配電網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)研究

段海鳳，李建輝，李建明

輝縣市電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

0 引言

隨著城網(wǎng)改造的不斷深入，配電網(wǎng)絡(luò)正由樹(shù)枝型向著三分段三聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡，這對(duì)于提高供電可靠性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，開(kāi)關(guān)增多、倒閘頻繁、線路重組，僅靠簡(jiǎn)易的圖版調(diào)度指揮生產(chǎn)，極易引起不安全現(xiàn)象的發(fā)生。因此建立一個(gè)具有地理信息的數(shù)字化電網(wǎng)，為電網(wǎng)運(yùn)行管理提供一種基于空間信息的計(jì)算機(jī)管理的現(xiàn)代化手段，已大勢(shì)所趨。

系統(tǒng)應(yīng)充分整合現(xiàn)有多種配電專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)信息孤島，通過(guò)地理信息系統(tǒng)直觀、方便、快捷的表現(xiàn)形式，全面掌握電網(wǎng)分布情況、了解電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、挖掘配電專業(yè)歷史信息數(shù)據(jù)，使配電GIS系統(tǒng)成為配電專業(yè)信息化管理中的綜合管理平臺(tái)。

1 功能背景

數(shù)字化、信息化管理是現(xiàn)代管理的大趨勢(shì)，電力企業(yè)也必然向著數(shù)字化、信息化的方向發(fā)展。近年來(lái)，電力系統(tǒng)的決策者們高瞻遠(yuǎn)矚，在深入發(fā)展調(diào)度SCADA（數(shù)據(jù)監(jiān)控和獲取系統(tǒng)）、用電營(yíng)銷系統(tǒng)、生產(chǎn)MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIS（客戶信息系統(tǒng)）及ERP等現(xiàn)代化管理手段的同時(shí)，大力開(kāi)展了以光纖通信技術(shù)為基礎(chǔ)的電力綜合通信網(wǎng)的建設(shè)，為電力企業(yè)海量的數(shù)據(jù)信息的傳輸和交換奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)是電力企業(yè)任何應(yīng)用的核心，在這個(gè)核心的基礎(chǔ)上，能夠方便地搭建新的應(yīng)用、能夠完美地集成和發(fā)展既有的應(yīng)用。因此，引入了GIS技術(shù)的“數(shù)字電力”(DPS) 便是在這樣的背景下引入的一種先進(jìn)的科學(xué)管理方法，它能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)紛繁復(fù)雜的特點(diǎn)，為電力企業(yè)生產(chǎn)和營(yíng)運(yùn)管理提供一種高效的、先進(jìn)的管理手段。空間信息作為信息系統(tǒng)的重要組成部分，在電力行業(yè)的應(yīng)用由來(lái)已久，隨著電力企業(yè)對(duì)信息技術(shù)新的要求的出現(xiàn)，對(duì)空間信息的應(yīng)用也提出了新的要求，比如：海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、系統(tǒng)的可伸縮性、系統(tǒng)的開(kāi)放性、多用戶的并發(fā)訪問(wèn)、INTERNET 解決方案等。空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用應(yīng)該在日新月異的IT 技術(shù)中采取積極借鑒、充分融合的方式以滿足用戶對(duì)這一應(yīng)用的新的要求。

2 術(shù)語(yǔ)

GIS：地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）是一種采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、管理、查詢檢索、分析、表達(dá)和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析、處理和挖掘海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。GIS技術(shù)把地圖這種獨(dú)特的視覺(jué)化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫(kù)操作（例如查詢和統(tǒng)計(jì)分析等）集成在一起。這種能力使 GIS與其他信息系統(tǒng)相區(qū)別，從而使其在廣泛的公眾和個(gè)人企事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測(cè)結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實(shí)用價(jià)值。

WEBGIS：GIS技術(shù)和Internet技術(shù)的融合，形成的技術(shù)，稱之為WebGIS。

ARCSDE：ESRI的超大型空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理器——空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎SDE，SDE可看成是一個(gè)連續(xù)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型，借助這一模型，我們可將空間數(shù)據(jù)加入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）中去。

B/S方式：通過(guò)瀏覽器的方式直接使用系統(tǒng)，客戶端無(wú)須安裝客戶端軟件。

C/S方式：服務(wù)器與客戶端方式，在用戶客戶端需安裝客戶端軟件。

圖層：電子地圖與電力設(shè)備經(jīng)過(guò)點(diǎn)、線、面劃分與屬性類型分類后，形成的具有同一屬性標(biāo)準(zhǔn)具有點(diǎn)、線、面三種圖形性質(zhì)的獨(dú)立電子地圖。

