配电网络GIS系统

配电网络GIS系统（精选8篇）

配电网络GIS系统 第1篇

10 kV配电网络存在着线路规模庞大,设备众多等特点,GIS(地理信息系统)作为一种信息技术手段可为配电网络资源信息的高效管理提供支持。单纯建设配电网地理信息系统,而不考虑配电网络的拓扑问题,则配电网GIS在电力企业中只能承担电子地图或MIS(管理信息系统)的角色,不能充分发挥GIS的分析优势。随着经济发展对供电可靠性要求的提高,在配电网络中双电源供电、环网供电和网格供电的模式越来越普遍,这对配电网络的运行管理提出了更高的要求。在GIS图形化展示的基础上,对配电网拓扑结构进行辨识,以及对开关分合动作下配电网电气连通性及停电范围进行分析,可有效地对配电网的运行管理提供辅助决策支持。

由于配电网的复杂性,使其空间拓扑关系很难反映配电网的电气元件连接关系[1],这就要求在配电网GIS中除了空间数据、设备属性数据之外,还要有描述配电网拓扑结构的拓扑数据,通常以关联表的形式存储于数据库中[2,3]。描述配电网拓扑结构的数据库模型要有较高的性能,且要利于配电网拓扑结构的修改。由于网格供电等供电模式的存在,基于树形结构的搜索法很难用于网络的连通性分析[4,5,6],而基于图论的邻接矩阵法及其衍生方法可用于复杂配电网络的连通性分析[7,8,9,10,11]。本文主要探讨如何描述复杂配电网络的拓扑结构,以及将配电网络拓扑结构动态转换为节点邻接矩阵并进行连通性分析的方法。

1 配电网络拓扑模型

10 k V配电网主要由接引自变电站内母线的馈线组成,线路上包括开关、配电变压器等各种设备。线路通过导线架设于杆塔上,或通过电缆敷设于地下、穿行于管网。变电站内的主接线具有点线特性,可用邻接矩阵法分析其电气连通性[8],为简化分析,本文不考虑变电站内的电气连通性。

在变电站的各馈出口处虚设一电源点,各馈线接引相应的电源点,电源点是否带电受控于变电站内部主接线的电气连通性。此时,线路的电气连通性取决于电源点的带电状态,以及线路上各开关的开合状态。环网或双电源供电的线路被简化成了线路两端连接两个电源点的线路。线路上的开闭站箱、变压器箱、电缆井(桩)等改变线路走向的设备点均被简化为杆塔设备。图1所示为简化的省略了部分配电变压器的配电网络。

对简化的10 k V配电网做电气连通性分析,需要记录电源点、线路及线上设备之间的电气连接关系,即配电网的拓扑结构数据,以备根据拓扑数据生成邻接矩阵。在设计配电网GIS空间数据库结构时,为每种元件的数据表增加编码字段,并限制编码字段的唯一性。其次,如果元件之间为多对多的关系(如线路与线路之间的接引,同杆架设时的线路与杆塔之间的关系),则相应增加维护其连接关系的以元件编码为关联字段的拓扑表。具体数据模型如下:

线路Line(线路编码id,线路名称name);

电源点PS(电源点编码id,电源点名称name,电源点状态state,所属变电站eps,出线编码lid,接线路首端begin);

杆塔Pole(杆塔编码id,杆号pn);

开关Switch(开关编码id,开关名称name,开关状态state,所控线路编码lid,所在杆塔编码pid);

配电变压器DT(变压器编码id,变压器名称name,授电线路编码lid,所在杆塔编码pid);

线路架设LP(线路编码lid,杆塔编码pid,杆塔在线路上的顺序号pno);

线路连接LL(主线路编码tid,支线路编码bid,分歧杆塔编码pid,接支线首端begin)。

在网格供电等复杂供电模式下,线路的首末端均有可能接电源点或是其它线路的分歧,因此在电源点和线路连接表中增加表示是否接线路首端的字段,以表示接线位置。在GIS系统中,可用该拓扑模型建立关联数据库表存储配电网的拓扑结构。

2 邻接矩阵生成

2.1 网络节点与支路的确定

由配电网生成节点邻接矩阵,可以将分支点和配电变压器接入点看作节点,但由于配电网分支点和配电变压器数量众多,将会使矩阵规模庞大,占用存储空间和处理工作量也非常大,在不影响分析结果的基础上,有必要对配电网进行变形简化。

在选定的配电网范围内,任选其中一条线路,将该线路上的开关看作连接电气节点的支路,由开关分割的连通段及其上的配电变压器看作线路节点,则开关的开合状态决定了两相邻节点之间的支路是否存在,若线路上无开关,可将整条线路看作节点,处理方式如图2(a)所示。将所有电源点均看作节点,称为电源节点,将电源节点与相应出线的相邻连通段(线路节点)的连接看成支路,即二者始终有支路相连。线路(分支线)的首端和/或末端如是另一线路(主线)的分歧(T接),则将分支线的首/末连通段与主线连通段的T接点看成支路,同样二者始终有支路相连。采用此种简化方法可将图1所示的配电网转化成图2(b)所示的网络模型,进而可生成节点邻接矩阵。

2.2 邻接矩阵提取

由于配电网结构变化较为频繁,描述配电网连通关系的节点邻接矩阵经常需要变更。如配电网GIS系统的数据库能够与网架结构同步维护,则可根据数据库中的拓扑数据实时生成电气连通图和邻接矩阵。分析可知,图2(b)所示的节点与支路信息隐藏在电源点、开关、线路连接等表中,需要进行提取。

第一步,将电源点转换为网络节点。

(1)建立空内存表PN,用以存储电源节点,结构为PN(电源点编码,节点序号,出线编码,接线路首端,电源点状态);将电源点表中的对应列复制到PN中;设N=1。

(2)PN(N)(2)=N;N=N+1;其中PN(N)(2)表示PN表中的第N行第2列。

(3)如果N≤PN的行数,返回到(2)。

第二步,提取线路节点和连接线路节点的支路

(1)建立空内存表LN存储线路节点,结构为LN(线路编码,节点序号,起始杆顺序号,终止杆顺序号);建立空内存表LE存储连接线路节点的支路,即由线路开关转化而来的支路,结构为LE(开关编码,开关状态,节点1序号,节点2序号);设N的初始值为第一步中N的结束值。

