地理信息系統在電力設計中的應用

常州供電公司

摘要：目前在電力系統中GIS 系統的應用越來越廣泛，地理信息系統結合電網的信息數據構成了電力信息系統的基礎，在電網運行中起到非常重要的輔助決策作用。本文首先分析了系統建設需求及建設目標，然后詳細闡述了地理信息系統在電力設計中的應用，最后分析了系統建設關鍵技術及解決方法。

關鍵詞：地理信息系統；電力設計；硬件環境；數據庫；平臺

一、系統建設需求及建設目標

（一）建設需求

隨著經濟建設和社會的快速發展，電網用電負荷日益增長，電源與電網的關系日趨復雜，電網規劃及設計較以往任何時期都更為困難，傳統電網規劃和設計手段已經難以適應目前電網生產建設和發展的需要。建設一個基于全廣西的電網設計GIS 系統對整個廣西電網的規劃設計將有很大的幫助，是地理信息系統在電力行業應用的一個突破。合理利用 GIS 系統強大的空間數據處理和網絡分析的拓撲功能，來處理電網規劃和設計的相關信息，不僅極大地方便規劃、設計數據的管理，提高設計人員的效率和降低設計人員的勞動強度，同時規劃和設計將更直觀、更具有交互性，規劃設計的電網將更科學合理、安全可靠、經濟環保、節能降耗。

（二）建設目標

電網設計 GIS 系統把所有的電網工程數據（包括外業調繪數據）保存在系統中，并將這些信息在地圖上直觀的顯示，提供電網規劃設計、線路設計、變電站選址設計等可研初設功能，在系統中初設一條新的線路、通信線或變電站時，周邊的地理情況和電網情況均一目了然，省去很多重復外業踏勘的工作，使可研初設更具有全局性，也能最大程度的避免了設計方案的修改。

二、地理信息系統在電力設計中的應用

（一）地理信息系統技術在電力設計應用的環境的配置原則

對于地理信息系統技術在電力系統自動化中應用，系統環境的正確選擇起著舉足輕重的作用。因此，應該在滿足電力系統自動化的設計要求的首要條件的同時，最大限度的選擇那些性能非常高和穩定性非常好的各種設備和軟件，為了能夠使地理信息系統技術在電力系統自動化中應用中保持穩定的性能和較好的可靠性，系統的環境配置原則必須滿足下列的條件：

第一，運行非常穩定，具有非常高的性能，能夠達到非常高的效率；第二，具備非常強的與局域網以及廣域網進行連接的能力；第三，具有較高的兼容性以及較高的性價比；第四，可擴展性非常強，能夠保證設備的長時間不間斷的使用；第五，安全性非常好，能夠為系統和數據的安全提供良好可靠的保障。

（二）地理信息系統技術在電力設計中應用的硬件環境

通常情況下，因為服務器必須為大量用戶的請求提供服務，而且一般來說，這些大量用戶的請求通常是在同一時間發生的，因此，應該使用配置非常高的計算機作為服務器。對于客戶端來說，因為僅僅用來執行一些簡單工作，例如，數據的查詢等，因此，沒有必要使用高檔計算機。通過配置比較低的計算機就能夠非常好地完成基本的操作。應該重視的是，由于客戶端主要是作為瀏覽器來進行使用，因此，顯示器的選擇適當與否對于瀏覽效果的好壞起著舉足輕重的作用，應該選擇質量非常好的顯示器，有利于理想的查詢效果的獲得。

（三）地理信息系統技術在電力設計中應用的網絡環境和軟件環境

對于地理信息系統系統來說，軟件環境的配置也是非常關鍵的。地理信息系統必須訪問非常多的數據，才能夠實現特有的功能，尤其是在進行空間分析和顯示時，也是要必須訪問非常多的數據的，這要求軟件環境以及網絡的暢通性必須是良好的。在選擇網絡配置時，為了達到地理信息系統應用的要求，必須保證能夠提供足夠的帶寬。網絡環境由各種網絡部件組成，例如：路由器、橋、調制解調器、HUB等，另外還要選擇某種協議，例如：TCP/IP，IPX等等。

（四）地理信息系統技術在電力設計中應用的主要功能模塊

1.地圖管理功能模塊

實現對電子地圖的編輯功能，實現非常大的圖庫的管理功能，包括圖件的矢量化、圖件的多種格式之間的靈活方便的轉換、地圖、分析圖等圖形圖像的繪制和誤差的矯正、圖幅的無縫拼接、投影變換等功能；

