS，赢得了与我局进行合作开发的机会。

我局整个系统的建设是分期分阶段进行的：

⑴第一期（1996年10月～12月）为预研期：为考察其系统软件的实用性和可发展性，检查其应用软件是否能满足我局“营配合一”体制下的生产、运行和管理等工作的要求，我们在前期总体设计思想的基础上，采取“先小范围试点，再全面铺开”的工作方法，对阜成门地区4.8平方公里范围实验区的配电网络做出单机版的演示系统，信息内容包括：从变电站→电缆→开闭站→配电室或从变电站→电缆→10kV线路→柱上变台→低压线路→用户电度表。

⑵第二期（1997年5月～12月）建设完成了Client-Server结构的、具有18个站点的网络版系统（包括3个广域网站点），完成了城区局所辖90平方公里范围（包括149 幅1:2000地形图）的全部10kV、部分380V配网数据以及用户数据的采集和录入，建立了配网管理模型，并在此基础上开发了一些配网管理的实用功能。

⑶实际运行阶段：从1998年1月开始，系统投入实用化试运行，将各终端逐步下放到相关生产单位，一方面对系统中的数据进行滚动维护；另一方面对系统的功能和性能进行全面测试，摸索系统运行经验，不断完善系统。为保证系统长期有效地稳定运行和全面推向实用化奠定基础，我们还特别制定了“岗位职责和管理制度”。从1999年5月城区局搬到新址开始，系统每天24小时不停机，运行稳定，从未发生事故。

⑷第三期：为扩大基础数据的管理和应用范围，进一步开发和完善配网管理系统的全面功能，我们目前正在加紧进行系统第三期工程的开发建设。

经过不断开发，我局的配网GIS已经发展成今天有别于传统GIS技术的AM/FM/GIS系统。简单概括下来，配网GIS系统需要地形信息，但又不依赖地形信息，只是将其用于图形数据录入及其他需要以地形坐标作为参照的应用，而更多的是对于电网拓扑结构的建立、查询和分析；而且，开发配网GIS并不是最终目的，我们的目标是建设一套完整的配网信息管理系统，该系统以“配网信息管理”为核心，灵活地运用各种相关技术，其中包括AM/FM/GIS技术、配网管理技术、数据库技术、通信和网络技术以及互联网技术等等，将他们有机地结合起来。

2.2 已实现的主要关键技术

支持分布式协同工作环境及图元级锁定功能；
支持对电网拓扑结构的描述、分析和处理；
支持地理空间、逻辑空间和属性空间信息的多向交叉查询；
由地理空间的电气图自动生成各种专题图（包括线路资产图和各种逻辑图）；
故障点的判断及其图形化模拟分析；
网架重构及其图形化的步骤模拟分析；
报装方案的辅助生成；
支持对设备生命周期的描述及相互转换；
支持以浏览器/服务器方式对地理空间、逻辑空间和属性空间信息的相互查询。
2.3系统在管理和生产上发挥的作用

该系统的应用使得我局的工作质量和效率得到极大的提高，已经从量的变化导致质的飞跃，其实用性、高效率和易操作性深受使用者的普遍欢迎，主要表现在以下几方面：

高效便捷的图形和数据的录入及编辑修改工具
该功能不仅为各生产部门提供了方便易用的设施资料维护工具，同时还在“分布式协同工作环境”支持下，彻底解决了各部门之间图形与数据资料的“分散加工”与“整体共享”的矛盾，从而保证了资料的准确性、一致性和及时性，极大地提高了生产效率和管理水平。

正反向电源查询、故障快速定位
该功能是调度部门、紧急修理班和报修中心等单位在线路出现计划停电和故障停电的情况下，显示停电影响范围、查询并判断可能发生问题的故障设备、按不同条件进行事故定位的便捷工具。它使供电抢修人员在线路发生故障时快速地做出反应，及时进行抢修并恢复供电，大大缩短停电时间、提高供电可靠性。

故障推图、多路转供电方案的自动生成
该功能不仅可以根据线路故障所在点自动推出以故障分段为显示中心的网络图，而且还自动提供若干故障隔离和转供电方案，是配网调度人员实用的辅助决策工具。

基于配网图形进行10kV线损理论计算
该功能以“均方根电流法”为依据，可以随时根据给定的24点电流值、供电量以及线路结构，自动计算出线损理论计算结果和线损图，并自动生成各种线损统计分析报表，为配网规划和改造方案的制定提供了快速、可靠的依据，该功能的投运，使过去几个月的统计工作量变成自动完成，极大地提高了工作效率。

基于配网图形进行可靠性基础数据的自动生成
该功能严格按照国家电力可靠性管理中心对可靠性的分段要求，自动对线路分段开关进行编码，并对各分段进行相应的设备数据统计，且生成可靠性图，最终生成可靠性统计报表，该功能的采用，使繁琐的可靠性基础数据统计工作变成随时自动完成，使可靠性统计工作变得简单、及时和准确。

配网SCADA数据与系统的连接
该功能实现了与配网SCADA监控系统实时数据的连接，即使配网设施的静态资料与动态数据有机结合于“全信息电网模型”之中，利用系统的图形功能，可以直观地查看开关的开合状态、事故报警和设备的负荷变化情况，使得配网从以往的静态管理转变成动态管理，使设备的运行维护从被动变为主动。目前已实现将天安门会场区配电室和柱上变台综合测控仪的实时信息接入本系统，使得有关人员通过GIS终端就可监视设备运行状况。特别是天安门会场区实时信息的接入已正式应用于五十周年国庆、澳门回归和世纪之交等重要政治活动的值班工作，效果良好！

