GIS在配網建模中的應用

重慶市電力公司江北供電局 陳 曦

一、GIS特點

GIS也稱地理信息系統，涉及到地理學、幾何學、計算機科學以及各種應用對象為一體的綜合性技術，是利用現代計算機圖形以及數據庫技術實現地理圖形以及其屬性數據的獲取、處理、分析、建模以及地理圖形的顯示以及屬性數據的顯示，對空間數據按照地理坐標或是空間位置進行處理，實現對屬性數據的有效管理以及對空間中實體的各種關系進行分析研究。

1、強大的圖形處理

GIS能便利地實現對空間數據的輸入、編輯、顯示以及查詢等，也能通過使用三維動態技術以及方針技術，實現對各要素的仿真模擬，構造符合配電網實際的模擬空間，從而展現各種要素之間的空間關系。

2、空間數據和屬性數據結合

GIS將空間數據以及屬性數據結合起來，通過空間數據的檢索能實現對相應屬性數據的查詢，也能通過屬性信息的搜索查詢到空間數據信息，從而避免了空間數據與屬性數據的分離，從而給信息的統一管理帶來了便利。

3、數據庫的統一管理

空間數據結構與一般數據庫結構不同，一些數據庫和應用系統公司，如Oracle、SQL Server和SAS等，已實現了數據庫產品所容納空間數據管理功能，而另一方面，許多GIS軟件也包括了空間數據引擎的數據模型，通過數據模型的應用能將空間數據導入到關系數據庫關系系統中，從而為大規模的MIS系統一體化技術的實現奠定了技術基礎。從而為各種系統的集成以及信息的共享提供了便利。

4、完善的空間分析功能

GIS系統利用空間數據庫以及屬性數據量，以高效的數據庫和屬性數據庫的結合，進行空間數據的分析，例如對距離事故地點一定范圍內的各種空間要素的搜索，并實現對空間信息的統計分析，為事故的處理提供所需要的信息。

二、GIS在配電建模中的應用

GIS系統將配電網的線路、設備、生產管理、配電網高級應用以及用戶信息，通過SCADA系統進行有效的組織以及融合，為管理人員提供了高效的信息管理方式以及生產管理依據，從而有效提高了配電網的工作效率以及供電的可靠性。

1、GIS和SCADA一體化設計

配電網絡數據量大，對地理信息具有一定的依賴性，配電網的GIS系統通過圖形以及數據庫的良好結合對配電系統的空間數據進行計算和分析，SCADA是獲得配電網實時運行狀況的基本手段，通過將GIS提供的設備信息與SCADA的實時運行狀態信息有機結合起來，更有利于配電網的管理。GIS與SCADA需要交換的數據包括兩個部分，SCADA所需要從GIS獲得的信息包括：地理圖形背景信息；離線圖形信息；配電設備參數信息；而GIS所需要的實時運行信息包括：饋線以及配變的三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流作有功功率、無功功率、功率因數等；配電網運行信息，包括開關的分、合以及閉鎖狀態信息；饋線和配變的正常、備用以及檢修等運行狀態信息等。配電網SCADA與GIS一體化設計特點如下：

（1）GIS能向SCADA提供地理位置信息背景、離線圖形數據以及設備參數，而SCADA系統則向GIS系統提供了配電設備運行的實時數據、事故等信息，從而能通過視聽手段顯示實時數據和信息，從而有機結合配電網的地理位置、靜態屬性以及動態屬性，增強了系統對配電網數據的表現能力，具有良好的用戶界面。

（2）二者的一體化設計和建模，為調度員所需要的全面信息提供奠定了基礎，調度員的遙控操作、現場操作等，有效提高了相關操作的準確性以及可靠性。同時也減輕了調度員的工作強度，提高了工作效率。

（3）二者之間數據的交換和共享模式，減少了系統數據傳輸和維護的工作量。不僅僅減輕了網絡負擔，同時也有效降低了數據的冗余程度，使系統中的數據保持了完整性、一致性和可靠性。

（4）SCADA所獲得的配電網運行數據與地理信息以及配電設備參數信息結合起來，為配電網運行狀況的把握提供了數據的基礎和保障，通過相關數據的處理和分析，提供了實時的拓撲結構，從而為其他軟件的應用提供了原始數據支持。

2、GIS系統在配電網中的基本功能

GIS系統在配電網中實現了數據輸入輸出、界面以及圖形顯示控制、查詢統計以及專業分析等基本功能。實現了在配電網中基礎圖形數據的錄入、動態圖形的顯示控制以及屬性數據以及圖形數據的相互關聯查詢和報表的生成。一定范圍內的配電網供電分析以及故障的處理和輔助分析等。

3、GIS系統在配電網中的擴展應用

（1）配電網絡拓撲分析。配電網的網絡拓撲分析能實現對配電網中的設備聯結以及帶電狀態的判定，同時還能檢查輻射網絡是否合環，若存在則應提出報警。

（2）配網負荷預測。配電網實際測量較少，由此負荷預報對配電網安全經濟運行有著重要的作用。

（3）配電網絡潮流計算。配電網的各種分析以潮流計算為基礎。通過對配電網調度、運行分析以及操作模擬以及規劃設計等，包括對計算機系哦他能夠以及局部電壓、電流等多方面的操作的結果。

（4）短路電流計算。在配電網故障狀況下，通過GIS系統的應用能實現對配電網支路電流以及母線上電壓的確定。同時也能實現配電網正常運行下的保護特點以及現行系統開關遮斷能力的檢查。

（5）配電網電壓調整和無功優化、無功電壓優化。能按照變電所出口線路電氣參數對該線路進行無功優化補償。

[1]鄭紅劍.基于MAPGIS的電力GIS系統設計[J].江西藍天學院學報,2008(02).

[2]吳曉光,呂霞.平臺化農村配電網絡GIS系統的開發[J].農業科技與裝備,2010(04).