地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動(dòng)化應(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(chǔ)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(kāi)發(fā)模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
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［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(guò)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(lái)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(shuō)明和記號(hào)來(lái)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(duì)應(yīng)的還有屬性數(shù)據(jù)，既對(duì)圖形相關(guān)要素的描述信息，如配電線路的長(zhǎng)度、電纜型號(hào)、線路編號(hào)、額定電流、配變型號(hào)、編號(hào)、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(duì)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(guò)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(kù)中，如：SQLSERVER，SYBASE，ORACLE 等傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)。從數(shù)據(jù)的多用戶、訪問(wèn)安全性以及數(shù)據(jù)操作的高效性來(lái)講，這種儲(chǔ)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(kù)引擎），通過(guò)SDE把地理空間數(shù)據(jù)加到商業(yè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)：MAPINFO公司的SPATIALWARE上，可以將地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到RDBMS中，ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)發(fā)配電網(wǎng)GIS有兩種趨勢(shì)，一種是把GIS作為整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)平臺(tái)，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(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)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(kāi)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(wú)級(jí)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(cè)量：測(cè)量?jī)牲c(diǎn)、多點(diǎn)之間的距離和任意定義區(qū)域的面積。通過(guò)鼠標(biāo)定位，既可得出該點(diǎn)的坐標(biāo)，可完成配電線長(zhǎng)度的測(cè)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(kù)查詢圖形，按設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)查找設(shè)備地理位置，對(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)度。
F：開(kāi)操作票：把開(kāi)操作票的任務(wù)放在GIS界面上完成，直觀、簡(jiǎn)單地在地圖上用鼠標(biāo)電擊選取操作對(duì)象，就能把操作對(duì)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(kù)及術(shù)語(yǔ)庫(kù)中選擇操作目標(biāo)結(jié)果，就能方便、準(zhǔn)確地開(kāi)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(kāi)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(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲�，反映配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。對(duì)于模擬量，通過(guò)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(duì)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(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行遙控，對(duì)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(cè)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(guò)不同時(shí)期的對(duì)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(lái)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(kāi)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(shí)，另一面，根據(jù)供電企業(yè)部門的職能劃分，對(duì)GIS也提出了不同的要求。因此對(duì)建立整個(gè)配網(wǎng)GIS來(lái)說(shuō)，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(kù)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(tái)及應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS的應(yīng)用越來(lái)越來(lái)深入，廣泛。
參考文獻(xiàn)：
（1） 朱義勇，宣曉華，王孟龍，配電管理系統(tǒng)（DMS）的技術(shù)要求（J）電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999，23：37——37
（2） 王學(xué)超，配網(wǎng)自動(dòng)化中動(dòng)態(tài)地理信息系統(tǒng)（J）電網(wǎng)技術(shù)，1999（8）：58——60
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