基于ArcGIS的電力系統(tǒng)數(shù)字化操作平臺的設(shè)計

摘要：文章將GIS技術(shù)應(yīng)用于油田電網(wǎng)的操作管理工作中，以Visual Studio.NET 2008為程序開發(fā)平臺，以技術(shù)成熟的C/S架構(gòu)為主，以新型熱門的B/S架構(gòu)開發(fā)為輔，利用ArcGIS的圖形和空間信息分析處理功能，依托數(shù)據(jù)庫服務(wù)，設(shè)計配電調(diào)度模擬盤操作系統(tǒng)的設(shè)備定位、編輯、綜合查詢以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能模塊，從而實現(xiàn)了油田電網(wǎng)的在線操作以及可視化、自動化和信息化管理，提高了模擬盤操作管理的工作效率。

關(guān)鍵詞：ArcGIS；調(diào)度模擬盤；配電調(diào)度；數(shù)據(jù)庫服務(wù)

中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0015-03

1 概述

1.1 研究的意義

當(dāng)前，我國的能源需求日益增大，油田產(chǎn)能建設(shè)逐年增加，油田配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大，數(shù)字化操作平臺將傳統(tǒng)的繁瑣的配電網(wǎng)線路模擬盤以及數(shù)據(jù)信息的記錄查詢服務(wù)等工作由人工、手動提升到直觀、實時的自動化水平，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)管理工作的自動化、信息化、可視化，提高油田電力企業(yè)的工作效率和管理水平。

1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況

國外電力公司應(yīng)用GIS技術(shù)起步早。早在上世紀(jì)八九十年代，Usman等人在其研究論文中提出了尼日利亞國家電力應(yīng)用GIS技術(shù)的解決方案。美國新澤西電力公司以及林肯電力公司等國外大中型電力集團(tuán)都與ESRI建立了產(chǎn)品服務(wù)研發(fā)的合作，應(yīng)用ESRI公司的ArcGIS系列產(chǎn)品在空間信息處理方面的強大能力，完成GIS技術(shù)在電力生產(chǎn)、傳輸、銷售、服務(wù)等各個方面的應(yīng)用。我國的地理信息技術(shù)本身起步較晚，但是發(fā)展迅速。在近年來，結(jié)合GIS技術(shù)的電力管理系統(tǒng)也成為我國現(xiàn)代化電力工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的計算機(jī)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。對于GIS的定義涵蓋了測繪、大氣科學(xué)、地理學(xué)以及信息學(xué)等多方面內(nèi)容。

在配電自動化系統(tǒng)中，地理信息系統(tǒng)（GIS）是一個重要內(nèi)容：由于配電網(wǎng)節(jié)點多，設(shè)備分散，其運行管理工作常與地理位置有關(guān)，引入配電地理信息系統(tǒng)，可以更加直觀地進(jìn)行運行管理。其內(nèi)容主要包括：設(shè)備管理（FM），是將變電站、饋線、變壓器、開關(guān)、電桿等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)反映在地理背景圖上；用戶信息系統(tǒng)（CIS），指借助GIS對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量和負(fù)荷、供電優(yōu)先級、停電記錄等進(jìn)行處理，便于迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負(fù)荷的統(tǒng)計信息還可作為網(wǎng)絡(luò)分析的依據(jù)。因而基于地理信息技術(shù)的油田配電網(wǎng)絡(luò)操作及管理系統(tǒng)是配電網(wǎng)絡(luò)的控制的發(fā)展方向，也是電力調(diào)度工作自動化、信息化發(fā)展的必然趨勢。

正確、全面、及時地獲取電力企業(yè)的各種資源信息，并加以提煉、分析，為電力企業(yè)的管理者和決策者提供輔助決策的依據(jù)，從而保障電力網(wǎng)絡(luò)安全、高效地運作，并為更多的用戶提供更加完善周到的服務(wù)，是電力集團(tuán)建設(shè)信息系統(tǒng)的根本

出發(fā)點。

2.2 面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）

面向?qū)ο蟀?個基本要素：對象、類和繼承。對象是一個實體，是現(xiàn)實世界的客觀事物，通常是狀態(tài)（數(shù)據(jù)）和操作（方法）的封裝體。對象通過操作接口與外界進(jìn)行聯(lián)系，然而操作的具體實現(xiàn)方法和對象的私有數(shù)據(jù)對外不是不可見的，這樣就可以阻止對對象的非法訪問。類是創(chuàng)建對象的樣板，它的完整描述包含了外部接口和內(nèi)部算法及相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類和對象之間是抽象和具體的關(guān)系，類是對象的抽象及描述，對象則是類的具體化和實例化。繼承機(jī)制提供了創(chuàng)建新類的一種方法，通過它新類可以修改或者擴(kuò)充，同時還具備基類的原有屬性和操作。面向?qū)ο蟮睦^承機(jī)制有助于提高軟件程序的可維護(hù)性、可擴(kuò)充性和可重用性。