业扩报装方案的辅助生成
可根据用户报装的容量和位置以及线路负荷情况，确定合理的供电路径，经人工干预后绘出标准的“供电方案”，极大地提高了制定报装方案的效率和科学性。

线路变更的批量数据自动更新
如何使已经存入系统中的大量配网数据，根据配网改造和分倒路工程所引起的配网结构变化自动随配网结构的改变而发生变化，这是系统数据能否滚动维护进而导致系统能否生存的关键问题，该功能的实现使得电源改变所导致的相关设备属性的变化在很短的时间内就完成了，同时系统的有关图形信息也随之自动发生变化，从根本上提高了电源管理工作的准确性和及时性。

图纸的维护与输出
该系统中需要进行维护的仅仅是带有地形背景的线路图和站内主接线图，其他日常工作中常用的、各种专题图如棵棵图（线路资产图）、电源图、线损图、可靠性图和网络图等，都是由线路图和接线图根据一定规则自动生成的，因此，可以说我们是“一次性”地维护图形，这样既保证了数据的唯一性和准确性，又极大地提高了工作质量和效率，从而也调动了使用人员的积极性。

该系统被评为1998年北京供电公司和华北电力集团公司科技成果一等奖；其第三期工程经国家科技部3S专家组和国家电力公司领导的评审，被列为国家科技部首批GIS应用示范工程。
北京供电局领导自始至终对于该项工作在政策、资金和规划等方面都给予了强有力的支持，并已决定将城区配网GIS的应用成果在城近郊五个分局进行推广。
3、我局配网GIS实用化开发体会

⑴ 领导重视

由于配网GIS系统的开发建设涉及了供电企业所有生产单位，这样庞大的系统工程在建设的自始至终一定要得到企业领导的全力支持，否则系统即使开发出来，也不会得到很好地应用，更不用说数据的滚动维护了。

⑵ 成立专门的开发机构完成用户需求分析和总体设计

应确立专职的开发部门与专责人，这些人员应熟悉电力业务和具有计算机系统开发的经验，并应具备系统总体设计的经验。

与其他计算机应用系统的开发不同，配网GIS的开发，它所面临的用户大多是生产一线的工人，他们的计算机应用水平不高，有些甚至还未曾使用过计算机，更不用说去理解GIS的概念了。他们所提出需求往往很难让开发人员接受，如何引导他们提出需求，并将其提炼和升华为系统能够实现的、描述准确的、具备典型意义的配网管理功能，是开发人员进行需求分析时应做的工作；并且应合理安排各应用子系统开发的顺序。

⑶选择合适的开发平台和开发伙伴

因为配网GIS具有较强的“专业化”和“本地化”色彩，能否实现系统开发的目标，开发平台的选择是技术基础；而且，系统定制开发的工作量较大，开发伙伴的经验和能力以及生命力是极其重要的。加之配网GIS项目的资金投入相对较大，因此，一定要慎重选择。

⑷确立合理的系统开发目标，以点带面，逐步扩大应用范围

开发目标要定位合理，要充分考虑现有的人员、资金、技术等情况，进行可行性调查研究和分析，不要追求大而全，更不可盲目照搬其他单位的模式。

在不具备开发实践经验的前提下，应采取从实验区做起，摸索经验后，再逐步扩大范围，以避免浪费投资。

⑸尽量缩短开发时间，使系统早日见效

为使系统首次采集的数据不会因间隔时间太长，而导致因配网发生变化数据失效，应抓紧时间，集中人力，快速将配网设备数据录入，并进行系统的功能测试，使系统尽快投入运行，早日见到效益。

⑹ 从数据源抓起，严把数据关

为了保证系统能正常运行，数据准确是关键，一定要做到源头数据采集、源头数据录入、源头滚动维护，建立健全数据滚动维护机制。

⑺ 逐级进行新功能测试

由于采用“立竿见影，滚动发展”的策略，系统的应用功能将随实用化工作的深入展开，而逐步增加，当新功能加入系统的时候，应严格坚持分级全方位的测试流程。

即：由开发公司的测试人员从软件结构角度对新功能进行产品测试；作为使用单位，应进一步从开发专责人开始，组织严格的初步应用测试，初步测试通过后，可投入试运行；最后，再由此项功能实际使用部门的应用专责人进行详细测试，通过后该功能方可正式投入运行，以确保避免对现有运行系统造成意外破坏。

⑻ 锻炼和培养一批应用人才

系统建立之初，需要在较短的时间内，完成大量的数据录入工作，这时应尽可能采用各使用单位的人员来承担该项工作，借此机会，可一次到位培训应用单位的人才，他们就是今后新的功能需求提出和数据维护的主力军。

⑼挑战旧的工作方式，迎来新技术的革命

配网GIS的开发和应用，实际也是一场对现有工作方式的挑战，让管理人员和生产人员都认识到系统所带来的好处，逐步改变现有习惯的工作方式，愉快地接受全新的工作方式，可能要经历一个“痛苦”的过程，需要大家共同努力。

⑽探索新的开发模式，提高开发效率

利用先进的技术手段，缩短开发和使用单位的距离，尽可能减少开发时间，提高开发效率，这就要求开发专责部门起好桥梁作用；除此之外，还应做好系统运行的管理工作，保障系统的安全稳定。

　

综上所述，配网GIS的开发工作不但需要好的底层平台，更重要的是由于它所具有的本地化和专业化的特点，要求我们一定要面向需求进行开发，以应用来牵引技术的发展，以此来推动我国GIS技术的不断创新，设计出符合中国人自己特点的配网GIS应用产品。