GIS配电管理信息化系统分析

常明玉

摘 要: 作者阐述了GIS 平台的配电信息化系统的目标与原则, 分析配电信息系统的系统结构规划和 GIS 平台数据规划, 建设基于 GIS 平台的信息系统更好为电力行业创造出良好经济效益和社会效益。

关键词: 配电管理; 信息系统; GIS 平台

中图分类号：U224.3+1文献标识码：A 文章编号：

前言

1 系统建设的总体目标和原则

GIS(地理信息系统) 可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理, 研究各种空间实体及他们之间的相互关系。它可以迅速地获取满足应用需要的信息, 并能以地图、图形或数据的形式显示结果。GIS 使得大量工作可以在有关的地图界面上进行直观操作, 工作效率得到相应提高。

1.1 系统的总体目标

( 1) 电子地图信息详尽、准确、美观。配电设备信息收集完全, 数据准确, 地理位置精确。

( 2) 拓扑操作丰富, 拓扑结构合理、简洁、明晰。点、线、面可以进行渲染。

( 3) 可以维护各种设备的台账信息, 以及他们的拓扑关系。

( 4) 方便地查询设备, 包括台账信息以及地理信息。

( 5) 能够与营销 SCADA 系统通信。定时获取用户用电数据。

( 6) 能够与变压器实时监测系统通信, 定时获取变压器实时数据。

( 7) 系统能够方便地进行扩充, 以便添加更多的业务模块。

1.2 系统设计的原则

( 1) 通用性与适用性。对实际工作中各项业务进行科学的分析, 将业务操作进行规范、标准化; 系统中的数据单元符合电力行业标准、数据类型、数据结构规范, 方便数据的整合; 制定开放的、具有二次开发能力的系统基础结构, 使系统具有良好的扩展性。

( 2) 构件化与个性化。系统采用插件的方式, 有封装好的地图操作公

用插件, 有各业务功能适用的业务插件, 业务插件对地图进行操作时使用公用插件的部分函数。

( 3) 容错与容灾。系统有丰富的错误提示、删除提示等信息; 错误操

作可以回退, 控制数据冗余; 数据能够进行备份与恢复操作。

( 4) 系统分层结构。系统分为数据层、中间层与业务层。开发人员主要进行数据层数据结构的设计与应用层客户端软件的开发, 中间层使用 ESRI 公司的 ArcSDE 地图服务器。

( 5) 面向对象的设计方法。将分类数据及与该类数据相关联的处理

功能封装到一起成为系统中的对象。软件需求经过科学的分析, 系统按照地图操作、设备类型、业务操作等进行对象划分。

2 系统功能规划

2.1 基本功能

配电线路图的分层显示; 地图的无级缩放; 地图平滑漫游; 鹰眼; 地

图信息疏密效果协同校正( 即在图形比例较大时, 将部分图层隐藏, 不至于地图看起来密密麻麻) ; 地图打印; 线路图打印; 统计与查询结果打印。

2.2 系统维护

系统维护子系统保证系统稳定、安全、高效运行, 保证各级、各部门

的协调有序工作, 同时也提供将来系统的维护。该子系统也可通过日志来监控系统使用情况。系统维护包括: 系统登录、角色管理、用户管理、日志管理、系统备份、系统恢复、系统升级。

2.3 设备台账管理

设备台账管理是配电管理系统的其他功能模块的基础, 是对配网的

各种电气设备自身各种技术参数的管理, 它主要完成各种电气设备的基础输入、编辑以及在电子地图上的增加、删除、异动等。设备台账管理包括: 变电站、开关站、开闭所管理; 10 kV 主干、分支线路管理; 杆塔管理; 10 kV 变压器管理; 避雷器管理; 隔离开关管理; 分接箱管理; 设备资产转移管理。

2.4 设备运行管理

为了掌握线路的运行状况, 及时发现缺陷和沿线威胁安全的隐患,必须按期对配电设备进行巡视和检查。该子系统完成对配电线路定期进行巡检、设备运行分析、设备缺陷管理, 并结合地理信息系统制定线路巡视方案, 提高工作效率。设备运行管理包括: 设备巡视管理; 缺陷管理; 设备运行测试管理; 杆塔接地电阻测试管理; 设备停电检修管理。

2.5 实时监测

为了方便查看设备的实时运行情况, 眉山电力公司在变压器等设备上安装了实时监测设备, 该设备通过短信的方式按时将设备运行的主要数据发送到监测用服务器上。该服务器提供有数据接口, 通过该数据接口, 本系统能够将设备的在线信息及时地显示在电子地图上。