(2)在选定的配电网范围内,选择一条尚未处理的线路,设该线路编码为lc。

(3)查询线路架设LP表中线路编码为lc的线路的首末杆塔的顺序号,并顺序存储在表A中,用查询语句描述:Select top 1 pno from LP where lid=lc order by pno asc union select top 1 pno from LP where lid=lc order by pno desc。

(4)查询Switch表中所控线路编码为lc的全部开关,并检索出开关所在杆塔在线路上的顺序号,结果存储在表B中:Select id,state,pno from switch join LP on switch.lid=LP.lid and switch.pid=LP.pid where switch.lid=lc;若B为空说明线路上无控制开关,将整条线路转化为一个线路节点,执行(5),否则将线路分割成多个线路节点和连接支路,执行(6)。

(5)向LN中添加一条线路节点记录(lc,N,A(1)(1),A(2)(1));从(9)开始执行。

(6)设ps=A(1)(1),I=1。

(7)向LN中添加一条线路节点记录(lc,N,ps,B(I)(3));向LE中添加一条支路记录(B(I)(1),B(I)(2),N,N+1);ps=B(I)(3);I=I+1;N=N+1。

(8)若I≤B的行数,回到(7),否则向LN中添加一条节点记录(lc,N,ps,A(2)(1)),即当前线路的最后一个节点。

(9)N=N+1;若还有未处理的线路,则回到(2)。

第三步,根据PN和LN提取电源节点和线路首/末节点的连接支路。

(1)建立空内存表PE存储电源节点和线路首/末节点的连接支路,结构为PE(节点1序号,节点2序号);设I=1。

(2)如果PN(I)(4)=线路首端,执行(3),否则直接执行(4)。

(3)在内存表LN中检索线路编码为PN(I)(3)的线路首节点的节点序号,并存储在表A中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=PN(I)(3)order By节点序号asc;向PE中添加记录电源节点和线路首节点的支路(PN(I)(2),A(1)(1));跳转到(5)。

(4)在内存表LN中检索线路编码为PN(I)(3)的线路末节点的节点序号,并存储在表B中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=PN(I)(3)order by节点序号desc;向PE中添加记录电源节点和线路末节点的支路(PN(I)(2),B(1)(1))。

(5)I=I+1;如果I≤PN的行数,回到(2)执行。

第四步,根据线路接线关系LL、线路架设LP和内存中线路节点表LN将T接转换成支路。

(1)建立空内存表TE存储T接转换成的连接支路,结构为TE(节点1序号,节点2序号);设I=1。

(2)线路连接表LL中的一条记录代表一个T接点,可转变成一条连接两个线路节点的支路。在LP中查询分歧杆在上级线路上的顺序号,并存储在变量tno中:select pno from LP where lid=LL(I)(1)and pid=LL(I)(3)。

(3)在LN表中查询支线路接入到上级线路的哪个节点上,并将节点序号存储在表A中:Select节点序号from LN where线路编码=LL(I)(1)and起始杆顺序号=tno。

(4)若LL(I)(4)=线路首端,执行(5),否则直接执行(6)。

(5)查询支线路的首节点的节点序号,并存入到表B中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=LL(I)(2)order by节点序号asc;向TE中添加T接点转化的支路(A(1)(1),B(1)(1));跳转到(7)。

(6)查询支线路的末节点的节点序号,并存入到表C中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=LL(I)(2)order by节点序号desc;向TE中添加T接点转化的支路(A(1)(1),C(1)(1))。

(7)I=I+1;如果I≤LL的行数,回到(2)执行。

第五步,根据PN和LN确定节点,根据PE、LE和TE确定连接支路,建立节点邻接矩阵。

(1)设n=PN的行数+LN的行数,则n为网络节点数;建立n×n的矩阵M,并将M中所有元素设置为0。

(2)PE中记录了电源节点和相连的线路节点的序号,设置M(PE(I)(1))(PE(I)(2))=M(PE(I)(2))(PE(I)(1))=1,I的取值范围从1到PE的行数。

(3)LE中记录了任一条线路上相邻节点的序号及开关的开合状态,即开关支路是否存在,设置M(LE(I)(3))(LE(I)(4))=M(LE(I)(4))(LE(I)(3))=x,如LE(I)(2)=开关合闸,则x=1,否则x=0,I的取值范围从1到PE的行数。

(4)TE中记录了T接的线路节点序号,设置M(TE(I)(1))(TE(I)(2))=M(TE(I)(2))(TE(I)(1))=1,I的取值范围从1到PE的行数。

按照以上各步运算,可将图1所示状态的配电网转换成节点邻接矩阵M。

3 连通性分析与停电范围分析

3.1 连通性分析

停电范围分析是指在改变配电线路上某些开关的开合状态下对配电网络的连通性进行分析。改变开关的开合状态,相应的内存表LE中的开关状态发生改变,进而决定由开关确定的连接支路是否存在,即相应的修改节点邻接矩阵M。

对于矩阵M=[mij],如mij=1,表示节点i与节点j在电气上直接相连;mij=0,表示节点i与节点j在电气上不直接相连。若从节点i途经k条支路可以到达节点j,则称从节点i到节点j有长度为k的通路存在。显然,M矩阵表示了节点之间通过一条支路直接连通的情况,称为1级节点连通矩阵,记为M(1)。

根据连通关系的传递性,如果节点i与节点k相连,而节点k又与节点j相连,则节点i与节点j也是相连的。连通关系的传递性质可以表示如下:

若mik=1,mkj=1,则mij=mik∩mkj=1,∩表示“与”运算。

对于n个节点的1级节点连通矩阵M(1),定义以下的矩阵乘法运算:

对于式子,表示节点i是否可途经2条支路到达节点j;xij表示节点i、j经2条以内(含2条)支路连通的情况;X表示2步以内节点的相互连通情况,称为2级节点连通矩阵,记为M(2)。

因M(1)是对称矩阵,mkj(1)mjk(1),对式子的运算可以看作是对M(1)的第i行和第j行作“与”运算,“与”运算的结果如不全为0,或m(1)ij≠0,则xij=1。在计算xij时,为加快速度,若m(1)ij≠0,则可省略“与”运算。

由于连通性的传递性质,可以用2级节点连通矩阵通过上面定义的矩阵乘法运算,得到3级节点连通矩阵M(3)=M(2)·M(2),M(3)表示4步之内节点的连通情况。如果节点i和节点j是电气连通的,节点i总能通过有限的支路到达节点j,即矩阵通过有限次的乘法运算后,可求解出全部节点间的连通关系,即M(k)不再改变,此次计算到M(4)时不再发生改变。

