基于GIS的電力通信線路管理系統探究

（廣東電網湛江雷州供電局，廣東 湛江 524200）

基于GIS的電力通信線路管理系統探究

伍宗科

（廣東電網湛江雷州供電局，廣東 湛江 524200）

本文首先列舉分析了電力系統通信線路存在的一些問題，然后介紹了GIS技術及其在電力通信線路管理系統中的應用，最后以GIS為基礎提出電氣設備的建模方法，驗證了其應用意義。

GIS；電力通信線路管理；應用

1 電力通信線路中存在的問題

隨著技術的不斷進步，電力通信網的通信手段層出不窮，覆蓋面積也由局部擴展到全國。電力通信線路的安全可靠對電力系統發﹑變﹑輸配電等工作的穩定運行影響重大。目前為止通信線路存在方式通常有三種，一是架空線路，即在電線桿或鐵塔上架空的輸電線路（使用最多）；二是埋設線路，即在地下或管道中埋設輸配電的線路；三是無線線路，即借助無線電波接發信息。

電力通信線路目前存在的主要問題有：

（1）自然災害影響極大：在雷雨或大風天氣，線路極易出現短路或折斷現象，導致信號不好或中斷。而諸如臺風﹑地震等無可避免的自然災害可能導致大片區域內的線路癱瘓；

（2）施工破壞威脅潛在：在架設或埋設過程中，可能會撞到電桿，嚴重者可能會扯斷電纜。在其他的施工中，如挖掘工作，可能會破壞埋設地下的線路；

（3）盜竊光纜現象時有發生：有些不法分子為了一己之私，而盜竊光纜，不僅破壞了電力通信系統，還極為嚴重地損害了國家利益；

（4）線路老化：在常年的使用中，由于缺少更換或其他原因，線路接頭容易老化﹑破損，存在著不同程度的安全問題。

電力線路多而復雜，信息量大，導致維修管理難度大大增加。近些年來，許多電力企業都建立了以 GIS 技術為基礎的電力通信線路管理系統，借助計算機等技術進行信息管理實現了管理的自動化，從而提高了工作效率。

2 GIS技術及其在電力通信線路管理系統中的應用

2.1 GIS技術

地理信息系統（Geographic Information Systems）簡稱GIS，是指在計算機軟﹑硬件支持下，對各類與地理信息有關的資源及描述這些資源特性的屬性數據進行采集﹑儲存﹑管理﹑運算﹑分析﹑查詢﹑統計等功能的技術系統。GIS技術涉及計算機﹑地理學﹑數據庫﹑遙感技術等多個方面，應用十分廣泛。

2.2 GIS 技術在電力通信線路管理系統中的應用

地理信息系統（GIS）技術多與互聯網結合，以便發布數據后，能實現信息共享，而且在網上操作﹑維護較為方便，已在我國電力部門管理信息系統中得到了較廣泛的應用。GIS憑借自身其空間分析和數據綜合能力較強，能夠更加直觀地將通信線路的信息狀態顯示出來等特點，在電網規劃設計及通信線路的檢查維護方面十分適用?？偟膩砜矗饕獞迷谝韵碌膸讉€方面：

（1）用電管理系統--GIS技術是進行用電管理的一個新的方法，在電子地圖上完成用戶的定位查詢﹑區域查詢﹑用戶收費管﹑區域統計等功能，可以方便用戶管理，提高服務質量。

（2）Web發布--把電網圖和變電站接線圖等發布到WEB服務器上，用戶通過標準的瀏覽器，如IE等來查看電網圖形﹑查詢設備的屬性。

（3）電網分析子系統--具有輔助決策的功能，在已有電網圖上，完成拉閘停電分析﹑阻抗計算﹑可靠性計算，為決策者準確制定方案提供科學的依據。

（4）設備管理子系統--GIS系統將電網設施圖形信息和數據庫信息與地理信息進行有機結合，使管理單位準確的掌握了配電網的空間分布情況，更好的完成設備運行和維護工作。

（5）配電管理系統--結合信息可視化技術，各種空間信息組織﹑分析和顯示配電網絡各項數據，實現配網信息的地圖化﹑運行數據的可視化，促進配網管理的科學化。

GIS在電力系統中的應用有著無限的前景，如果電力企業能對其良好地利用，一定能在提高企業管理水平和工作效率方面大有成效。

3 基于GIS的電力線路管理系統

基于GIS 的電力線路管理系統利用AM/FM/GIS 技術，利用數據庫技術將電力設備的相關信息數據構建模型，在GIS平臺上方便有效地管理電力線路等電力設備。這種管理系統既能反映地理的圖形信息，實現電網生產信息的管理，也能將設備信息直觀的呈現在背景地圖中，方便電網管理者進行直觀的可視化分析。這樣簡潔明了的管理系統為決策提供了更直觀的依據對實現電網智能管理，對供電企業提高管理水平和生產效率都有很大的促進作用。

基于GIS的電力線路管理系統功能齊全﹑易于操作，有良好的穩定性，主要有圖層管理﹑圖層顯示﹑設備編輯以及查詢管理等幾大模塊。

（1）圖層管理模塊

該系統能夠同時管理多種類別的圖形，為使查詢內容一目了然，線路和設備通常有各自獨立的圖層。同時該系統還備有專用的編輯工具，能夠對圖形進行編輯。如在圖層管理的基礎上建立起來添加線路﹑移動線路及刪除線路等操作。

