地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用
摘要：地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)支持下采集、儲存、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息,以多種形式輸出數(shù)據(jù)與圖形產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。介紹了GIS的數(shù)據(jù)組織及其在配網(wǎng)自動(dòng)化中的主要應(yīng)用,包括離線和在線兩個(gè)方面,提出了基于組件的系統(tǒng)開發(fā)模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) 配電網(wǎng)自動(dòng)化 應(yīng)用
以實(shí)際地理位置為背景的電力設(shè)備分布圖,不僅能在設(shè)備管理上為用戶增加設(shè)備空間位置的信息,而且通過實(shí)時(shí)信息能準(zhǔn)確地反映配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)工作狀況。因此,GIS已成為配電網(wǎng)自動(dòng)化不可缺少的組成部分。
1、數(shù)據(jù)組織
地理空間數(shù)據(jù)是指以空間位置為參考的數(shù)據(jù),地圖是空間數(shù)據(jù)的一種表達(dá)方式,空間位置通常是用空間實(shí)體與某中參數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)的關(guān)系來表達(dá)。
各種地理空間實(shí)體,如居民區(qū)、街道、市政管線、電話亭、電力線路等,在計(jì)算機(jī)中的表達(dá)一般抽象為點(diǎn)、線、面這3種最基本的實(shí)體,任何空間實(shí)體都可以用點(diǎn)、線、面,再加上說明和記號來表示。
這種空間數(shù)據(jù)的組織能滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化的要求,根據(jù)實(shí)際地理位置布置設(shè)備、線路,展示配電網(wǎng)的實(shí)際分布,采用層的概念組織圖形和管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù),自由分層,層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數(shù)據(jù)對應(yīng)的還有屬性數(shù)據(jù),既對圖形相關(guān)要素的描述信息,如配電線路的長度、電纜型號、線路編號、額定電流、配變型號、編號、名稱、安裝位置、投運(yùn)時(shí)間、檢修情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。
這些屬性數(shù)據(jù)的用途為結(jié)合圖形進(jìn)行檔案資料的查詢提供具體信息。對已經(jīng)在管理信息系統(tǒng)(MIS)中錄入和使用的部分屬性數(shù)據(jù),可通過共享途徑直接獲取,末錄入的則必須在GIS中進(jìn)行錄入和編輯。
屬性數(shù)據(jù)可存于任何關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不能管理具有地理屬性的空間數(shù)據(jù),所以大多以文件形式存儲。從數(shù)據(jù)的多用戶、訪問安全性以及數(shù)據(jù)操作的高效性來講,這種儲存形式力不從心。各大GIS 公司相繼推出這類產(chǎn)品。如:ESRI公司的SDE(空間數(shù)據(jù)庫引擎),通過SDE把地理空間數(shù)據(jù)加到商業(yè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫:MAPINFO公司的 SPATIALWARE上,可以將地理數(shù)據(jù)存儲到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數(shù)據(jù)庫具有空間數(shù)據(jù)的管理能力。
2、配電網(wǎng)GIS的建立
目前開發(fā)配電網(wǎng)GIS有兩種趨勢,一種是把GIS作為整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)平臺,另一種是把GIS作為其中的組成部分,與SCADA等其他系統(tǒng)共同完成整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化的功能。筆者認(rèn)為第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區(qū)SCADA系統(tǒng)的功能已經(jīng)完成,并且投入運(yùn)行,作為新增加的GIS只要通過數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián),就能實(shí)現(xiàn)信息的共享,而且又能保證各個(gè)子系統(tǒng)的獨(dú)立性,使整個(gè)系統(tǒng)的可維護(hù)性增強(qiáng)。同時(shí)減少了開發(fā)GIS子系統(tǒng)的工作量,免去了資金的重復(fù)投入。
3、配電網(wǎng)自動(dòng)化中GIS實(shí)現(xiàn)的功能及其特點(diǎn)
GIS在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用可以分為離線和在線兩個(gè)方面。
3.1離線應(yīng)用方面主要包括:
A.圖形的操作:在以地理圖為背景的配電網(wǎng)分布圖上,可以分層顯示變電站、線路、變壓器、開關(guān)到電桿以及到用戶的地理位置。由于這些圖形均為矢量圖,可完成無級放大、縮小和漫游,并且地理的比例尺及視野可以任意設(shè)定。
B:空間數(shù)據(jù)測量:測量兩點(diǎn)、多點(diǎn)之間的距離和任意定義區(qū)域的面積。通過鼠標(biāo)定位,既可得出該點(diǎn)的坐標(biāo),可完成配電線長度的測量,也可以統(tǒng)計(jì)供電區(qū)域的面積。