3.2 停电范围分析

由节点邻接矩阵生成过程可知,电源节点的节点编号在前,数量为内存表PN的行数,设为r。分析可知,k级节点连通矩阵M(k)的前r行反映了电源节点与线路节点的连通关系,M(k)阵的前r行构成新矩阵Sr×n,则S阵的前r列揭示了电源节点之间的连通关系,后n-r列表示了电源节点与线路节点之间的连通关系。

如果电源节点i处于不带电状态,说明该节点不能为线路节点供电,则将S阵的第i行全部设置为0。此时,S阵的第j列(j>r)如不全为0,则序号为j的线路节点带电,否则该线路节点不带电。可对S阵的列元素进行累加,形成向量Rn。

此时若rj>0,j>r,说明线路节点j带电,否则节点j不带电。若j不带电,在内存表LE中查询节点序号为j的记录,可确定停电的线路段,根据配电变压器与线路以及杆塔的关系,可确定停电的配电变压器,进而在配电网GIS系统中对停电的线路段以及配电变压器进行特殊着色,可直观地显示出开关的开闭操作对配电网络的影响。对M(4)进行上面的运算得R24=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 10 1 1 1 1 1],可知节点16和节点19处于停电状态。

4 结论

本文提出在变电站的馈出口处虚设电源点,可将对变电站内母线连通性分析与线路连通分析分开进行,同时简化了复杂配电网络的分析与描述。基于唯一编码的配电网拓扑模型可以描述简化的复杂配电网络电气设备连接关系,并且容易通过数据库关联表的形式实现,即可以集成到配电网GIS系统中,利用GIS系统直观的图形化显示与及时准确的数据维护辅助配电网分析。采用邻接矩阵法对网络连通性进行分析,需要将配电网转化为节点通过之路连接的图,将开关、线路分歧连接处、电源点-线路连接处转换为支路,电源点和由开关分割的线路连通段转换为节点的网络节点划分方法可降低网络节点数量。在配电网GIS系统数据库中存储的拓扑数据经本研究给出的提取算法运算可生成节点邻接矩阵。节点邻接矩阵通过有限步的乘法运算可生成固定的节点连通矩阵,通过连通矩阵可判定节点之间的连通性,对节点连通矩阵的列向量作进一步运算可分析出配电网在开关开合动作下的停电范围。

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配电网络GIS系统 第2篇

陈建华

1，曹俊

2（1.苏州大学 计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006； 2.南通电信公司 投资项目管理中心，江苏 南通 226001）

摘 要：根据光纤网络资源地理空间分布的特点和地理信息系统在空间数据管理上的优越性，设计了基于GIS的电信光纤网络资源管理系统。该系统除实现对光纤网络的空间及属性数据管理的基本功能外，还能够对相关数据进行综合分析处理，为网络规划设计和维护管理提供辅助决策支持，提高光纤网络资源管理效率。关键词：地理信息系统 网络资源管理 地理空间数据库 引言

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一项以计算机为基础的新兴技术，它是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理，对数据进行有效管理以及研究各种空间实体的相互关系等。它把地理空间位置和相关属性信息有机地结合在一起，根据实际需要图文并茂地输出给用户，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助决策功能。

电信网络资源数据的特点是量大而且与地图的关系十分密切，以光纤网络为例，无论是地理资源（如机房、管道）还是设备资源（如光缆、光交接箱）都包含表征空间位置及拓扑关系的空间矢量信息，以及记录具体内容及本质特征的属性信息。改变传统的光纤网络资源管理方式，能将这些数据全面直观地在地图上进行显示，并能对相关数据进行综合分析，使工作人员脱离枯燥的数据文字报表，到宏观决策的有力支持，这需要利用GIS技术开发带有地理信息的资源管理系统。系统设计方案

2.1 系统开发目标

经过多年的发展，电信企业己建成规模庞大、形态齐全的网络，并在城市形成高密度的覆盖。特别是在我国信息产业大发展的前提下，光纤网络的建设速度明显加快，它早已不局限于干线网络传输，而是逐步向用户接入传输领域延伸，直接为用户提供高速、可靠的通信接入业务。近期，中国电信提出由“传统基础网络运营商”向“现代综合信息服务提供商”转变的企业战略目标，将网络转型 作者简介：陈建华（1976-），男，江苏南通人，南通电信公司投资项目管理中心工程师，苏州大学计算机科学与技术学院硕士研究生。

确定为实现战略的基础，强调要加大光纤网络建设，努力推进“光纤到户”的网络建设工作。因此，电信企业的光纤网络规模仍将不断扩大，结构也越来越复杂，需要有与之相适应的管理手段来指导网络的规划设计工作，以支撑网络的健康发展。

电信光纤网络有很强的地域性和空间性，而且有复杂的空间拓扑关系，和电信网络的其它资源管理有很大区别。普通的资源管理系统采用表格化的方式管理管线、配线端子等空间资源，不直观，非常难于查找，不能表达资源的空间拓扑关系，给管理带来了诸多不便。根据光纤网络资源地理空间分布的特点和地理信息系统在空间数据管理上的优越性，设计了基于GIS的电信光纤网络管理系统。该系统除实现对光纤网络的空间及属性数据管理的基本功能外，还能够对相关数据进行综合分析处理，为网络规划设计和维护管理提供辅助决策支持。

2.2 系统软件平台选择

本系统基于组件式的GIS集成二次开发，采用SuperMap公司的GIS平台，以SuperMap Objects5为GIS开发组件，使用Oracle大型商用数据库，采用微软的Visual Basic.Net为开发工具，利用ADO技术访问数据库。系统开发的所使用的主要软件和用途说明：

SuperMap Deskpro5：地理空间数据处理与分析； SuperMap Objects5：组件式GIS开发平台； Oracle 9i数据库：数据的存储与管理； Oracle Spatial：空间数据的存储与管理； Visual Basic.Net：GIS的集成二次开发。2.3 系统结构设计

考虑到电信光纤网络资源的覆盖范围和数据量比较大，拟采用三层C/S结构（客户应用界面/应用程序服务器/数据库服务器）。三层C/S结构将原来两层结构中的客户端程序进行了划分，将用户界面抽取成三层结构中的客户端程序，而将原先的数据库访问部分单独分离出来成为应用服务器。三层结构只是逻辑上的概念，具体实现时，物理结构上的差异可能会很大。三层可以在一台计算机上，也可以在两台、三台，甚至更多的计算机上，只要它们在体系上遵循三层结构即可，这完全取决于系统的业务量。系统功能特点

