電力選址選線信息規劃管理平臺設計與實現

中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司 梁經龍 李 陟 朱曉東 尚 寶

輸變電及新能源工程選線、選址工作，作為工程設計的前期業務，是一項關鍵復雜的系統工程[1]，該業務涉及的數據量大、不確定因素繁雜，同其他領域交集廣以及更新變化快等特點，且隨著電網建設難度的增加、建管要求的提高，導致通過傳統方式或工具已無法給出完善的工程路徑或站址規劃方案。此外，面對日益緊張的電力通道和各相關設計單位相對獨立的信息數據，由于無統一平臺協同工作，各項目人員無法及時反應相互間設計情況，導致設計風險升高，造成工程投資浪費、工期延誤等設計事故時有發生。

當前，國內已有不少商業軟件應用于電力系統的規劃設計領域，但隨著電網規劃工作的深度和難度不斷增加，以及我國對于地理信息數據安全等級不斷提高，目前市面上的軟件逐漸暴露其局限性。一是傳統設計使用的電網規劃系統數據格式單一，多基于CAD等為展示手段，并且此類矢量數據大多屬于涉密數據。二是目前行業內主流方式采用商用導航軟件，其數據服務隸屬于對應商業公司，企業自身無法管理，同時地理信息數據的更新頻率也無法滿足工程設計的時效性要求，公用的商業互聯網地圖，使得數據安全無法得到保障，存在較大的泄密隱患。三是傳統的設計系統，基本上并未考慮各專業間的協同和數據共享，不同項目的人員無法及時溝通、配合，數據無有效信息化管理手段。四是電網通道資源日趨緊張，而新能源和傳統輸電線路設計雖有相同地方，但仍有很大差異，而以往的規劃軟件也并未將兩方面融合考慮，不具備較為完整、統一的規劃管理功能。

針對上述問題，亟待開發一套以信息數據共享，各相關專業協同設計為核心的輔助決策系統，作為輸電線路初可研工程前期規劃的主要工具，填補電力設計企業在此方面的空白，一定程度提高電力設計企業前期規劃的效率與準確性。

1 系統架構及體系設計

基于對電網規劃工作的強現勢行、數據量大以及業務處理負責、決策關系重大等特點[2]，本系統的邏輯架構劃分為六個層次兩個體系，分別是基礎設施層、數據管理層、數據訪問層、應用服務層、應用層、用戶層以及信息化標準體系和信息安全防護體系。其中，數據訪問層、應用服務層、應用層和用戶層分離，便于系統的擴展，采用C/S模式運行。

圖1 系統體系架構

1.1 基礎設施層

基礎設施層包括系統運行所需的硬件、軟件、網絡、操作系統軟件等，是系統正常運行和使用的保障。

1.2 數據管理層

數據管理層管理對象涵蓋了平臺所需的各類基礎數據、設計專題數據以及工程數據等內容，通過對各類數據進行分層組織與分類管理，基于大型數據庫管理系統搭建一個集中、統一管理的選線選址業務數據庫，通過完善數據存儲管理基礎設施建設，統一軟硬件和網絡環境，結合存儲系統和容災備份技術應用，建設面向專業應用的系統工程、公共資源、業務審批等子級數據庫，統一數據資源管理，為各應用服務的數據訪問、管理、共享提供有效支撐。

1.3 數據訪問層

數據訪問層是支持各專業應用服務的基礎，借助各類主流技術手段，提供對統一存儲管理的災害業務數據庫的數據存取訪問支持。通過ADO.NET、ODP.NET、微軟企業類庫等方式對數據庫進行整理，然后生成LOD數據進行發布，提供大容量數據的快速數據訪問支持。

1.4 應用服務層

應用服務層是所有應用服務的基礎。在系統各功能模塊的基礎上，抽取類似功能構建通用應用服務，既包括抽象的功能服務，也包含封裝的組件對象，通過通用組件和功能服務供其他應用模塊調用，完成業務變更時組件修改即可滿足全部系統修改的要求。

1.5 應用層

應用層集中、直觀地體現系統的各項應用功能，面向用戶提供基礎功能、方案數據可視化和地物分類分庫管理，完成多專業協同校審設計，切實提高工程數據集中管理效率，保障基礎數據源的唯一性、規范性和工程勘測數據安全性。實現思路是通過簡單有效的協同設計，資源共享方式，移動互聯技術來提升選址手段、提高工作效率。

1.6 用戶層

用戶層主要根據電力規劃選址信息管理系統的相關服務對象的特定需求，構建符合不同層次用戶的界面。主要分為五類用戶，一是項目管理員，負責工程的新建、修改，人員錄入和用戶角色設置；二是項目經理，負責工程進度的把控，設計人員和主任工程師的人員分配；三是設計人員，負責工程方案數據的規劃設計，工程地物數據的整理與錄入；四是主任工程師，負責方案數據發布的審核；五是超級管理員，包含上述所有用戶的權限，還負責公共資源庫的管理工作。

1.7 信息標準化體系

信息標準化體系主要滿足信息資源共享的需要，為系統集成和整合提供標準。解決系統的數據多源性和多重性問題，提供系統集成依據和信息采集、傳輸、交換、存貯、處理和共享等環節制定或采用的相關技術標準。

