基于ＳｍａｌＩＷｏｒＩｄ平臺的配網ＧＩＳ的建設

摘要：基于SmallWorld在金華電業局配網GIS項目上的具體實踐，論述了如何更好地發揮SmanWorld平臺在配網管理上的一些應用優勢。以及所需注意的幾個問題。

關鍵詞：配網；GIS；SmallWorld；拓撲；數據庫

0 引言

浙江省電力公司把SmallWorld作為全省GIS的統一平臺，省公司下屬的各個供電局必須在SmallWorld的平臺上進行GIS的開發應用。金華電業局配網GIS項目于2001年9月啟動，2002年的lO月通過省公司的驗收，2003年初在基層供電所范圍進行全面推廣。本文談談如何建設好基于SmallWorld平臺的配網GIS，使系統能夠真正發揮在管線類行業中的應用優勢，以及GIS技術在配網管理上的—些經驗。

1 GlS技術簡介

地理信息系統(GIS)主要致力于地理空間信息的描述、存儲、分析和輸出的理論和方法的研究，它以地理空間數據庫為基礎，采用空間模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務。

2 配網GIS建設的必要性

2.1 現有的管理模式無法適應配網的發展

在現有的管理模式下，設備的合帳信息在Excel中，配網的lOKv饋線一次圖在AutoACD中，整個配網的管理基本上還處于手工階段，數據更新困難、資料易損毀丟失、日常查詢不直觀、無法提供改造配電網的決策依據。配電網現有管理模式已遠遠不能滿足對配網進行直觀、全局、實時、綜合管理的要求，而以G／S為平臺的“配電網GIS\"將是配電網管理系統的主流方向。

2.2 傳統的關系數據庫不能滿足配網管理的要求

在配網中，設備量多面廣，且與地理位置關系密切，大量的地下電纜和架空線路，縱橫交錯，通過配電房、開閉所和桿上設備等連接起來，構成了十分復雜的配電網絡。傳統的關系數據庫，管理的只是屬性信息，空間信息(圖形信息)無法管理，很多基于圖形信息的功能，如設備的地理定位，供電范圍等無法實現。配電GIS可以有效地解決上述問題。

3 SmallWorId在電力應用中優勢

GE Smallworld是當代新型的GIS軟件，它以電力、電信等管網系統空間信息應用需求為背景，以面向對象(0bjeect-Oriented)技術為基礎，采用了開放式的體系結構、分布式數據庫管理系統和組件對象模型等計算機技術。它獨特的版本管理、長事務處理和計算機網絡遠程持續駐留的技術，可允許眾多用戶通過局域網、廣域網或企業內部網從不同的地域同時操作服務器的同一數據，因此，它廣泛適用于目前中國電力管理系統中的省局與地區局、地區局與縣市局之間以及每個局內電網信息管理上的分工和協作。

4 在GIS的建設過程中應注意的幾個問題

4.1 配網拓撲關系的構造

在配網管理系統中，網絡拓撲關系是配網管理進行潮流計算、負荷預測、網絡重構、線損理論計算、停電分析等高級應用的基礎。在GIS中，拓撲關系用來描述空間目標間的空間關系，而實際空間地物一般被抽象為點、線、面，因此，G1S研究的3種重要拓撲概念為：①連接性。孤段在結點處的互相連接關系。②多邊形區域定義。多邊形與弧段的拓撲關系定義了多邊形的空間特征拓撲關系；③鄰接性。通過定義弧段的左右邊及其方向性來判斷左右多邊形的鄰接性。但是電力系統有其特殊性，它不但有電力設備設施的地理空間分布關系，同時還有描述電網邏輯結構的網絡拓撲關系。因此，如何將以GIS方式描述的拓撲關系轉換為電力系統能夠處理的拓撲關系。就成為配網GIS成功實施的關鍵因素。

一般來說，配網中參與電網拓撲的設備主要有：電源點，導線、負荷、電纜(電纜頭)、開關(包括隔離閘刀、跌落熔斷器等)、母線、變壓器、聯接線等。其中導線、電纜、母線、聯接線等作為線狀設備，并且導線、電纜還要考慮阻抗信息。母線、聯接線則為零阻抗設備；負荷、電源點等可以用點狀設備表示；開關(包括隔離閘刀等)則屬于雙端元件，因為開關在斷開的情況下，有帶電側和非帶電側的區別，例如，圖1所示兩把隔離閘刀分別控制各自的變壓器的情況就是如此。 低壓GIS中變壓器是一種特殊的雙端元件，因為有高壓側和低壓側之分。其他的設備如電桿、配電房、開閉所等本身不是帶電設備，不參與網絡拓撲。其中電桿可以作為點狀設備處理，開閉所、配電房等可以作為面狀設備處理。

4.2 數據庫的選擇

在系統建設中，常把設備的屬性數據存放在Oracle數據庫中，而空間位置信息(圖形信息)放在SmallWorld數據庫中，這樣的好處是，系統建設容易，數據批處理錄入效率以及運行處理效率相對較高，圖形處理不涉及其合帳屬性，相對來說其處理效率也較高。這種方式的最大弊病是容易造成數據不一致。由于數據的維護有兩個入口，因此對同一個設備的不同操作會導致利用圖形不能查詢屬性或者不能通過屬性定位圖形的情況。實際使用中會碰到的問題是，當在地理圖中刪除某一個設備時，刪除的僅僅是設備的空間位置信息，設備的屬性信息還在Oracle數據庫中，要在庫中再做一次刪除操作，才能真正刪除該設備。

