地理信息系統在電力調度優化中的應用

馬 帥,趙 煒,謝金鑫,石 闊,任偉建

(東北石油大學電氣信息工程學院,黑龍江大慶163318)

隨著我國城市經濟建設和社會快速發展,用電負荷日益增長,電網運行的控制及管理工作變得較以往任何時期都更為復雜。電力生產調度信息往往與地理空間信息密切相關,而地理信息系統 (GIS)作為一種采集、存儲、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統,具有強大的數據分析和地理空間分析能力,并且可以快速精確地進行空間定位和地理圖形數據輸出,因此,利用GIS技術進行調度管理是大勢所趨[1]。在目前的電力生產管理領域中,主要的操作平臺和軟件多是基于C/S架構的,雖然技術比較成熟,但對每臺客戶端機器配置要求比較高,而且不便于數據網絡共享和隨時隨地網絡訪問,軟件更新維護較為復雜[2]。為此,筆者采用ESRI公司推出的ArcGIS server軟件作為WebGIS開發平臺,基于.NET技術,以大型關系數據庫Oracle為數據平臺,依托計算機網絡結合現代通訊手段,實現調度工作的在線信息查詢與共享,進行可視化管理,在線調度信息操作,從而提高工作效率。

1 系統框架

該系統在整體框架上采用B/S架構,客戶端機器只需安裝相應的瀏覽器就可以隨時隨地訪問瀏覽調度信息頁面,網絡信息共享方便,通過服務器端新增頁面便可實現業務擴展,維護升級方便。該系統基于ArcGIS提供的以Web為基礎的GIS服務,實現分布式環境下的地理信息數據管理制圖、地理處理、空間分析與編輯等功能,并以ArcGIS的空間數據庫引擎與Oracle數據庫結合作為電網空間數據庫,通過空間數據庫引擎可以將配電網的圖形信息存儲到Oracle數據庫中,這樣可以將電網的基本信息數據與地理信息數據無縫結合在一起。系統框架如圖1所示。

圖1 電力調度信息管理系統框架圖

2 系統設計

2.1 總體設計

根據調度工作的需求,系統功能模塊主要有基于ArcGIS的地理信息查詢模塊、基于Oracle數據庫的信息查詢歷史記錄模塊、故障處理模塊和調度任務模塊等。系統功能設計如圖2所示。

2.2 主要功能模塊

1)地理信息查詢模塊 該模塊主要實現基本地圖操作,即地圖的放大、縮小、平移、圖層控制、鷹眼、測距和全圖顯示等。電網信息查詢根據不同的查詢條件或者不同的查詢方法重新對數據進行挑選和組合,其提供一般的圖層查詢,屬性查詢,字段查詢等,通過定義相應的C#類和接口來實現具體的查詢方法,例如運行IdentifyPoint()實現點查詢、運行Identify Rectangle()實現矩形區域查詢等。地理信息查詢過程如圖3所示。

2)調度任務與歷史記錄模塊 調度任務包括調度工作票和操作票的生成和傳達以及對配電工作票和操作票的錄入、編輯和查詢。生成操作票及調度票時,通過頁面顯示并編輯2票內容,打印表格。

上述模塊的記錄與查詢工作都依托數據庫的數據管理功能,管理員可以直接對數據庫進行編輯操作,而用戶可以進行簡單的瀏覽和查詢工作。查詢記錄服務過程如圖4所示。

3)故障處理模塊 該模塊的任務是為故障處理提供優化的解決方案,即為調度人員提供由檢修站或者檢修車到故障點的最優路徑,從而提高檢修工作效率,降低故障損失。

在最短路徑求取模塊的算法中,主要包括Dijkstra算法和Floyd算法。筆者在研究中采用Dijkstra算法。

圖2 系統功能模塊總體設計圖

圖3 地理信息查詢過程圖

圖4 依托于數據庫的查詢記錄服務

4 結 語

基于 WebGIS、數據庫以及網絡技術,對城市電網調度信息系統的總體結構進行了設計。通過研究模擬空間信息查詢和網絡拓撲,實現了電力調度中各種圖層信息包括電力設備等的查詢,并實現了電力調度工作中的路徑尋優。電力調度信息系統可以使調度員及用戶隨時隨地通過網絡查詢調度信息,從而提高工作效率。

[1]黃杏元,馬勁松.地理信息系統概論 [M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]于超,趙強.基于ArcGIS Server的配電網WebGIS應用研究[J].計算機與信息技術,2008,16(6):1-3.

[3]蔣波濤.插件式GIS應用框架的設計與實現——基于C#和ArcGIS Engine9.2[M].北京:電子工業出版社,2008.