电力行业县级GIS系统整体解决方案

<P>唐山市国土资源局 金凤广     </P>
<P>2002年本人受聘于唐山赛尔信息公司任技术总监，与唐山市丰新区农电局信息人员一起探索把“图数结合”技术和将地理信息引入到电力设施的管理新方法，利用了一年时间开发了电力GIS系统，这种融计算机图形，处理  技术和数据库技术一体、基于地理信息的管理系统（GIS）在生产管理中的应用，它为现代化管理思想、方法在输配电生产技术管理上的应用提供了现代化的工具和手段。通过一年的电力系统建设对数字化电力的县级解决方案有一定了解，取得了一些经验，希望GIS方面的专家探讨学习。 </P>
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<P>一、前言</P>
<P>电力行业各部门拥有大量的网线和设备，相应的图纸、档案、信息非常庞杂。随着电力事业的发展，有关数据、信息资料也会越来越来多，同时随着电网的日益复杂，馈线之间的相互关系也更趋复杂，因此对电力部门的管理和调度提出越来越高的要求。</P>
<P>电力行业使用的电力设施在管理上具有一个明显的特点，就是分散地分布在一个特定的地理范围上（如一个城市或一个地区），这给电力系统的设备管理带来了很多困难。多年来，电力系统的技术人员与管理人员，为了管好设备应用创造了多种先进的管理方法，特别是计算机技术的应用更为电力系统的设备管理提供了先进的技术手段。但是，前几年由于受到技术手段的限制，在电力企业的计算机辅助设备管理上基本上处于低水平的应用阶段，主要是用数据库技术对设备的技术参数和运行参数进行管理，后期虽然应用了如AUTOCAD一类的图形处理技术来绘制线路走向图或进行某种工程设计，显然其应用与数据库管理是脱节的，图形和数据信息不能充分共享，简单的图形处理技术更无法将地理信息应用到设备管理上。</P>
<P>因此电力管理部门转向GIS可视化解决方案，利用地理信息的特点，全面了解电网在空间的分布状况；掌握电网的实时运行状况；使图形管理与数据管理融为一体；能够对指定局、变电所、区、线路进行特定的统计计算， 使图形、数据管理具有空间特性能够通过对目标的点取一类的简单操作，直接查询电网的设备属性数据库的信息，快速、准确地评估、分析出数据内部潜在的联系，为管理人员规划、设计、预算、决策、控制提供了一套完整的信息化解决方案。</P>
<P>二、功能需求分析</P>
<P>1、地图操作功能</P>
<P>① 地图放大、缩小、任意漫游、全图显示功能，可能查看丰新区电网全图，进行供电设备查询。</P>
<P>② 模拟实际电网模型</P>
<P>以电子地图作为电网的背景，在电网层中构造出架空线、电缆、杆塔、开关、配变等电网设备，并且能够表示架空线等与杆塔等的连接关系，开关的通断等专业属性，以及不同的电压等级的表示。</P>
<P>③ 强大的电网图形编辑功能</P>
<P>根据电力系统的特点，专门设计了针对电网的编辑子系统，方便对电力网图编辑处理，解决实际中电网变化较快的问题。</P>
<P>④ 查找与定位功能 </P>
<P>根据用户输入名称查找对应的单位(支持模糊查找)，并在图上标识出其实际的地理位置，显示在屏幕中心。</P>
<P>⑤ 图形资料输出</P>
<P>用户可以选定任意形状，裁剪输出电网图、配电架空线路图、电缆网络图等，并且可能输出线路走向图、电缆走向图等专业的图纸。</P>
<P>2、设备管理功能</P>
<P>可以输入、编辑设备的台帐数据，构造条件对设备数据进行检索，统计任意区域设备。</P>
<P>① 线路信息</P>
<P>线路信息包括线路名称、电压等级、全长、经度、纬度等基本信息。</P>
<P>② 杆塔信息</P>
<P>杆塔信息包括杆号、经度、纬度、线路名称、杆型、全高、导线型号、档距、与大号杆塔距离、建立时间等基本信息。</P>
<P>③ 变电站信息</P>
<P>变电站信息包括变电站名称、电压等级、经度、纬度等基本信息，以及变电站内部结构图和其上的断路器、隔离开关、变压器、电压互感器、电流互感器信息。</P>
<P>④ 运行参数</P>
<P>运行参数包括线路节点编号、有功功率、无功功率、电流、电压、经度、纬度。</P>
<P>它供本系统的维护人员和有关单位部门授权用户的数据管理人员使用，用来实现对图形和属性数据的入库，实时或准时实时的更新的，并支持手工静态数据录入及GPS实时动态数据连入刷新。</P>
<P>3、综合信息查询</P>
