GIS在學校配電網管理中的應用

胡元軍 張曉紅

（蘇州農業職業技術學院，江蘇蘇州 215001）

對于整個學校的電力系統來說，配電系統是對其進行協調規劃的主要部分，對于整個電力系統的發電變電、電力運輸、電力分配、學校各部門用電起著重要作用。因此學校對于配電系統的管理工作要格外重視，通過采取先進的管理技術保證配電系統的安全運行，才能確保整個學校的電力系統穩定可靠的滿足全校師生學習生活當中的供電需求[1]。隨著我國計算機技術的不斷革新，學者們已經將地理信息系統GIS引入到配電網的管理當中，許多企業運用GIS技術建立數字電網對企業生產各個環節的配電網進行信息化管理，極大優化了產業結構，許多學校也開始將GIS系統應用到學校配電網的管理當中。

1.GIS在配電網管理中的基本功能

（1）電子地圖的建立及管理：GIS可以從國家標準的電子地圖當中獲取某一區域的電子地圖，建立對指定區域電子地圖的分區顯示、快速定位與尋找，并且能夠對整個電子地圖進行實時更新與漫游。

（2）對配電網中的設備進行管理：GIS可以對配電網當中的各種設備進行圖形顯示、數據查詢、對某一時段的數據進行統計與分析等。

（3）對配電網進行自動制圖：GIS可以提供某一區域內配電網的各種圖形繪制，例如結合GPS定位系統對某一區域配電網當中線路的鋪設信息進行自動化線路走向圖形繪制，還可以根據建立的電子地圖繪制出配電網當中的首次接線圖、指定區間的電纜斷面圖、室內室外網絡接線圖等，并且能夠對某一區域內配電網的電力數據進行折線圖、柱狀圖等不同統計圖形的呈現，這些圖形當中的數據都會進行實時更新便于管理人員進行電力檢查與維護。

（4）對某一區域的電網進行數據分析：GIS可以根據某一區域配電網當中所用的設備信息、線路分布的空間信息及拓撲關系建立一個電物理空間、設備空間以及電地理空間的仿真電網模型，并且綜合這一仿真模型當中的各項數據對該區域停電情況進行預判，對電路系統復合大小、線路的折損情況進行分析，從而為管理人員進行配電網優化提供數據支持[2]。

（5）多地區配電網實現數據共享：在GIS廣泛應用的過程中，各地區之間電力系統信息化與自動化體系不斷完善，配電系統之間產生了緊密的聯系，實現了不同地區電力系統之間的數據共享，并且系統能自動對無效數據進行刪除避免產生數據的冗余，實現了不同地區之間配電網數據的深層挖掘與利用，為我國總體的配電網數據管理帶來便利。

2.GIS在配電網管理中的特點

（1）在空間定位上呈現分布式特點：GIS系統具有空間定位的特點，在空間定位上分散呈現且不可重疊，在屬性方面表現為多層次的特點。例如，在某一地理位置上，配電系統當中的電力線路分布與當地的地理位置是重疊的，但是在GIS系統當中進行分析時，是按照不同的層次進行數據處理的。

（2）系統內部數據體量大：GIS系統當中包含的數據大多是以點、線、面的矢量化方式呈現的。例如，對于配電系統當中的電力線分布，GIS系統分析的關注點在于電力線之間的邏輯連接，系統數據收集時一般收集的是電力線兩個端點的矢量信息。并且由于GIS系統要對不同的電力線走向、轉折點信息、設備信息等進行不同的數據處理，因此系統內部所包含的數據量非常龐大。

（3）信息呈現的多樣性：GIS系統當中不僅包括配電網地理實體的物質呈現和電力能量本身的呈現方式，還有根據這些實體物質衍生出來的一系列數字、文字、電子地圖、單位時間內的變化影響、進行數據分析之后產生的一系列紙質材料等，具有信息呈現的多樣性特征。

3.現階段學校配電網管理中應用存在的問題

學校配電網的發展是隨著每個學校建設規模的不同以及學校內部用電負荷的變化進行建設的，現階段學校的配電網結構隨著學校發展變得越來越復雜，而傳統的配電網管理已經不適應學校配電網的管理需求。

（1）學校配電網連接的設備數量巨大：有些學校由于占地面積大，配電系統分布廣闊，一個學校當中配電網所包含的電力設備數量龐大并且種類繁多，教學用電、生活用電等分布于學校的各個地區，配電網時常處于不斷變化之中，傳統的配電網管理系統對數據的維護工作任務艱巨。

（2）傳統人工管理效率低下：現階段有些學校對于配電網的管理還停留在傳統的人工管理階段，當電力系統出現故障時需要人工檢查解決，整個過程費時費力并且效率低下。此外，人工管理情況下，工作人員對配電網的了解基本處于“摸黑”階段，配電網發生故障之后，維修人員對于故障發生的原因只能從現場狀態進行了解，無法根據信息化系統當中的直觀數據進行更準確的判斷，并且在配電網日常的管理中也無法做到故障預判。

