配電網(wǎng)規(guī)劃ＧＩＳ數(shù)據(jù)模型研究

沈科炬　孫國?！∩蹢潡?/p>

摘要：介紹了配電網(wǎng)規(guī)劃中GIS數(shù)據(jù)模型的建立及其在GIS數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用。通過對配電網(wǎng)絡(luò)特征的分析，指出配電網(wǎng)具有地理分布特性、配電設(shè)備數(shù)量眾多且比較分散等特點，提出了采用矢量模型的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型。將處理對象分層次、分步驟來劃分信息圖層空間，設(shè)計了配電網(wǎng)規(guī)劃GIS的空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，提出采用標(biāo)識符來連接分別存儲的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并舉例說明了具體實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：GIS；數(shù)據(jù)模型；配電網(wǎng)

中圖分類號：TP336

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)13-0268-02

1配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型

在地理信息系統(tǒng)中，有關(guān)空間目標(biāo)實體的描述數(shù)據(jù)可以分為空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)，二者統(tǒng)稱為地理數(shù)據(jù)?？臻g特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)通過內(nèi)部索引相連，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其他繪圖軟件的關(guān)鍵之處。

1.1配電網(wǎng)分布的地理要素分析

1.1.1配電網(wǎng)的組成

配電網(wǎng)是利用適當(dāng)?shù)碾妷旱燃墝㈦娔茌斔徒o最終用戶，擔(dān)負(fù)著電力生產(chǎn)終端用戶的管理調(diào)度和運行服務(wù)等職能，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。配電網(wǎng)管理的對象包括變電站、開閉所、線路(包括電纜)、桿塔、變壓器、配電箱、開關(guān)、刀閘等設(shè)備，以及連接在變壓器上的各類用戶單位。其示意圖如圖1所示。

1.1.2配電網(wǎng)的地理分布特性

配電網(wǎng)信息具備地理信息的三大特征：

(1)配電網(wǎng)信息的區(qū)域性：在配電網(wǎng)中，變電站和用戶是網(wǎng)中的結(jié)點，可以用點來表示，配電線路是供電路徑，可以用線來表示，由不同的點和線構(gòu)成了配電網(wǎng)的分布區(qū)域。配電網(wǎng)的分布呈拓延結(jié)構(gòu)，表征了配電網(wǎng)信息的區(qū)域性。

(z)配電網(wǎng)信息的多層次性：配電網(wǎng)具有不同的電壓等級，如35kV，10kV，6kV，380V／220V等，網(wǎng)中連接有不同的節(jié)點，如變電站、變壓器等。裝配不同的電力設(shè)備，蘊含不同的設(shè)備參數(shù)，覆蓋不同的用戶區(qū)域，從而反映出配電網(wǎng)信息的多層次性。

(3)配電網(wǎng)信息的動態(tài)變化性：按照配電網(wǎng)規(guī)劃的要求，每隔兩三年應(yīng)檢查修訂規(guī)劃一次，并且配電網(wǎng)運行需隨時維護(hù)，適時改造，甚至并網(wǎng)聯(lián)合，擴容更新，從而表現(xiàn)出配電網(wǎng)信息的動態(tài)變化性。

1.2配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型

配電網(wǎng)直接聯(lián)系著用戶，其信息可以分為兩大類：一類是圍繞配電網(wǎng)設(shè)備和用戶的各種信息，另一類是與地理位置相關(guān)的空間信息。這兩類信息互相聯(lián)系并且是有層次的。對配電網(wǎng)信息的分析，可以看出配電網(wǎng)直接聯(lián)系著用戶，配電網(wǎng)的線路、設(shè)備都與所在的地理環(huán)境密切相關(guān)。這種配電設(shè)施的地理分布特性，使得必須結(jié)合GIS數(shù)據(jù)模型來建立配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)。

配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)類型，如圖2所示。圖中的各類空間數(shù)據(jù)，應(yīng)該在相對高斯平面坐標(biāo)系下(這取決于實際系統(tǒng)應(yīng)用的范圍，一般以所在城市的高斯平面為基準(zhǔn))進(jìn)行空間疊加，各類屬性數(shù)據(jù)利用GIS的拓?fù)溥B接關(guān)系與空間數(shù)據(jù)相聯(lián)系。