目前，对电信网络资源管理的研究不断深入，也有较多的基于GIS的应用系统产品。从现有情况看，对光纤网络已经实现了空间数据和属性数据管理的基本功能，可以对网络资源进行动态更新和维护，能够在电子地图上展示各网络元素，但与实际工作需求（如网络规划决策等）还有一定差距。现有资源管理系统对光纤网络整体情况的表现能力有待提高、表达方式还需要完善，对现有资源数据的综合分析能力较弱，对最佳光纤路由分析、应急资源调度等辅助决策能力还不够。该光纤网络资源管理系统除实现常规的网络资源管理功能外，还具有以下三方面的特点：

3.1 提供了方便的检索手段

提供多种方式实现网络资源的查询功能：一是通过树型目录结构的层次图，用户逐级展开后选择查找目标；二是基于网络资源实体的关键属性，根据用户输入的属性值进行匹配查询；三是在电子地图上用鼠标点击选择网络资源实体。

3.2 提供了网络分析功能

资源预警，可以通过设置光纤利用率预警值，显示光纤利用率超标的光缆和交接箱；或根据利用率高低生成专题地图，为光纤网络规划决策提供依据。

故障点定位，当光缆出现故障时，能够根据机房工作人员测试的障碍点与局站的距离，将故障点范围在电子地图上显示，提高抢修工作效率。

图纸生成，能够生成规划设计工作所需要的光纤路由图和拓扑结构图，为全面、快速、准确掌握网络现状提供支撑。

3.3 提供对资源调度的支撑

光纤调度，能根据申请光路的起讫点，基于最短路径和最少转接次数，辅助确定光纤调度线路，输出光路中转接的局点、跳接的光交接箱、各光缆段占用的光纤序号，能根据调度线路对光纤资源进行预先占用。系统管理范围

在电信光纤网络资源管理系统中需要管理的对象如下： 4.1 基础网络设施：

（1）局站：局站是本地网中容纳一个或多个通信机房的建筑实体(含地下进

线室、管道闸)。在通信管线网的拓扑结构中，局站是作为光缆和管道的源或目的点而设计的。

（2）管道：管道是整个通信网络中光缆的支撑和承载通道，由人井、进线室、管道段、管群等组成。

（3）杆路：杆路和管道同样作为光缆的支撑和承载通道。4.2 光缆网络设施

（1）光缆：本地网中，光缆由局间中继光缆和用户接入光缆组成。其中，中继光缆提供局点之间的传输通道，以环形结构为主；接入光缆用于连接局点与普通用户，以树形结构为主。

在光缆网的拓扑结构中，有两种基本要素：点和线。点元素有两类：光交接点、光接入点，连接这两类点的线即是光缆段，光缆则由多个连续的光缆段组成

（2）光交接点：指光配线架、光交接箱、光缆分歧接头。光配线架、光交接箱为光缆段提供固定纤芯的端子，利用跳线使两端线对任意跳接连通，以达到灵活调度线对的目的；而分歧接头则可看作跳纤固定的光交接箱。

（3）光接入点：主要指光分纤箱。它介于光交接箱与用户之间，以光缆段与光交接箱相连，用尾纤或尾缆与用户设备相连。光接入点与光交接点的主要区别是前者为光缆纤芯的终结点，光纤不会转接到其它光缆段上。

（4）光路：光路就是按用户需求，在光交接点中将相邻光缆段中的光纤依次连接后，可以提供完整光信号传输通道的光纤路由。光路是由多段光纤连接而形成的。

4.3 其它

（1）服务区域：指各局站、光交接点提供电信接入服务的用户分布区域范围，一般以道路、河流等自然分界物为界。

一个光交接点只从属于单个局站，局站下所有光交接箱的服务区域构成局站服务区域，位于某个光交接箱服务区域内的用户一般由其提供接入服务。

（2）光纤用户：单独占用一对光纤使用电信业务的用户，主要关注其物理位置分布、业务重要等级。对光纤用户信息的管理主要用来进行光纤资源调度、用户密度分析、光纤需求预测、光缆割接影响分析等。

（3）电信设备：当一对光纤尾端安装电信设备（如数据交换机）为多个用户

提供服务时，则以电信设备信息管理为主，数据处理上可等同于一个光纤用户。系统功能结构

5.1 资源维护

系统通过图形接口，可视化地实现对局点、管道、杆路、光缆、光配线架、光交接箱等网络设施的日常维护（增加、删除或编辑）；提供对光纤光路、光纤用户等主要业务信息的维护管理。

5.2 信息查询

提供对网络资源实体的查询，显示其属性并可以在地图上定位。系统提供三种查询方式：一是通过树型目录结构的层次图，用户逐级展开后选择查找目标；二是基于网络资源实体的关键属性，根据用户输入的属性值进行匹配查询；三是在电子地图上用鼠标点击选择网络资源实体。

5.3 资源统计

提供对局站、光交接点（数量、容量、端子利用率）、光缆段（数量、长度、纤芯利用率）等的查询统计，可以通过指定设施类别、划定地理区域、明确设施属性等方式来完整、准确地统计所需内容，以Excel表格方式给出明细信息和汇总数据或打印输出。

5.4 规划辅助

通过对空间和属性数据的加工处理，挖掘相互之间的关系，分析结果以图形、表格等多种途径表示，能够以形象、直观的方式，给规划设计人员全面、快速地展示相关信息，为准确地进行光缆新建提供路由、容量、位置等方面的决策支持。