C:設(shè)備檔案管理:管理所有的配電系統(tǒng)設(shè)備檔案和用戶檔案,根據(jù)要求進(jìn)行各種查詢統(tǒng)計(jì)。主要根據(jù)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)系,進(jìn)行雙項(xiàng)查詢。條件查詢(從數(shù)據(jù)庫查詢圖形,按設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)庫查找設(shè)備地理位置,對典型設(shè)備可以進(jìn)行查詢、顯示、列表、統(tǒng)計(jì))和空間查詢(從圖形查詢屬性數(shù)據(jù),在圖形上對任意設(shè)備進(jìn)行定點(diǎn)查詢和多邊形小區(qū)查詢,并且顯示、列表和統(tǒng)計(jì))
D:設(shè)備檢修管理:根據(jù)檢修管理指標(biāo),自動(dòng)地進(jìn)行校核,自動(dòng)列出各項(xiàng)指標(biāo)的完成情況,提醒工作人員安排設(shè)備檢修工作,并提出設(shè)備檢修計(jì)劃。
E:用戶報(bào)裝輔助決策:通過直接在地圖上部設(shè)報(bào)裝用戶位置,系統(tǒng)根據(jù)報(bào)裝容量,電流強(qiáng)度等自動(dòng)的搜索設(shè)定范圍內(nèi)(范圍值可以在界面上靈活設(shè)置)滿足要求的變壓器,選擇不同的變壓器系統(tǒng)自動(dòng)在圖上畫出最佳的架設(shè)路徑,并給出具體的長度。
F:開操作票:把開操作票的任務(wù)放在GIS界面上完成,直觀、簡單地在地圖上用鼠標(biāo)電擊選取操作對象,就能把操作對象的名稱及其當(dāng)前狀態(tài)填入相應(yīng)的操作票表單中,再在標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作庫及術(shù)語庫中選擇操作目標(biāo)結(jié)果,就能方便、準(zhǔn)確地開操作票。
G:模擬操作:可以做計(jì)劃內(nèi)停電檢修前的預(yù)演。分為拉開關(guān)、停線段、停饋線等不同方式,根據(jù)不同的操作自動(dòng)搜尋停電范圍,預(yù)演操作結(jié)果,確認(rèn)后打印停電通知單。
3.2在線應(yīng)用
在線方面應(yīng)用主要包括:
A:反映配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況:讀取SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)量,通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?反映配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。對于模擬量,通過動(dòng)態(tài)圖層進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新,確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。對于事故,推出報(bào)警畫面(含地理信息),顯示故障停電的線路及停電區(qū)域,做出事故記錄。
B:在線操作:在地理接線圖上可直接對開關(guān)進(jìn)行遙控,對設(shè)備進(jìn)行各種掛牌和解牌操作。
C:負(fù)荷管理:根據(jù)地圖上負(fù)荷控制點(diǎn)的位置,結(jié)合獨(dú)立運(yùn)行的負(fù)荷監(jiān)控實(shí)時(shí)系統(tǒng),以用戶的負(fù)荷控制終端的基本數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)各種查詢和分析功能,用圖表方式顯示結(jié)果。根據(jù)負(fù)荷點(diǎn)的地理分布及其各種實(shí)測數(shù)據(jù),進(jìn)行區(qū)域負(fù)荷密度分析,制定負(fù)荷專題圖,通過不同時(shí)期的對比,輔助電網(wǎng)規(guī)劃。
D:停電管理:他是配網(wǎng)自動(dòng)化中管理系統(tǒng)的重要組成部分,利用打來的故障投訴電話彌補(bǔ)配電自動(dòng)化信息采集的不足,根據(jù)用戶停電投訴電話中故障地點(diǎn)的數(shù)量和位置,進(jìn)行故障定位,確定隔離程序;并且分析故障停電的范圍,排除可能的故障點(diǎn)順序。根據(jù)維修隊(duì)伍的當(dāng)前位置,給出到達(dá)故障地點(diǎn)的最佳調(diào)度路徑,可以迅速、準(zhǔn)確地找到并隔離故障點(diǎn),恢復(fù)供電。
E:與用戶抄表與自動(dòng)記費(fèi)系統(tǒng)接口:遠(yuǎn)方抄表與自動(dòng)記費(fèi)系統(tǒng)向GIS傳送用戶地址、用戶的名稱以及用電負(fù)荷等信息,GIS可以顯示抄表區(qū)域和區(qū)域的負(fù)荷情況,使數(shù)據(jù)更加直觀。
4、系統(tǒng)的開發(fā)
應(yīng)根據(jù)GIS在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用功能進(jìn)行模塊劃分,由于GIS數(shù)據(jù)量大,維護(hù)工作比一般管理系統(tǒng)復(fù)雜,需要一定的專業(yè)知識,另一面,根據(jù)供電企業(yè)部門的職能劃分,對GIS也提出了不同的要求。因此對建立整個(gè)配網(wǎng)GIS來說,根據(jù)功能大致可分為3個(gè)自系統(tǒng)。
A:系統(tǒng)編輯,系統(tǒng)自維護(hù),主要完成配電網(wǎng)圖形的編輯和數(shù)據(jù)庫的維護(hù)。
B:實(shí)時(shí)運(yùn)行子系統(tǒng),能夠?qū)ε潆娫O(shè)備進(jìn)行各種操作,并實(shí)時(shí)反映操作結(jié)果。
C:瀏覽,查詢子系統(tǒng),查看當(dāng)前電網(wǎng)狀況,完成各種查詢、統(tǒng)計(jì)和分析。
隨著平臺及應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,GIS的應(yīng)用越來越來深入,廣泛。
參考文獻(xiàn):
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