配電站定位系統電子地圖設計研究

楊嘉駿，沙 征，張 嵩，馮文俊，胡海敏，蔡 斌，施 俊，左亞南

(國網上海市電力公司市區供電公司，上海 200080)

上海作為國際化大都市負荷密度極高，電站的設立多融于周圍建筑，或藏于花木中，不易找尋。從數量上說，單位平方公里配電站數量極端為50余座。高密度負荷造成高密度電站，高密度電站增加了運維、操作人員的工作難度。

為了適應更快的發展節奏，以往的人工記憶或圖紙標注方法已經碰到諸多如標注不清晰、參考物搬遷等問題。合理、科學地設計應用于配電站的尋址系統，以及時發現、處理電站的操作、搶修任務，提高電力系統自動化運行的安全性和可靠性。

現有的電力設施監控文獻中，大部分都是應用專業的GIS平臺進行二次開發得到電子地圖，成本非常高[1]。本文運用互聯網基本資源，新建電站基礎數據維度，利用隔離法進行電子地圖設計，解決電站地理信息保密的問題，同時消除專業GIS軟件成本問題。

1 電子地圖實現功能需求

電子地圖的要求：尋址系統提供的信息準確、明確。變電站范圍100 m內發出提示，提示清晰，同時能識別、區別目標站與干擾站。

(1)尋址系統不能產生誤報、預報、延遲提示等問題。能做到以變配電站為中心的200 m、100 m、50 m內分別作出提示。由于配電站常駐于居民小區，而小區門開閉點是該尋址系統能否成功的關鍵。一個能指出變配電站位置的尋址器不稀奇，能告訴操作人員從哪個門進入小區、變電站正對著的居民樓是幾號、配電站在小區樓幾層，底下位置要轉幾個彎才能找到，這樣的尋址器才是智能的。

(2)尋址器需要經驗的積累與交流，也即數據庫的充裕。本著不增加操作人員攜帶操作工具的原則，該系統終端與對講機進行合并，在尋址結束后可以直接進行聯系。

(3)系統安全性的研究，變配電站發出的信號具有唯一性、高識別性，讓接收終端可以絕對識別，并且不出現重復干擾。

2 電子地圖尋址的方案

運用GPS衛星定位系統實時定位工程車的位置，通過對比目標點的相對位置，作出導航判斷。將變電站位置作為目標點，通過同車載導航尋找最佳路線。

2.1 電子地圖尋址的優點

整個行程都可以依照車載導航來尋址，路線清晰明確，定位準確可靠；變電站內不需要增加信號發生器，從物理角度隔絕了信息被截獲的可能。單在軟件上做研究，減少硬件設備支出；目前市面上的導航儀也可判斷路線的擁擠、單雙航道，避開擁堵路段。

2.2 電子地圖尋址的缺點

(1)將變電站地址與衛星鏈接則安全性不能得到保證，加密的數據不能保證不被截獲。該數據相當于整個市區范圍內所有變電站站點的數據保密性非常重要。

(2)GPS定位可以將操作人員帶到變電站附近的路線，也可以明確地告知變電站與操作人員當時的相對位置。不過，對于操作人員真正需要的行徑路線(例舉：由于小區門并非全天敞開，配電站位置該從小區哪個門進入，從而避免操作人員走彎路，耽誤工作時間；另外，某些變電站并非在所處位置的地面上，可能在地下室、高層建筑物內層)信息GPS還不能滿足。

(3)GPS軟件制作昂貴，軟件定位選址精確度相對要求高，同時維護成本也較高，每次投運新站、停用站點都需要對軟件進行更新。由于需要同步每位操作人員終端信息，工作量極大。