2.6 综合分析

对于工作人员来说, 系统有了电子地图, 有了完整的线路、设备信息

只是有个基础的平台。真正能帮助工作人员完成日常的工作还需要在这个基础平台上进行一些高级的操作。综合查询。可对输配电 GIS 系统中的图形信息和台账信息进行灵活多样的双向查询; 可用单目标图形、多目标图形、任意拉矩形框、圆框、多边形框, 对该框内区域的设备进行台账查询; 可用关系符号、逻辑符号的任意组合, 查询满足条件设备并且能将设备在地图上定位。基本统计。对配电网络中的设备按设备类别或者其他属性进行统计; 按线路对变压器的容量、负荷进行统计, 统计线路的负荷。这需要使用到在线监测系统提供的数据接口。供电电源分析。在配电网络图上选取任意一条线路, 通过网络拓扑追踪功能, 自动追踪到该条线路的供电电源点, 如变电站的某条出线或某个区域的供电电源点。配电供电范围分析。在配电网络图上选中某个变压器, 系统将该变压器的供电范围进行统计, 在地图上将该范围渲染, 并列出该配变所来的全部用户信息。这需要用到电力营销部门 SCADA 提供的数据接口。停电模拟。由于停电方式有很多种: 可以通过变压器停电, 高压线路上的开关停电, 线路中断的联杆停电等, 所以通过人工方式要准确地模拟和得出用户停电清单比较困难。在 GIS 上实现这个功能则相对容易。无论哪种方式停电, 总是可以得到停电区域的第一杆的杆号, 根据杆号可以判断哪些变压器属于应停电的, 从而准确地模拟停电范围。在地图上对该区域进行渲染, 以及通过 SCADA 接口提供的数据显示出停电范围内的大用户列表。

3 GIS 平台数据规划

在配电 GIS 系统中, 按数据的来源进行分类, 可以分为地理背景数

据和电网数据。这两种数据都很重要。电子地图的作用, 不仅作为背景图应用, 更需利用电子地图进行有关分析、统计, 电子地图质量的差异将决定系统的功能强弱。

3.1 地图数据

在电子地图的制作上, 要考虑系统的需求和资金投入问题, 还要考虑以后软件系统的扩展需求。选用比例尺为 1∶5 000 的地图, 完全可以满足系统现在和将来的需要。电子地图提供以下图层: 建筑物图层、道路图层、水系图层、重要标志图。

3.2 电网数据

电网图形数据是供电 GIS 平台中的另外一个重要组成部分, 它是GIS 系统建设的关键所在。从图形内容来看, 电网图形数据包括供电企业所管理的所有设备设施, 包括杆塔、线路、站所、变压器、开关等设备, 电网图形数据可以准确地描述上述对象。为了分析和组织的方便, 我们将电网图形信息组织成以下几层: 220kV输电线图层, 110 kV 输电线图层, 10kV架空线路图层, 10kV电缆图层, 变电站、开闭所、开关站图层,杆塔图层, 变压器图层, 开关图层, 分接箱图层。通过将电网图形信息和地理背景信息叠加, 就可以进行空间分析和查询。

4 系统设计

在系统架构在 C/S 模式下, 服务端为 SQLServer 2000 数据库, 提供 GIS数据和电力设备的台账数据。对于 GIS 数据, 客户端由 MapObject 通过SDE 来管理; 对于属性数据库, 客户端直接进行访问。系统使用 Delphi5 以 COM的方式进行开发。对 MO 进行了封装, 在每个业务模块中用到的地图操作相关的函数都放到了一个 COM 中实现, 该 COM提供了与实现函数同名的供其他模块操作地图的接口函数。每一个业务模块也封装成一个 COM, 其中包括了模块中要使用的菜单,主程序可以通过一个接口函数读出 COM中的菜单信息, 然后显示在主菜单的相应位置上。每个 COM中还包括了相应的业务操作。它的数据连接使用主窗口上的数据连接。主程序在启动的时候通过数据库中的记录来对各 COM 中的菜单进行加载, 而菜单点击后, 菜单所对应 COM 中的业务功能就能实现。当有模块需要修改时, 只需要改动相关模块, 然后将模块单独重新进行编译, 编译后的 DLL 文件放到原安装文件相同的位置覆盖即可。当有新的业务模块时, 只需要在数据库相关表中添加相应的模块 DLL 路径即可。系统可以方便地进行升级与扩展。

结语

配电 GIS 管理信息系统的建设必须以市场和客户服务为轴心, 以方便客户为宗旨, 优化供电业务流程, 创新服务方式, 强化监管能力, 提高企业决策和管理水平。并通过各种方式提高供电服务质量, 扩展电力消费市场, 提高电力销售收入回收率，取得了比较好的经济效益和社会效益。