5.4.1 网络设施分布图

通过选择设施的类别、输入关键属性值或选定地域范围，对指定的网络设施形成地理位置分布图示，并可根据用户需求同时显示其它关键的属性信息。

5.4.2 光缆路由及拓扑图

通过指定局点的方式，将光缆路由、关联的光交接箱等在电子地图上予以显示，并可生成拓扑结构图。也可以根据用户需求，同时提供光缆规格和型号、利用率等关键属性信息。

5.4.3 利用率预警图

可以通过设置光纤利用率预警值，显示光纤利用率超标的光缆和交接箱；或根据利用率的高低生成专题地图，为光缆新建决策提供依据。

5.4.4 光纤用户分布图

通过指定光交接箱或选定地理区域的方式，形成用户分布示意图，为光缆新建容量决策、光交接箱位置选择等提供依据。

5.4.5 光缆建设路由的选择

通过指定起始和终止局点，结合最短路径、光缆段重复情况分析等，为最佳选择光缆建设路由选择提供决策辅助。

5.5 资源调度 5.5.1 故障点分析

当光缆出现故障时，能够根据机房工作人员测试的障碍点与局站的距离，将故障点范围在电子地图上显示，提高抢修工作效率。

5.5.2 正常光纤调度

能根据申请光路的起讫点，基于最短路径和最少转接次数，辅助确定光纤调度线路，输出光路中转接的局点、跳接的光交接箱、各光缆段占用的光纤序号、各局点的跳纤工单，能根据调度线路对光纤资源进行预先占用。

5.6 系统管理 5.6.1 权限管理

权限具有专业属性和操作方式（查询、修改等）属性，当对系统中的对象执行操作，必须有相应的操作权限。对权限的管理功能有：增加权限、删除权限、修改权限。

5.6.2 用户管理

对用户的管理功能有：增加、删除、修改、权限设定。结束语

建设基于GIS的光纤网络资源管理系统，可以实现对光纤网络的全面有效管理，优化网络建设规划，提高运行效率，保证全网通信畅通，提高客户满意度。同时，由于电信网络规模逐步扩大、复杂程度不断提高，将GIS技术全面应用于电信网络资源管理是技术和管理发展的必然趋势。GIS技术自身的发展，也将促

使其在整个电信网络资源管理领域发挥更为广泛、重要的作用。

参考文献：

[1] 李满春，任建武．GIS设计与实现[M]．北京：科学出版社，2003．

[2] 罗云启，曾琨，罗毅.数字化地理信息系统MapInfo高级应用[M]．北京：清华大学出版社，2004． [3] 赵鹏苏．电信网络资源信息化的管理研究[D]．吉林：吉林大学，2004．

[4] SuperMap Objects开发教程[M]．北京：北京超图地理信息技术有限公司，2004．

Abstract

According to the characteristics of optical fiber network resources distributing in geographic space and the superiority of the GIS in space data management，we designed the system of fiber network resources management that based on GIS.The system can integratively process the relating data, besides some basic functions such as fiber network’s space and attributes data management.It is helpful for the designing and maintenance of fiber network.It can also improve the management efficiency of optical fiber network resources.Keywords

Geographic Information System（GIS），Network Resources Management，Geographic Space Database

机器人翻译：

配电网络GIS系统 第3篇

摘要：在我国的配电网络发展的过程中，设计和规划工作的质量是非常关键的，因为其自身的质量直接影响到了电力企业的运行质量，而当今技术的不断发展使得我国的电网建设水平也有了非常大的提升，本文主要分析了GIS系统在配电网规划设计中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：配电网规划设计；GIS系统；应用

配电网规划的过程中具有很多特点，它规模比较大，同时在这一过程中通常要划分成不同的阶段，每个阶段都有不同的目标，同时很多因素都会影响到其自身的精确性，工程本身有着非常大的复杂性，在工程建设的过程中一定艺对未来的发展趋势有一个全面的评测，传统的方式已经不能适应当今时代的发展需求，所以在实际的工作中将GIS技术应用到这一过程中可以十分有效的提高规划方案的高效性和科学性。

一、GIS系统在配电网系统中的应用现状

配电网系统管理的过程中，如果能够使用GIS系统，就可以实时了解每一种设备的运行情况，同时还能根据其运行的数据对重要的参数进行计算。对配电线路和电力系统予以全方面的控制，这样就可以更加有效的降低电路运行过程中出现异常现象的概率，确保供电过程中的稳定性。因此，我们说GIS技术是实现数字化和智能化管理的一个非常重要的条件。

二、基于GIS系统的配电网规划方法

1、空间负荷预测

空间负荷预测是配电网规划的基础，主要包括总电量和分类电量预测、总负荷和分类负荷预测、负荷分布预测。

（1）一般情况下，空间符合预测都是按照用地类型和负荷的特征对供电区域进行划分的，在划分之后再对么的哥小区域的负荷予以预测，所以空间负荷就是将总负荷划分成不同小区域的过程。我国的小区负荷预测的过程中通常采用的是负荷密度法，这种方法通常是自下而上开展的，工作的一个重要任务就是对负荷密度进行预测，但是其也存在着比较明显的不足，比较明显的就是这一过程中会严重受到主观因素的影响。分类分区测量法在实际的应用中是对统一负荷所带来的误差予以弥补，这种方法在操作上十分的容易，不需要完成大量的计算，但是结果的精度不高。而基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法在应用的过程中可以充分的考虑到不同因素对负荷所产生的影响，计算的精度高，所以在没有充足历史数据的小区会体现出极大的优势。

（2）基于GIS系统的预测实现方法。由于GIS系统的强大功能，因此将GIS系统引入空间负荷预测，可以极大地降低数据收集、分析和处理的难度和工作量。本文以网络聚类分析方法为例，介绍基于GIS系统的负荷密度法的实现方法。

首先按负荷的性质将负荷分为：居民生活负荷、商业负荷、农业负荷、工业负荷和其他等几类。利用GIS系统的功能，将规划区域划为若干小区，收集小区内各类负荷及其相关因素的历史数据和各小区的未来负荷分布数据。

然后采用聚类分析法对收集到的各类数据进行聚类分析，同时按照规划部门提供的小区用地规划来提取分类数据与待测数据的隶属度，最后通过修正量计算，求得相应的小区负荷密度。因此，空间负荷预测可以转化成小区负荷分布预测，在此基础上再进行负荷叠加运算即可以求出负荷的空间分布。

2、变电所的地理位置及容量优化规划

在负荷空间预测的过程中，在得知了每个小区负荷值和分布规律的基础上，如果要可以更好的满足以后负荷发展的实际需求，就一定要使用GIS技术，在该技术的基础上对变电所的地理位置和容量进行改进和完善，最终得出目标年和中段当中每一年的待建变电所的具体位置和容量，这样就可以更好的对电网投资建设所使用的费用予以严格的控制。