（3）缺乏對于配電網的智能化管理：傳統的配電網管理方式對于學校內部一些老校區當中電纜縱橫交錯的情況很難進行詳細的梳理，存在極大的安全隱患，需要經常派人員進行現場巡邏便于發生故障后進行定位，致使配電網管理任務繁重[3]。并且傳統的管理方法無法對學校配電網相關數據進行智能分析，不利于后續學校電網系統的優化。

4.GIS在學校配電網管理中的應用

4.1 對學校配電網進行可視化應用

GIS管理系統在對學校配電網進行管理時能夠將地理信息系統當中的可視化技術應用到日常管理工作中，通過對GIS數據庫當中儲存的學校不同地區的電網數據進行鏈接來實現整個學校配電網內部空間信息與不同設備屬性信息的統一化管理，使學校配電網管理工作更加科學明晰，如圖1所示。在可視化系統當中，可以加載學校內部包含地理信息的各種配電網圖形文件，對電子地圖進行放大、縮小等基礎操作，還可以在電子地圖上進行數據移動、選擇等基礎處理，也可以同時瀏覽學校不同區域的配電網。此外，可視化還可以進行一些常規的編輯工作，例如繪制電桿、變壓器、中斷器等的圖形元件，進行電線桿位置的修正、移動電子地圖當中的插件，查看學校任何一個地點的電子設備屬性、對某一數據或電子設備進行自定義備注等。可視化操作能夠讓管理人員清晰的了解到學校任何一角落的線路、設備等的相關狀況，便于管理人員對學校配電網進行全面的變更與管理。

圖1 GIS在學校配電網管理中的可視化應用

4.2 對學校配電網數據進行查詢與分析

GIS系統可以為學校各部門提供相應的配電網地理化分析、電子設備的數據統計與數據查詢。系統會按照不同的地理區域、配電網當中過往出現的停電事件進行不同的分類與數據匯總，便于維修人員和管理人員查詢與分析。GIS系統還能夠對于學校電子地圖當中的用戶進行定位查詢，對學校教學用電、生活用電進行統計，例如智能化的對學生宿舍進行電壓限制、用電量統計，對教學實驗室當中的用電費用進行管理等。管理人員通過在系統內部根據自己想要了解的內容逐一輸入查詢條件，就可以看到系統呈現出的信息篩選情況，還可以實現圖形數據查詢和電子設備屬性數據的單向或雙項查詢服務。為了做到便捷管理，GIS系統能夠在電子地圖上逐一對學校不同區域的用戶進行地址編碼，對于數據進行分區打印，避免出現學校配電網管理當中區域交叉等混亂局面。

4.3 對配電網進行實時監控與故障預測

GIS系統通過與配網SCADA系統進行動態鏈接能夠在 GIS圖形當中對學校配電網運行情況進行實時信息呈現并進行動態著色[4]。在運行過程中GIS系統能夠做到對當下數據與歷史數據的雙重動態分析，隨時觀測配電網當中的線路情況，并且能夠對不同地區存在電路負荷過大情況的線路進行不同顏色的標記。此外，當學校配電網在任何時間段或任何區域發生故障或突發事件時，GIS系統能夠做到以事故發生點為中心，在電子地圖上劃定一定范圍，自動收集該范圍內所有設備及線路發生故障前后特定時間段內的所有數據并向管理人員作出警報，并對這些故障數據自動分析與處理，對故障點進行精準定位并且提供修復方案。此外，GIS系統通過不斷的數據分析能夠對潛在的風險進行預判，在電子地圖上對可能出現故障、停電情況的區域進行標記，為管理人員對整個配電網進行檢修提供有價值的數據參考。

4.4 實現對學校配電網數據不同途徑的更新與應用

GIS系統當中的數據更新板塊可以根據學校配電網運行情況進行批量的屬性修改、數據更新等，為學校配電網管理部門的技術人員提供便捷的數據應用與流轉，實現配電網圖紙資料在機器內部的閉環管理。配電網資料管理人員可以摒棄對CAD圖庫的維護，直接利用GIS庫的數據轉換功能將GIS圖形轉變為CAD格式或者DXF格式，使學校整個配電網圖紙設計、施工環節以及調度環節線路圖流轉更加便捷。此外，GIS系統可以通過結合電力GPS線路巡查對整個學校的配電網進行更加便捷的巡邏與檢查，巡線員運用手持GPS巡查系統，在移動端記錄學校配電網巡查的航點與航跡，GPS手持系統會自動將巡查員巡邏過程當中的時間和空間位置、檢驗工作當中的有效數據自動上傳到GIS系統當中，GIS系統能夠自動根據GPS采集到的經緯度坐標在電子地圖當中自動生成桿塔符號及線路圖[5]。

5.結語

現階段GIS已經在各個領域的配電網管理當中得到了廣泛應用，在學校配電網管理過程中，GIS系統能夠增強管理的可視化效果，能夠基于學校配電網當中的具體信息進行數據分析與處理，提供給管理者科學的故障解決方法與配電網維護決策。并且隨著GIS系統的深入發展以及我國對各領域配電網信息化改造的進行，GIS系統當中搭載的先進技術越來越多，對配電網的管理體系也越來越完善，對于學校配電系統管理當中的數據分析科學化、故障解決可靠性，對于學校師生用電服務質量的提升發揮著越來越重要的作用。