SmaUWorld針對空間矢量數據的特點，提供了一種數據存取、檢索機制，同時通過一定的網絡協議提供給網絡用戶使用，以滿足多用戶并發訪問數據庫的需求。并且SmallWorld系統不是將普通數據和特殊數據(如空間數據等)分開存儲，而是將所有數據(包括字符數字屬性、柵格數據和矢量數據)連續地存儲在數據庫中，所有用戶的應用程序可以無縫并發地訪問所有的數據。這有利于基于復雜數據的各種應用和管理。

同時SmallWorld還提供了版本控制和協同工作機制，并且支持長事務處理，可以很好地滿足配網GIS用戶在多用戶并發編輯、協同工作和長事務處理上的要求。

SmallWorld的數據庫結構如圖3所示。

由圖3可以看出，設備的所有數據(包括屬性數據、空間數據)都存儲SmallWorld數據庫中，用戶直接面對SmallWorld數據庫，可以方便地實現多版本管理、多用戶的并發編輯。每個用戶在自己的版本里，可以實現長事務處理，直到一項工作(如設計一條分支饋線)完成并提交，其他用戶才能看到他所作的改動。用戶也可在ORACLE商用數據庫中管理另一份較為完整的數據(屬性數據)，該數據可以供其它系統利用。可以定期進行同步，保證兩庫中數據的一致性。

4.3 不能太依賴電子地圖

目前我國許多中小城市中，還沒有精確程度很高的電子地圖，就是有，也普遍存在更新滯后的問題。而電力部門也不可能單為配網GIS去測繪地形圖。因此在系統建設時應有一個原則：不能太依賴電子地圖。否則的話，配網OIS的實用化將會受到地圖的嚴重制約，增加了數據準確錄入的難度。因此，我們可以借助先進的GPS技術，直接在現場采集電力設備的坐標和合帳數據，這樣可以有效地保證我們配網數據的時效性和準確性。但是在GPS的選擇上，有幾點要特別注意：①不要選擇GPS手持機。雖然該機價格便宜(2000~3000元)，但是誤差在15米左右，還是天氣比較好的情況，實際使用的誤差更高，無法滿足配網管理的要求。②GPS要采用差分定位(投資比較大)，誤差可以控制在lm左右，完全可以滿足配網管理上的需求，這樣，檔距、線路長度的參數都可以由系統自動產生，為以后的高級應用如潮流計算等可以打下堅實的基礎。③GPs的坐標系和所使用的電子地圖坐標系之間的轉換要易于實現，以免造成不必要的麻煩。

4.4 不能太注重設備的編碼

在金華局的項目實踐中，設定了系統設備的惟一編碼，并且以電桿號為主，編碼規則如圖4所示。

跌落熔斷器的編碼為LKl91007，變壓器的編碼為PBl91007，也就是說，桿下的設備都與桿號發生關系；并且支線下的設備編碼也跟著主線，如支線的電桿編碼：191008，01等；如果主線路改造，桿號發生變化，主線下支線的設備編碼也要跟著發生變化，實際支線可能根本就沒有改造，在GIS資料更新的時候也要進行編碼的更改，這樣的工作量將非常的大，且并不符合實際工作。為了解決上述問題，設備的編碼要掌握以下兩個原則，①設備的編碼不惟一；②為了區分設備，采用雙重命名的方法，如支線的第一號電桿的編碼為1，依次類推，另一重命名為××支線1號桿，與實際電桿的掛牌相一致。

4.5 必須將GIS納入生產流程

在實際情況中，由于配電網發展和變化很快，要保證配電GIS資料準確性、時效性和實用性，就必須將GIS納入到日常的生產流程中去。各個部門如調度、設計、施工單位的工程技術人員可以依靠便捷的網絡進行查詢和流轉，真正實現圖紙資料在機內的閉環管理。資料管理員不再直接維護CAD的圖庫，而是通過維護GIS庫并通過系統自動轉換，將GIS圖形轉換成CAD的DXF格式，使得基于GIS的線路圖通過計算機網絡在生產過程中流轉，實際應用于設計、施工、調度等生產環節，有效地在生產過程中發現問題、解決問題。并且要制定相應的管理辦法，并納入經濟責任制考核，從流程和制度上來控制、保證GIS數據的準確性和時效性。

配電資料管理流程圖如圖5所示。

4.6 一次單線圖的自動生成

所有的GIS的工作先在地理圖中完成，然后自動生成一次接線圖。生成的一次接線圖也具備二次修改的功能，這樣的做法帶來的好處是減少維護的工作量。設備移動后，地理圖上的變化也要反映到一次圖中。自動生成一次圖時，生成增量部分，不會將二次修改的一次接線圖覆蓋，如圖6所示。

5 結束語

配網GIS建成投運，有利于提高配電管理水平，加速電力企業的設備管理向信息化方向發展。利用GIS技術管理電網，可逐步實現電網在線或離線的實時跟蹤、設備運行狀態模擬、掛牌檢修、故障自動追蹤、用戶報警和業擴報裝等。將G1s技術和現有的管理模型有機地結合，有效地提高了企業的管理效率和生產效率，節約了資金，提高了企業的經濟效益和社會效益。