具体来说，我们在实际的过程中可以利用已经得到的空间负荷对相关的信息进行预测，在GIS系统的协助下，可以在规划区内的电子图纸上搜索到变电所可能建设的位置，这样也就从大范围内已经选定了一些可以建设变电所的位置，在实际的工作中要考虑到配电网设计的多样性，这样就可以在先对变电所的具体位置和具体的容量进行合理的计算，然后将整个建设周期划分成不同的阶段，在这一过程中要选择出一些满足投资限额，同时也满足负荷要求的一些建设方案，之后选择最佳方案作为建设方案。

3、网络结构优化规划

在完成空间负荷预测和变电所的地理位置及容量优化规划这两个步骤的基础上，紧接着进行的就是网络结构的优化规划。

网络结构优化是通过建立非线性混合整数规划模型，在负荷需求、变电所的地理位置及容量、变压器和线路的容量限制和功率平衡等诸多条件的约束下，规划出目标年和中间各阶段各年度高压和中压配电线路网架结构，同时力求规划水平年各项费用之和最小。

网络结构优化规划结束后，就可以依托GIS系统，在電子地图上形象地显示出各规划年度的网络结构，以及具体的线路信息（包括线路型号和长度、投建改建年份、所属变电所等），这样就可以在地图上直观地看到网络的扩展和分阶段目标。

三、GIS系统在配电网规划设计中的应用优势与瓶颈

1、GIS系统在配电网规划设计中的优势

（1）GIS系统具有强大的运算功能、直观的图文查询功能，大量减少了规划人员工作量，在确保规划成果质量的情况下，极大提高了设计工作效率，实现了质量和效率的同步提升。

（2）依托GIS系统进行配电网规划，可以将传统规划过程中的许多定性指标加以量化，提高了配电网规划工作的精益化，提高了规划成果的科学性和实用性。

（3）基于GIS系统的配电网规划进一步提高了规划工作流程的标准化，对企业整体规划设计水平和管理水平的提高起到促进作用。

（4）有助于GIS系统数据库相关数据的积累，便于随经济、社会的发展，对配电网实施滚动规划，使配电网规划与城市规划同步，与环境协调一致。

2、GIS系统在配电网规划设计中的应用瓶颈

（1）GIS系统在电网规划工作中的推广应用尚需时间、随着GIS系统在电力系统的推广，其应用前景非常广阔，其初期主要集中应用在设备运行和抢修工作中、设备管理部门能够利用GIS的基础信息结合其他设备运行监控系统的信息合理调度，提高抢修效率，但该系统在电网规划专业的应用处于试验阶段，所开发产品带地域特点明显，尚处于推广过程中，系统的可复制性和普适性需要进一步提高。

（2）GIS系统创建初期投入较大、该系统需要基于强大的硬件和软件支撑，而完整而高精度的区域地理信息需要向国上部门购置，这使得该系统前期投入较大，使得经营效益一般的地区望而却步，在仅经济发达地区推广应用效果较好。

（3）系统数据积累需要较长过程、传统配电网规划的历史基础数据无法完全满足该系统的需求，要提高系统规划方案的精确性仍需要在多年运行过程中积累实际历史数据。

四、结束语

在配电网络设计和规划的过程中，需要非常多的数据进行详细的科学的分析，同时还要对其未来的发展方向有一个比较合理的预测，这样才能更好的保证配电网规划和设计的质量。传统的设计方式已经无法满足当今时代的发展需求，再加上当前又出现了GIS技术，所以这项技术也必将成为配电网规划和发展的一个重要的趋势。

参考文献：

[1]王卫涛.GIS系统在配电网络中的应用[J].科技创新导报.2010（04）

配电网络GIS系统 第4篇

关键词：配电管理,选型,设计

1 配电管理系统的特点

1.1 系统的集成性

从目前国内外厂家提供的产品来看, 很难有一家能独立完成DMS的全部功能。主要是与GIS相关的部分一般都需要由专门从事这一行业的专业厂家完成, 如国外的M&M, Small World。因此, GIS和实时SCADA的集成是系统集成性好坏的关键。实现FA功能的一般做法是将FA主站功能放置在其中某一个变电站内, 再由此FA主站与调度主站通信。如果不采用GIS, 或者GIS仅作为地理背景, 就没有集成性问题, 但是如果要实施一个完整的DMS, 就必须会碰到集成性问题。以ABB为例, ABB的SCADA平台在全球共推出上千套, 最近, 又与美国环境研究所ESRI签署了全球性的合作协议, 准备将ABB的SCADA平台SPIDER与ESRI的GIS平台ARCFM分4步进行集成。第1步是单方向性地将SCADA的实时数据传送到GIS平台, 但在SCADA上无法看到GIS的数据和图形, 这样, 如果一个调度员既要看SCADA的内容, 又要看GIS的内容, 就需要2台工作站;第2步是图形交换, 在同一个工作站既可以看到SCADA的内容也可以看到GIS的内容, 但数据并不保证一致。第3步是同一数据环境, 此时不仅在同一个工作站可以看到SCADA的内容和GIS的内容, 而且在统一的数据环境下完成数据工程部分工作, 对于配电网设备的定义以及网络拓朴的定义在一处维护, 以保证数据的一致性和唯一性。第4步是将SCADA和GIS用到的基础网络数据建在同一个数据库中。

1.2 功能界面的组织应面向部门

应针对不同部门的工作和管理范围, 设计不同的功能界面。DMS功能很多, 涉及的部门较多, 如果每个部门都能看到整个系统的内容, 既会影响整个系统的安全保密性, 也会由于界面上内容太多, 导致使用繁琐和不便。

1.3 关于系统开放性的问题

系统的开放性至少要满足以下几个方面的要求:互联性, 是指局域网和广域网之间计算资源的互联;互操作性, 是指用户能操作网络上各种功能的集成;可扩展性, 是指本系统规模的扩大和发展, 它包括硬件、软件和数据各个方面;可移植性, 是为了保护软件和数据库的投资不会过时;对用户已有投资的保护, 也就是要能支持用户的各种已存在的规约, 这样才能接入用户的所有变电所和各种子系统, 资源才不会浪费。一个开放的系统平台, 对于今后的系统扩展非常重要。