1.8 安全防護體系

安全防護體系是指提供系統軟硬件方面整體安全性的所有技術工具和措施的總和，依據平臺設計對安全防護方面的要求，實現對山西省電力規劃選址信息管理系統的全面安全防護。防護措施覆蓋平臺各個部分，包括數據安全、應用安全、系統安全、網絡安全等。

2 系統功能設計

基于上述架構體系，結合規劃的流程體系，本系統劃分為數據管理維護與規劃、協同設計與角色分配及選址選線設計三大類模塊，工程信息管理、數據管理、選線選址、地圖管理、地圖工具和權限管理六個功能模塊。如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

2.1 數據管理維護與規劃

主要完成工程數據、電網專題數據、通道數據等數據的查詢、維護和數據分類規劃功能，并選擇加載第三方公開衛片資源（微軟、天地圖等）或私有地理信息數據多樣是切換和公共資源數據的高效管理。系統用戶登錄系統后，通過工程打開功能打開與其授權的相關系統工程進行工程相關數據查看、編輯、導出等操作。系統中各類能源數據以點、線、面的形式存儲于對于分類的數據庫中，各類型數據按照建庫初始規劃成指定樣式，統一管理。解決設計人員在選址選線過程前期的數據采集預分類，工程發布、路徑圖生成等工作。

2.2 協同設計與角色分配

傳統的設計往往未考慮各相關專業在統一平臺中的協同設計，以減少設計差錯。設計人員依據所定義的角色和相關權限通過協同校審流程，控制對應數據的可見性，通過審批流程查看數據審批的進度及相關意見，工程設計人員各司其職，實時對選址選線方案數據信息糾正和相互溝通，完成工程的精細化協同設計。

2.3 選址選線設計

以往輸電線路及新能源選址選線設計都是各自為戰，以各自工程設計的準確、安全可靠和造價最低為目標，突出了個體的設計效率和單體工程的經濟效益，卻忽略了整體規劃的合理性和經濟性。由此，在本系統中將規劃選址選線設計功能統一考慮，旨在解決送變電專業和新能源專業在進行工程前期規劃和選址時信息無共享、不對稱所導致存在選址沖突風險。本系統通過簡單有效的協同設計，資源共享方式，及移動互聯技術來提升選址手段、提高工作效率，避免出現設計沖突以解決對設計失誤工程造成的經濟損失，利用計算機快速、準確的分析能力，結合GIS對多樣化數據的支撐，利用規避分析、統計及不同規劃區的嚴格分類，利用點、線、面幾何空間曼哈頓距離算法和線、面優化切分算法對選址選線方案開展精確的決策分析。

3 系統關鍵技術及特色

3.1 電網專題數據庫建設

工程路徑、站址規劃方案的設計，必須依托于電網專題數據、電網工程數據、新能源工程數據及沿線的國家規劃數據、時效性強的高清地理影像數據，本系統建設出一套規范、完善的分類編碼、目錄、標準圖例體系、標繪線型、圖案填充樣式等規則庫，并通過整合不同的資源數據，通過底層GIS實現影像數據同電網專題數據庫數據的索引自動匹配、解析，并將分析后的結果計入路徑、站址設計方案的限制條件庫中，由系統自動進行迭代比較，完成最終的沖突校驗及規劃方案優選。

表1

3.2 基于GIS系統的電力選址選線規劃數據綜合管理展示平臺

系統按照選址選線工作習慣作為交互模型與設計方法，提供友好的人機交互界面，并通過自身強大的空間負荷預測功能，有效減少電網規劃數據收集的工作量[3]，為設計人員提供全面的輔助功能。通過線路風格的相關參數、轉交安全距離等參數設置，實現所見即所得的展示方式，并借助系統可方便查看各種擁擠地段的多種方案分析結果和通道規劃變更情況，從而為選址選線提供有力的數據支撐和規劃依據。

圖3

3.3 沖突校驗及方案對比

系統對設計規劃的工程方案進行線路全長、曲折系數、轉角個數、交叉跨越等數據進行比較，并根據比較結果，給出推薦線路，并對當前方案與非本專業的所有工程中已發布的方案進行沖突校驗，并將結果在系統中以表格和分析決策相關信息在GIS系統中以實時展示方式展現，使得設計人員能直觀準確地發現設計中存在的問題。設計人分別從方案的可行性和規劃工程的障礙物數量、跨越方案等方面分別比對出不同方案的優劣性，從而實現工程方案的優化設計。

3.4 移動互聯技術

移動互聯技術疊加設計數據和專題數據，設計數據和專題數據采用輕量級本地客戶端數據庫管理，疊加調用現有第三方公開版衛星影像數據API進行底圖展示，設計人員外業踏勘時，根據現場實際情況對路徑、站址等根據實時定位，進行優化、調繪等操作，所有標繪數據存儲到本地客戶端，保證的數據的安全性。

本文研究的電力選址選線規劃信息管理平臺，結合電力設計行業實際情況和行業需求，應用最新的設計、軟件、計算機技術方法，以GIS為底層，疊加協同校審系統，實現行業先進、適應行業設計習慣的電力選址選線協同設計規劃管理平臺。隨著平臺的應用深化，對未來精準規劃線路路徑及新能源站址及風機機位選址提供堅實的設計依據，實現電網和新能源在進行工程前期線路規劃和選址時信息共享以及方案沖突校驗，提高電力設計企業的工作效率與準確性，另一方面，實現了項目前期的數字化、信息化，為響應業主方數字化三維設計，提供可靠的基礎數據來源。