3 觸發型尋址的方案

在每個變配電站、箱變、分支箱中裝設信號發生器，發出不同特征(頻率、01編碼、紅外等)能讓操作人員終端識別的信號(如同變配電站的身份證被識別)。由于設備內發出的信號不同，每個變配電站都相對是一個唯一識別的信號源(也可作成觸發性，也即操作人員終端不斷發出觸發信號，該信號唯一觸發目標站。一旦目標站接收到此信號，立即作出反饋，當操作人員距離目標站大約200 m，出現第一次提示)，每個變配電站都有唯一識別的身份編碼，相對獨立的識別信號使得“干擾站”出現的概率大大減小。數字編碼而言，兩個8位的信號就有216=65 536>>10 000，暫定首位1為變電站、0為箱變，如此識別度高、識別速度快。也有215=32 768，完全滿足數量要求。

3.1 觸發型尋址的優點

未來增加變電站，只需按順序將編碼按順序累計。同時，停用的站點在拆除站點的同時編碼同時失效(因為信號觸發沒有回復)預存終端中的65 536個數據，定期同步時只需要將編碼對應的中文名字輸入程序即可，免去了GPS繁雜的定位、算法等過程。

變配電站不用發出信號，也即不必獲取源源不斷的電源，只在被觸發時才發出信號，同時信號被截獲的可能性大大減小。同時，在終端設備裝設距離傳感器，由于操作人員在目標點附近尋站時移動相對緩慢，也即信號接收相對穩定。此時完全可以實現測距、定位等功能。

3.2 觸發型尋址的缺點

當操作人員終端失去電源，也就觸發不了變電站信號源，也即提示不了變電站位置。不僅如此，在通常電網故障情況下，目標站內會失去電源，蓄電池內電源需要支撐到操作人員達到現場，對于蓄電池要求較高。

4 綜合比較

方案2由于測量的是操作人員與變電站相對位置，地理位置不需要輸入終端。但投入開發費用過高，投入量產后的標準不統一，信號源硬件設施的采購及維護也是難點。

方案1變電站地理位置需要精確定位到GPS電子地圖中，需要一定編程能力或工程費用。如能繞開軟件編程及電站地理位置保密這2大難題，則該方案為最優解。

5 電子地圖方案落地

豐富的空間信息，便于用戶理解和使用電子地圖[2]。方案采用增加數據維度，通過智能手機Excel軟件應用實現檢索功能，隔離數據與電子地圖運營商的方案，最終實現通過經緯度作為中間信息載體，實現數據的保密。

5.1 增加數據維度

通常配電站的信息維度只有站名以及少量的標注信息，在不修改原有信息的基礎上增加比對PMS地理信息與目標電子地圖的地理位置，并記錄坐標獲取系統中的數據，作為新數據維度(見圖1)。通過Excel自帶的檢索功能可實現數據庫的檢索，為方便起見，再新增一列拼音維度(見圖2)，讓同音不同字的數據也可以得到檢索。

圖1 列表數據(新數據維度)

圖2 列表數據(拼音維度)

5.2 檢索及定位

數據庫中對應找到配電站的經緯度，通過坐標反查系統(見圖3)定位到電子地圖中，隔離了電子地圖運營商通過檢索信息而得知電站的數據信息，對數據信息完全保密。最后，坐標點在地圖上的信息與GPS實時定位信息同時顯示在一個屏幕上(見圖4)，提高了運行操作人員尋找電站的效率。

圖3 坐標反查

圖4 GPS定位與配電站關系

6 結語

本文介紹了實現配電站定位系統的電子地圖設計方案，成功實現運用互聯網基本資源，新建電站基礎數據維度，利用隔離法進行電子地圖設計，解決了電站地理信息保密的問題，同時消除專業GIS軟件成本問題，保證了最終電子地圖與實際地理信息的效用。

參考文獻：

[1] 劉清海，楊建華，楊普，等. 基于GIS組件的配電網規劃與改造軟件[J]. 電力系統保護與控制，2010，38(4): 106-109.

LIU Qinghai, YANG Jianhua, YANG Pu, et al. Distribution network planning and reconstruction software based on GIS component[J]. Power System Protection and Control,2010,38(4): 106-109.

[2]李海成. 電子地圖的制作及相關技術結息[J]. 唐山師范學院學報，2010，32(5)：82-84.

LI Haicheng. Production of digital and the related technical analysis[J]. Journal of Tangshan Teachers College,2010,32(5):82-84.