（2）圖形顯示模塊

該模塊能夠顯示局部窗口或全景窗口，也可將二者同時顯示，可通過收縮放大等操作，對局部和整體的關系有個更形象的了解。通過右鍵菜單的操作，可實時掌握通信線路及相關設備的各種參數和運行狀態，當需要增加﹑減少或更換通信線路時，在圖形上經過簡單的操作便可完成。

（3）查詢管理模塊

該系統具備查詢管理等功能，在繁雜的設備線路中，能夠對其進行定位查詢﹑統計查詢以及測距查詢，迅速快捷，精確度高，查詢完畢后，可將查詢結果顯示在界面上。此外，該系統還具備自動統計分析的功能，整個通信網的當前狀態或歷史信息都能得到很好的保存，在管理線路時，將各項數據進行統計分析，如線路類型﹑檢修次數等，能夠進一步促進管理。

4 以GIS為基礎的電力設備管理

配電GIS是利用地理信息系統（GIS）﹑系型數據庫，并結合計算機網絡對電力系統中的各種設備進行管理的信息系統。它一般是由自動繪圖（AM），設備管理（FM）和地理信息系統（GIS）三部分組成，因此，也稱為AM/FM/GIS。

配電網根據管理對象在空間上分布的特點，將對象分布歸結為點，線，面分布。配電網中桿塔﹑變壓器和開關刀閘等設備都是點狀分布，不考慮實際意義上的占地面積；線路和街道都屬于線狀分布，反映離散的點與點之間的一種連通關系；變電站﹑開閉所﹑用戶單位和城市的行政區域都屬于面狀分布，在圖上由首尾相接的折線圍成。GIS 管理系統還具有狀態估計﹑負荷預測﹑短路電流分析﹑無功優化及降損決策等功能。除此之外，當與SCADA 系統接口連接后，自動生成電氣接線圖也是配電 GIS 的一個重要功能。電氣接線圖能反映整個電網的實時信息，實現實時潮流和網絡線損計算，為網絡優化提供科學依據。

配電 GIS 管理系統所需要的數據中有許多數據來源于地理空間信息，這些數據可以分為兩大類。第一類是空間數據：將變電站﹑線路﹑變壓器﹑斷路器﹑隔離開關以及用戶的地理位置分層顯示在以地理底圖為背景所繪制的單線圖上。第二類是非空間數據：也叫做屬性數據。用以描述設備或事物特征的數據，主要包括電力設備的信息，用戶信息等這類數據，和地理坐標并沒有直接的關聯。

下面介紹基于GIS技術的配電GIS系統的電力設備建模能力和自動生成電氣接線圖功能。

（1） 以GIS為基礎的電力設備建模

電力設備的建模方法主要有兩種：實設備建模，虛設備建模。傳統建模方式是實設備建模方式。它分別將每種設備作為一個獨立的對象，并對其建立實體模型，然后通過分析建立實體模型間的關系，將它們構成完整的設備模型。以GIS為基礎的電力設備建模方法屬于虛設備建模。

電力設備的建模過程，就是利用系統的組件技術，把設備一一細分為可定義的組件。比如：設備的非圖形組件﹑圖形組件﹑符號組件和標注組件。然后把組件封裝成設備。這種虛設備建模方法，可以保證核心數據模型的統一性﹑完備性﹑穩定性﹑規范性和可擴展性。另外，具有足夠的靈活，滿足各應用系統靈活定義業務數據對象，適應配電網設備多樣性。

（2）以GIS為基礎的電氣接線圖的生成方法

圖1 SCADA 模塊數據流圖

上述文字中提到，當與 SCADA 系統接口連接后，配電GIS系統可以自動生成電氣接線圖。SCADA的功能是從實時數據服務器中獲得所需要的實時數據和歷史數據，進而分析網絡的運行狀況，實現網絡分析和電網短期規劃。配電管理系統與SCADA 接口模塊的數據流圖設計如圖1所示。

電氣接線圖主要有單線圖和網絡圖，這兩種圖形生成的主要思想是：將地理分布圖上需要生成的設備增加相應的詳圖組件組合成接線圖。在基于 GIS 的電力線路管理中有這樣的功能，可以根據地理圖方便快速準確的生成單線圖。

比如對照已經畫好的地理分布圖，按照預先配置好的規則將分布圖上的組件相應地轉換為單線圖詳圖上的組件。其中大部分的轉換規則是遵循：將地理圖上的坐標從相應的數據庫表中取出，再放到相應的數據庫表中的原則?；贕IS的電力信息管理系統中的電氣接線圖的功能模塊主要是生成電氣接線圖，并完成對其的更新﹑刪除和排版。其中繪制電氣接線圖時，有子詳圖的面設備，如開閉所﹑開關站﹑環網柜等；抽象為線實體設備的導線﹑電纜；抽象為點實體設備的隔離開關﹑跌落保險等都有各自的生成步驟和方法。根據GIS系統自動生成的電氣接線圖初不能夠滿足電網結構分析的需要，因此要進行相應的排版﹑正交﹑抖直﹑旋轉等，方便管理人員的分析處理。

結語

隨著用電量和對信息的需求大幅度增加，電力通信線路也逐步增多，管理起來也更加的困難?；贕IS的電力線路通信管理系統為電力系統管理運行節約了資源，提高了效率，保證了電力通信系統的正常運行。

[1]劉學峰，李先華，何幼斌.地理信息系統在通信領域的應用研究進展[J].上海大學學報（自然科學版），2007，13（04）：389-393.

[2]陳海宏，張靜，萬書亭.基于GIS的電力通信線路管理系統開發與應用[J].電力系統及其自動化學報，2013，25（02）：164-166.

TM73

A