2.輔助做圖功能模塊

能夠實現電力網絡的有效可靠管理，及時方便的將整個電力網絡直觀形象地構造出來，設計出網絡元素對應的屬性數據庫，提供各種各樣的豐富有力的網絡輸入手段。一方面，能夠提供方便快捷的手動輸入方式，另一方面，也采取了外掛數據庫的方式進行大批量的數據的輸入工作，電力企業的信息錄入功能的實現變得非常方便；

3.設備管理功能模塊

能夠通過多種輔助工具的應用，實現對已有的基本臺帳數據、缺陷數據、檢修數據、故障數據等數據的有效管理，能夠實現模糊地名定位，在電力網絡規定的范圍內進行區域的劃定，實現設備類型的指定，完成檢索條件的構造，對于指定的目標實現快速的尋找，實現在線路上模擬掛牌操作的功能，能夠實現對線路中現有的掛牌進行檢索的功能，實現圖形和報表的打印功能，使電力企業員工的工作效率達到大幅度的提高；

4.電網分析功能模塊

能夠實現輔助決策的功能，在系統中已經存在的電網圖上，能夠實現拉閘停電分析、阻抗計算、可靠性計算，提供給決策者科學的依據進行方案的準確制定。例如，根據拉閘停電范圍分析，能夠準確制定出拉閘停電范圍的方案。

（五）電氣計算和經濟評估環節

通過對備選方案進行技術經濟比較確定最優方案。技術經濟比較主要包括電氣計算和經濟評估。電氣計算只起校驗作用，主要包括潮流計算、暫態穩定計算、短路電流計算等，以校驗方案中節點電壓水平、對系統穩定性的影響及確定斷路器的開斷容量。經濟評估主要包括對各方案總投資的估算比較和評估投資規模對電價的影響。在進行經濟評估時，要利用到一些當前經濟參數，如利率、電價水平等。由于電網建設投資和地理地形信息是緊密相關的，在不同地形上不同走向的站點和線路的投資有較大差異，因此考慮地理信息數據能夠在電網規劃階段就得到精確的經濟比較結果，并且能夠在工程選站、選線階段為技術人員提供輔助，為未來實現智能化選站、選線創造條件。

三、系統建設關鍵技術及解決方法

（一）基礎地理數據庫維護平臺開發

對各種空間參照系不一樣的不同類型的數據，實現導入導出、配置、修改、元數據編輯等功能。ESRIArcGIS開發軟件中提供了全面的空間參照系等開發組件，在系統開發數據導入導出功能時可以直接利用。

（二）元數據服務系統開發要充分考慮通用性、專用性及互操作性

在系統中應提供元數據的查詢、瀏覽與下載功能，以圖形化的地圖為載體，將各類數據文件以區塊的方式顯示在地圖上，讓用戶可以直觀、快速地操作需處理的數據。

（三）線路設計中實時將設計的坐標、轉角度數、緩沖區等顯示

在系統中可以預先將基本的輸電線路設計規程規范固化到系統中，設計時實時計算，這樣在進行初步設計的過程中不需要再人工的進行計算。

（四）用戶權限和下載審批流程設計

由于平臺的數據是統一管理，也牽涉到測繪數據和電網數據的保密性問題，所以需要嚴格控制權限。在設計審批流程中，既要達到整體控制的目的，又不能

讓設計人員覺得審批流程太繁瑣而不想使用該系統。權限分配應按照各專業進行分配，各自獨立，由專業部門領導進行審批下載等操作，涉及到大面積的數據的修改和下載應該設置部門分管領導審批流程。

結語

綜上，目前，地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用雖然在迅速發展，使電力企業員工的工作效率達到大幅度的提高，為電力企業帶來了巨大的經濟效益，也帶來了巨大的社會效益。但是，在數據質量和系統的可靠性等方面，仍然存在一些問題，有必要制定出適合我國自身的電力企業地理信息系統技術標準。必須進一步完善和發展地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用，才能夠有效地對電力企業進行全方位、全過程、全員的管理與控制從而達到提高電力企業經濟效益和社會效益的雙重效果。本文對地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用，結合筆者的工作實踐，以期對為相關人士提供參考。

參考文獻：

[1]沈立勇. 電力地理信息系統的設計與實現[J]. 地礦測繪. 2008（01）

[2]王宇，王東. 地理信息系統GIS技術在電力系統自動化中的應用[J]. 黑龍江電力. 2007（05）

[3]魏俊鋒.基于GIS的配電網管理系統的建設與應用[J]. 廣東電力. 2007（05）