2.3 數(shù)字電力（DP）

將現(xiàn)實世界復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字或者數(shù)據(jù)，再把這些數(shù)字和數(shù)據(jù)建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)化模型，將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，就實現(xiàn)了數(shù)字化基本過程。數(shù)字化技術(shù)通過二進(jìn)制代碼0和1來產(chǎn)生虛擬對象，可以對千差萬別的現(xiàn)實世界進(jìn)行描述；通過數(shù)字化實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)量的壓縮，濾除圖像或者聲音的干擾，提高信息品質(zhì)，可以說，數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代計算機(jī)、多媒體、軟件、智能以及信息系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)中的數(shù)字化問題是將某一實際運行的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物理特性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)保指標(biāo)、人員狀況以及科教活動等通過計算機(jī)仿真與模擬技術(shù)數(shù)字地、形象化地、實時地描述與再現(xiàn)。對配電網(wǎng)絡(luò)、電力設(shè)備、電力運行過程以及生產(chǎn)環(huán)境、條件、業(yè)務(wù)、服務(wù)手段等各個環(huán)節(jié)實施計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，建立電力設(shè)備、設(shè)施、生產(chǎn)信息、電網(wǎng)等信息的數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫，集查詢、統(tǒng)計、調(diào)度、運行、維護(hù)、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析以及決策等功能于一體。

3 系統(tǒng)的模塊

3.1 配電網(wǎng)運行操作模塊

將數(shù)字化圖形投射到大屏幕當(dāng)中，使用戶既可以直接查看配電系統(tǒng)圖的全貌，也可以通過圖形放大功能局部放大到某一電力設(shè)備，精確了解該設(shè)備分布等具體信息。對于刀閘和開關(guān)的模擬開合操作，利用ArcGIS的圖形處理功能，調(diào)用編程時定義的函數(shù)，可以實現(xiàn)設(shè)備刀閘、開關(guān)的開合模擬顯示，操作方便，簡易直觀。

3.2 配電網(wǎng)設(shè)備查詢模塊

將操作在數(shù)字化地圖中實現(xiàn)，通過ArcGIS提供的空間分析功能，在可自由調(diào)解視圖比例的數(shù)字地圖中查看任意設(shè)備的屬性信息，定位設(shè)備并且實現(xiàn)線路追蹤與地圖的聯(lián)動顯示，操作快捷，顯示效果直觀、清楚。相應(yīng)的操作信息也可以通過后文涉及到的信息管理模塊錄入數(shù)據(jù)庫，方便查詢和工作

記錄。

3.3 配電網(wǎng)設(shè)備維護(hù)模塊

實現(xiàn)了將傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)操作工作虛擬數(shù)字化，對于配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備更新與維護(hù)，僅需要調(diào)用ArcGIS的圖形編輯功能接口，在系統(tǒng)圖中更改相應(yīng)設(shè)備的圖元屬性即可，操作安全，實時迅速。

3.4 地圖Web服務(wù)應(yīng)用模塊

實現(xiàn)了真正的多系統(tǒng)兼容和大眾化GIS服務(wù)，通過瀏覽器即可訪問網(wǎng)絡(luò)地圖數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足地理信息數(shù)據(jù)的共享性和開放性要求。

3.5 系統(tǒng)信息管理和維護(hù)模塊

與地圖Web服務(wù)應(yīng)用模塊相同，本模塊同樣基于B/S架構(gòu)實現(xiàn)。主要分為三方面功能：用戶信息的管理、操作日志以及令票信息的記錄與查詢。

3.6 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是根據(jù)用戶需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和建立數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)庫設(shè)計是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)中的核心技術(shù)。

4 結(jié)語

通過研究傳統(tǒng)油田電力系統(tǒng)操作平臺的總體結(jié)構(gòu)和實際應(yīng)用，基于現(xiàn)在較為先進(jìn)的地理信息技術(shù)（GIS）、數(shù)據(jù)庫服務(wù)以及WebService技術(shù)，可以對油田電力系統(tǒng)數(shù)字化操作平臺進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)。

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作者簡介：孫建韌（1986-），男，山東人，大慶油田電力集團(tuán)油田熱電廠熱工分廠程控班助理工程師，研究方向：電力

系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）