2 GIS在配电管理系统中的应用

配电网管理具有明显的空间分布性, 发电、输电、变电、配电和用电五大资源分布在广阔的空间区域内, 所以, 空间数据是电力企业管理电网的核心对象。配电管理系统引入GIS技术后, 利用地理信息系统对空间事物可视化管理的优势, 将系统中的各类数据抽象为点、线、面三类:点是地图中最基本的单元, 它包括所有不依比例尺的独立符号, 如配电网络中的开关、变压器和杆塔等;配电网络中的架空线及电缆等线状物体用颜色、粗细不同的线条表示;城市街区、房屋和配电系统供电区域等面状物体则用封闭的多边形来表示。地理信息系统技术的引用不仅为电力企业提供了一个基于地理信息维护和管理的平台, 更重要的是能使电力企业已有的SCADA、DMS、MIS、CIS (企业形象识别系统) 和ERP (企业资源规划) 等在此基础上统一集成。总的来看, GIS在配电系统中的应用为电力部门信息的可视化管理提供了有力的工具, 主要集中在以下的几个方面:

2.1 配电管理系统结合地理信息系统的可视化技术, 将配电网分

布图展现成电子地图形式, 通过数据库的链接实现空间信息与属性信息的统一管理, 进一步促进了配网系统的科学化管理。具体体现在以下几个方面:配电网运行管理人员能方便地了解线路设备的档案情况, 为配网巡检维护提供完整直观的信息支持;帮助配网规划设计人员掌握线路设备与用户分布情况, 结合地理背景进行的模拟查勘和初步设计, 能有效地减轻查勘人员的工作量, 提高配网规划设计的效率和科学性;提供配网建设、用户分布和设备运行的完整情况, 为管理人员提供科学管理与决策依据。

2.2 利用GIS技术可以在配电管理系统的电子地图上完成用户的

定位查询、区域查询、用户收费管理、区域统计等功能, 既方便了用户管理, 又提高了服务质量。在具体应用中表现为以下几方面:对用户可以按照用户证号、地址码进行快速定位, 查询信息;根据地图上所选择的区域, 查询数据库中的用户信息;收费清单根据实际的地理环境分区打印, 逐一对用户进行地址编码, 避免不同区域交叉混乱的局面, 提高了收费的可管理性和准确性;还可以根据全局、分区、地图指定区域统计总户数、电量、收费率等信息进行分析比较。

2.3 配电GIS系统改变了传统纸制图册、纸质表格的资料管理形

式, 数据统计结果的表现形式更加灵活, 可以随时根据用户需要更改台帐的表格结构, 还可以根据具体需要打印各条线路或各个地区的电网分布图。GIS系统将电网设备的图形信息、数据库信息和地理信息进行有机结合, 使图形信息和设备数据资料显示于地理背景之中, 把供电设施和网架结构与地理位置联系起来, 这样, 管理部门就能准确地掌握配电网的空间分布情况, 从而更好地完成设备运行和维护工作。

2.4 由于电力系统用户众多, 为保证数据的安全性, 根据各部门的

具体使用情况进行用户权限管理, 管理员可以方便地将特定的权限赋予某些用户。安检科负责定期对各个电网线路进行安全检查, 对巡线员提供其所需要的功能权限, 能够将外业采集的数据导入数据库, 分级显示采集数据的危险等级并打印出图。生计科根据安检科上报的信息, 对需要更新、维修的设备进行预算, 然后打印输出报表, 因此, 生计科的用户权限包括接收安检科的上报信息, 预算、打印和报表等功能。

3 DMS选型及设计时应注意的几个问题

无论是配电管理系统, 还是配是自动化, 都是为了向用户提供优质服务、改善电力公司企业形象, 所有这些手段都基于一个设计良好的配电网络。设计配电网除了满足有关导则和规定以外, 还必须轮廓清晰, 供区分明, 适应当前负荷和今后发展, 还应负载均匀, 联络充足, 转供可靠。功能模块DMS功能上没有一家是相同的。各个厂家在功能开发水平上的差别很大。概括起来, DMS的主要模块包括:配电网及相关地区电网监控系统 (SCADA) , 馈线自动化系统 (FA) 。地理信息系统 (GIS) , 故障投诉管理 (TCM) 。配电工作管理 (DWM) , 配电网分析软件 (PAS) , 调度员培训系统 (DTS) , 电量计费系统 (EEM) , 与配电网现有系统的接口。

结束语

总之, 由于我国的电网结构、管理方式与国外不同, 完全引进外国的技术和设备不适应我国电力系统的实际情况, 而且引进国外的技术和设备一般投资都很大, 对我国电力系统的发展不利。只有面向我国电力企业实际的发展需求, 才能开发出适合自己国情的配电网管理地理信息系统。

参考文献

[1]何国勇.配电管理系统选型及设计时应注意的几个问题.

配电网络GIS系统 第5篇

利用GIS技术的空间分析、网络分析功能实现电力专业分析、高级辅助功能在国内还处于起步阶段, GIS的网络分析功能可以实现网络上溯、下溯追踪分析、公共祖先追踪分析、网络连通性分析等等, 这些都将为故障定位奠定了很好的基础, 对于配电网络保护的加强和提升配电网络的可靠性具有重要意义[3]。

1 配电网络几何拓扑结构和理论模型

配电网主要包括配电变电站, 配电线路, 开关刀闸及配电变压器设备。断路器环网柜, T接箱和开闭所在线路通断上其实际作用相当于开关, 所以均可由开关代替[4]。

由于保护的需要, 一般采用辐射状供电的开环运行方式, 即配电网具有正常时闭环结构, 开环运行。一个确定的配电网总可以将它看作由许多以电源点为根的树组成的森林, 总可以将它划为若干个以电源点为根的树状配电子网络, 因此在进行故障定位时仅需考虑故障所涉及到的树状配电子系统, 进而就可以提高定位的推理速度和效率。

2 GIS配电网络故障快速定位技术研究

GIS设备中的局部放电会在GIS设备外壳上产生流动的电磁波, 使接地线上有高频放电脉冲电流流过, 从而导致外壳对地呈现高频电压并向周围空间传播。GIS设备的局部放电也可导致SF6气体分解或者发光。这些物理和化学变化的特征, 有助于GIS设备局部放电的检测[5]。

故障定位有三种方法:利用重合器和分段器进行故障定位;利用馈线终端单元和数据采集与监控系统配合来实现故障定位;利用供电部门的客户服务系统通过用户打故障投诉电话来确定故障点。