<P>利用GIS的地图信息技术，户可以在一幅县级地图上看到电网设备、所有供电所的地理分布位置，通过简单的鼠标操作就可以查看相关数据，而且还可以把这些来源不同数据GIS的专题分析功能全面地、多样地反映在地图上。通过查询功能可以浏览任意比例尺、任意距离内的各类专题图，同时对图中的实体现状进行查询；也可以输入 多种查询条件，查看符合条件的图形和现状信息。</P>
<P>主要有以下几种查询，可以实现图形数据和属性数据的单向或双向查询：</P>
<P>① 地图基本信息查询</P>
<P>用途：对地图上的电网设备及用电户基本信息查询。</P>
<P>用户点击查询基本信息图标后，直接在地图上点击欲查询的实体。</P>
<P>② 属性信息查询</P>
<P>地图上的某一对对象的各种属性数据，如：用电户的名称。</P>
<P>③ 空间查询</P>
<P>地图上的对象的空间关系</P>
<P>④ 快捷查询</P>
<P>可以自定义一些固定的查询格式，保存后使用。</P>
<P>4、数据统计</P>
<P>利用GIS专题图的功能将数据库的属性数据的统计数据表达在地图上。可能生成下面几种统计表：电力设备分布情况统计表，区域用电户缴费情况统计表等。</P>
<P>5、空间分析</P>
<P>① 实现业扩报装辅助决策 业扩报装一个主要的流程是对现场地形进行勘测，利用GIS可以方便地进行图上勘测，系统可找出距离报装用户最近的线路接入点，提供最佳电源接入点方案。</P>
<P>&#61498;② 电网操作 在地图或系统接线图上，进行开关的模拟操作，模拟操作的结果自动在图形上显示。</P>
<P>③ 故障定位 供电部门根据用户的报修电话或者单位名称，找到故障线路段，并可进行逆向推图，调出相关图形，如开闭所、变电站的一次接线图，协助用户分析可能出现的故障，并能够根据其他的报修电话，综合分析故障原因。由于在图形信息和设备数据资料中加入了地理前景信息，把供电设施、网架结构与地理位置联系起来，使管理单位准确的掌握了配电网的空间分布情况，从而减少了设备检修、用户投装等工作的多次现场勘察工作。管理人员依据维修报告地点和类型将标注图上，然后用多种颜色显示不同程度的故障区域，运用专题图技术可以对不同区域故障发生的频率进行统计，从而确定故障多发区。</P>
<P>④ 负荷转移辅助决策当线路停电后，为保证用户的用电，提高供电可靠性，需要对停电线路进行转供电，系统可以根据电网的拓扑结构，判断出切合的开关，形成负荷转移方案，供用户选择。</P>
<P>&#61498;⑤ 电源点追踪</P>
<P>系统提供逆向追踪电源工具，由电力用户→分支线路→开闭所→变电站逐级进行逆向跟踪，观察配网的拓扑结构。</P>
<P>⑥ 供/停电范围分析根据开关的模拟操作，改变电网的状态，并产生受影响用户报表。</P>
<P>⑦ 缺陷管理系统可对配电设施的缺陷情况进行管理。</P>
<P>⑧ 线路台帐系统对各种配电设施数据库的综合分析，自动产生以线路为统计对象的线路台帐，线路台帐符合省局的标准格式。</P>
<P>6、配网规划设计功能</P>
<P>① 配电网络的设计系统提供专门的设计图层，在设计图层上，设计人员可以利用本系统提供的面向对象的建模方法，进行配电线路、各种配电设施的设计和规划工作。规划、设计对象采用不同的颜色，和现役的设备相区别。 设备区域分析，根据两设备间的覆盖范围，对两设备间共同覆盖区域进行分析，为设备间的合理分布作理论上的分析。 线缆布局的网络分析，根据对现有的线缆网络进行分析，对现有网络的布局合理性（分段布局的合理性及穿过障碍物的合理性）得出分析报告并对不合理之处提出改进意见，以期最大限度地利用现有设备。 </P>
<P>② 缓冲区分析架空线路需要一定的安全距离，系统提供的缓冲区分析功能，能够分析出坐落在安全范围以内的建筑物。系统提供圆形、矩形、多边形选择工具，可以使用这些工具在图上拖动选定一个范围，则该范围的图上对象对应的信息将显示出来，可以用缓冲区来统计查询。如要查询某供电区域A点3公里范围有哪些用户，可以给缓冲区输入一个3公里的半径，然后可得到查询结果。&#61557;</P>
<P>③ 线路投入运行当设计线路施工完毕，正式投入运行时，系统可以将所涉及的内容自动添加到配电设施的相应图层，无需再在配电设施图层上重新输入，减轻工作人员的负担。 </P>

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