配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大部分，如圖3所示。配電網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)采用矢量數(shù)據(jù)模型。采用這種數(shù)據(jù)模型來表達(dá)空間數(shù)據(jù)比柵格模型占用的存儲空間要少，而且，這種模型非常適宜于表達(dá)地圖上的圖形目標(biāo)，點和一些小的多邊形都能夠清楚地表達(dá)。屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型，可以利用現(xiàn)有成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行管理和維護(hù)?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過標(biāo)識符實現(xiàn)關(guān)聯(lián)。

2配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型建立數(shù)據(jù)庫

GIS數(shù)據(jù)庫是一種專門設(shè)計的具有空間數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫，其空間數(shù)據(jù)模型由點、弧和多邊形以及數(shù)據(jù)文件構(gòu)成。配電設(shè)施也可以由這些符號形式地表示?？臻g數(shù)據(jù)模型以這些符號來表達(dá)拓?fù)湫畔ⅲ鹤冸娬居赡男┚€路向哪些負(fù)荷點供電等。配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫存儲著配電系統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)，與電力系統(tǒng)一般數(shù)據(jù)庫的不同之處在于它需要在數(shù)據(jù)庫中記錄地理信息，而且有兩種類型的地理信息：電力設(shè)施的詳細(xì)位置信息和設(shè)施之間的空間關(guān)系信息。

建立配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫主要包括有幾個過程：數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)組織，圖形數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，利用GIS軟件進(jìn)行數(shù)字化作業(yè)程序，屬性數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，編輯修改、存入計算機。配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫建庫流程如圖4所示。

2.1配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織

GIS數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計兩部分。實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵問題是分解地理要素。一幅地圖就是根據(jù)總體設(shè)計而選取若干地理要素層的疊置結(jié)果。配電網(wǎng)規(guī)劃的圖形數(shù)據(jù)通過以1:500和1:2000的城市土地利用地圖作為底圖，在其上疊加電網(wǎng)圖而獲得。

2.2散屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計

以本文配電網(wǎng)圖層中架空線路屬性表為例來說明配電網(wǎng)規(guī)劃GIS各表的數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)，線路屬性表的基本內(nèi)容如表1所示。

由表1可以看出，根據(jù)變電站編碼可以連接變電站屬性表，將線路與變電站屬性表連接起來；根據(jù)線路兩端的起點桿號和終點桿號，記錄了線路與桿塔之間的拓?fù)潢P(guān)系，可以進(jìn)行連通性分析。根據(jù)前述有關(guān)配電網(wǎng)圖層信息空間的劃分和數(shù)據(jù)編碼的制定，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫涉及到的屬性表主要包括：建筑物信息表，桿塔屬性表，架空線線路屬性表，電纜線路屬性表，配電變壓器屬性表，線路開關(guān)器屬性表，變電站屬性表，進(jìn)戶點信息表，避雷器屬性表，電熔器屬性表，斷路器屬性表，電流互感器屬性表，電壓互感器屬性表，線路接地裝置屬性表，用戶屬性表，配電設(shè)備統(tǒng)計屬性表等。各表之間通過相關(guān)的標(biāo)識符連接。

2.3空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接

本文建立的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫采用圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自成體系方式連接，通過標(biāo)識符建立起圖形與屬性的連接關(guān)系，便于實現(xiàn)從圖形到屬性以及從屬性到圖形的雙向參照。圖形數(shù)據(jù)用地理信息系統(tǒng)商業(yè)軟件提供的空間數(shù)據(jù)庫管理，屬性數(shù)據(jù)用商業(yè)用數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)管理，通過標(biāo)識符建立起圖形與屬性的連接關(guān)系，實現(xiàn)兩者的統(tǒng)一操作。

3結(jié)語

通過對配電網(wǎng)絡(luò)特征的分析，指出配電網(wǎng)具有地理分布特性、配電設(shè)備數(shù)量眾多且比較分散等特點，提出了采用矢量模型的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型。

通過將處理對象分層次、分步驟來劃分信息圖層空間，設(shè)計了配電網(wǎng)規(guī)劃GIS的空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，提出采用標(biāo)識符來連接分別存儲的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。并舉例說明了具體實現(xiàn)方法。