3 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

3.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

配電GIS系統(tǒng)主干網(wǎng)是設(shè)計(jì)面向?qū)ο鬄槠髽I(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，圖形服務(wù)器與設(shè)備屬性服務(wù)器對(duì)外1 000MB網(wǎng)絡(luò)接口，配電GIS系統(tǒng)客戶端與服務(wù)器間的網(wǎng)絡(luò)帶寬為100MB到終端，達(dá)到本系統(tǒng)的最低設(shè)計(jì)運(yùn)行要求。

3.2 硬件配置與開(kāi)發(fā)

系統(tǒng)硬件應(yīng)包含圖形數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（含SAN存儲(chǔ)接口卡)；CS客戶端；BS客戶端；前置機(jī)（與SCADA系統(tǒng)連接）。GIS平臺(tái)、客戶端軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)采用開(kāi)放性良好、易維護(hù)，保證安全性的開(kāi)發(fā)平臺(tái) ；WebGIS發(fā)布應(yīng)易兼容。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)在服務(wù)器端使用了Oracle8.17和ArcSDE8.3，都支持主流操作系統(tǒng)平臺(tái)，如：SUN/Solaris, IBM/AIX， Windows NT/Intel等平臺(tái)。系統(tǒng)與用戶交互采用C/S和B/S兩種方式。

4 軟件功能描述

根據(jù)一般電力公司現(xiàn)有系統(tǒng)情況和網(wǎng)絡(luò)情況，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為C/S結(jié)構(gòu)與B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式。其中涉及圖形編輯、統(tǒng)計(jì)、分析、設(shè)備臺(tái)帳維護(hù)、接口數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的維護(hù)等模塊以C/S方式實(shí)現(xiàn)；各種圖形查詢、數(shù)據(jù)查詢等模塊以基于瀏覽器的B/S方式實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)（如ARCGIS9.0），利用其空間數(shù)據(jù)引擎和提供的ARCOBJECTS開(kāi)發(fā)組件，構(gòu)建的一個(gè)快速的、網(wǎng)絡(luò)的、共享的、擁有豐富功能的一個(gè)GIS系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是要建設(shè)一個(gè)配電網(wǎng)管理的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上將供電區(qū)域內(nèi)的10kV線路、配電變壓器、小區(qū)配電室、開(kāi)關(guān)、桿塔、開(kāi)閉所、T接箱等設(shè)備信息直觀展現(xiàn)，同時(shí)整合配電專業(yè)多種信息孤島,通過(guò)地理信息系統(tǒng)的表現(xiàn)方式最大程度上共享數(shù)據(jù)資源，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化。

系統(tǒng)應(yīng)基于供電生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，讀取供電生產(chǎn)MIS系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)，使設(shè)備屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行綜合管理。系統(tǒng)同時(shí)連接用電營(yíng)銷信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，相關(guān)用戶信息、電量信息、電費(fèi)信息在視圖中獲取。系統(tǒng)接收調(diào)度SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)，接收SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)文，歷史數(shù)據(jù)通過(guò)關(guān)聯(lián)SCADA系統(tǒng)對(duì)外開(kāi)放的Web程序進(jìn)行查詢，系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)不做處理。

系統(tǒng)應(yīng)在信息中心設(shè)立一個(gè)圖形服務(wù)器，存儲(chǔ)所有供電局的基礎(chǔ)地物、電力設(shè)備圖形數(shù)據(jù)，各供電局可以根據(jù)使用權(quán)限對(duì)電力設(shè)備數(shù)據(jù)維護(hù)和地理背景圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，將此圖形數(shù)據(jù)通過(guò)WebGIS發(fā)布到WEB站點(diǎn)，供用戶查詢?yōu)g覽。

系統(tǒng)功能按專業(yè)劃分為5個(gè)部分，基本功能業(yè)務(wù)，生產(chǎn)、營(yíng)銷、調(diào)度、客服。所有的功能都能通過(guò)授權(quán)來(lái)分配，授權(quán)不受專業(yè)限制，可以任意分組。

5 結(jié)論

發(fā)達(dá)國(guó)家基本朝向?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化電力管理方向發(fā)展，基本圖形操作、設(shè)備編輯方面都是GIS的基礎(chǔ)功能，在圖形分析方面也比較領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)電網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化、智能化在蓬勃發(fā)展，但與國(guó)外的電力管理理念、方式還有一定的差異。隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化的加速，作為供電可靠性強(qiáng)力支撐的配網(wǎng)系統(tǒng)，GIS的發(fā)展與規(guī)劃必將是下一步電力建設(shè)的重要發(fā)展方向。

[1]江智偉主編.變電站自動(dòng)化及其新技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2006.

[2]李建明，郭紅云，牛保臣.自動(dòng)化控制系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建設(shè)計(jì)[J].科技傳播，2011.

[3]李建明，勾啟東，李軍.解決變電站RS485網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的基于ARM7RS485HUB集線器的研究[J].科技信息，2010.