本文采用的GIS配电网络故障快速定位技术具有以下特点。

(1) 跟开关功能类似的所有设备都称为一个开关接点。

(2) 变电站为电源接点, 本系统不考虑变电站内部线路结构。

(3) 所有的配变及所代的用户为变压器接点。

(4) 接点和因同条线路不同型号形成的分接点 (这两种接点称为结点) 。

几何网络必须建在一个要素数据集里, 建立几何网络之前要先有要素数据集。Geo database中, 建立在要素数据集中的所有要素类具有相同的坐标系统。

参与几何网络的要素类必须是简单要素类, 一个要素类只能参与到一个拓扑关系中去, 这个拓扑关系可以是拓扑, 或是网络, 这样对要素类的限制可以有效地保证数据库数据的一致性。

在Arc Catalog中创建几何网络, 实质上便是指定几何网络参数的过程。比如指定需要创建几何网络的要素集, 选择参与几何网络的要素类, 指定网络名称指定是否创建复杂边线, 设置捕捉容限, 设置权重, 设置连通规则等。

3 基于故障快速定位技术的GIS配电网络保护系统设计

3.1 高压电网故障信号处理与保护系统设计

高压电网故障保护系统采用新一代32位基于数字信号处理技术的硬件平台, 整套装置的核心部分采用32位数字信号处理器和单片机, 单片机完成装置的总起动元件和人机界面和后台通信功能, 数字信号处理完成所有的保护算法和逻辑功能。

3.2 GIS配电网络保护系统中的故障快速定位系统设计

根据配电企业的需求分析, 根据配电企业的业务特点, 将系统划分为以下几大主要功能模块:图形显示, 图形编辑、设备管理、网络分析、辅助决策、用户管理、运行管理、变电运行管理、污秽分析、雷击分析、故障抢修。

根据系统的具体需求, 结合目前主流的技术方向, 系统构架为以空间数据库为核心的C/S加B/S混合构架。

客户端:在信息整合的基础上, 进行数据的分析和表现:系统设计的客户端由两部分构成, 一个是基于浏览器界面, 另一是基于地图界面客户端软件。系统B/S (浏览器/服务器) 构架客户端采用工IE实现图形数据的显示和浏览、图形打印以及图形的编辑处理, 上层采用TCP/IP联接。

数据库服务器:使用大型数据库Oracle10g, 对图形数据和属性数据进行统一管理, 系统管理员对各级人员分配不同的权限, 由数据库服务器统一管理所有的地图数据;相关业务图层根据权限的设定由相关人员才能进行编辑和修改等操作, 从而保持数据逻辑上的一致性。

WEB服务器:对内部不同部门人员实现web信息发布。业务人员可以通过浏览器向WEB Server发出查询、统计等各种请求, 由应用服务器响应并将结果传给浏览器。

B/S结构:用于信息发布。鉴于B/S结构在信息发布方面独特的优越性, 如对前端的用户数目没有限制, 不需要其他任何特殊软件, 另外对网络也没有特殊要求。采用B/S方式, 用户数可以任意扩充, 不需要再追加投资, 大大节省成本。

C/S结构:对于频繁的图形操作和数据操作, 通过WEB服务器和应用服务器与数据库服务器之间进行信息传递, 响应速度将会有一定影响。浏览器端操作的交互性差也将约束一些复杂功能的实现, 因此将C/S结构用于配电系统的直接管理部门。

3.3 基于GIS配电网络保护系统的全面提升电力设备可靠性的工作策略和实施方法

基于上述硬件配置条件, 那么相应的GIS配电网络保护系统的全面提升电力设备可靠性的工作策略有如下几点:提高输变电网络质量;落实完善防“三误”措施;确保自动重合闸功能可靠;采用标准化巡视作业卡;统筹做好输变电网络大修, 技改, 反措, 年检等年度停电需求的平衡, 协调, 减少重复停电;做好年度, 月度检修计划管理。七是合理安排, 节约计划停电时间全过程管理和控制。

4 结语

通过以上对配电网络模型和几何拓扑结构的分析, 和以GIS配电网络故障快速定位技术为基础, 所推演了配电网络模型的几何网络的要素数据集, 设计了基于故障快速定位技术的GIS配电网络保护系统, 并依据所得到的实验测试结果, 经过数据拟合进一步提出了基于GIS配电网络保护系统的全面提升电力设备可靠性的工作策略。

摘要：本文针对GIS配电网络, 研究了配电网络几何拓扑结构和理论模型, 分析了GIS配电网络故障快速定位技术, 以配电网络模型的几何网络的要素数据集为基础, 设计了GIS配电网络保护系统中的故障快速定位系统, 并进一步提出了基于GIS配电网络保护系统的、全面提升电力设备可靠性的工作策略和实施方法。

关键词：故障快速定位,GIS,配电网络保护

参考文献

[1]李六零, 丁卫东, 等.动态电阻测量法用于评估SF6断路器灭弧室状况的探讨[J].高压电器, 2002, 38 (2) :54～57.

[2]冈部成光.GIS内金属异物的局部放电特性和诊断技术[J].电气评论B, 1995, 115 (10) :221～227.

[3]金立军, 刘卫东, 等.GIS金属颗粒局部放电的试验研究[J].高压电器, 2002, 38 (3) :10～13.

[4]冯昌远.GIS的运行经验和现场试验[J].高压电器, 2000 (1) :49～53.

配电网络GIS系统 第6篇

配电线路管理在相当程度上依赖于地理的信息, 也成为地理信息系统可以发挥其作用的一个重要领域, 加快和提高电力GIS的建设, 是提高供电管理水平、提高服务水平、提升供电质量的技术发展的必然方向。

可见, 运用地理信息系统“表达”配电线路的信息具有完整性、全面性和准确性。基于GIS的配电线路条图管理系统基本解决了配电网设备众多、类型繁多、设备数量巨大、地域分布广阔、设备安装位置与地理信息紧密度高、配电网拓扑结构复杂, 信息量大, 维护困难等问题, 同时台账信息管理特别是条图信息管理的准确性和科学性对“数字油田”建设具有现实意义。

1、数据采集与组织

1.1 GPS测量

GPS (globalpositioningsystem) 是美国第二代卫星导航定位系统, 它是以卫星为基础的无线电测时定位导航系统[1]。GPS的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息, 用户接收到这些信息后, 经过计算求出接收机的三维位置, 三维方向以及运动速度和时间信息。

在配电网地理信息系统的建设中, 需要在地理背景图层上叠加各种电力设备图层, 在绘制线路及电缆的走向时, 不可避免的涉及到设备的地理位置的问题。因此如何在地理背景图上确定设备空间位置就成了配电网地理信息系统建设的一个关键问题[2]。因此, 利用手持GPS定位仪对设备进行定位是配电线路设备定位的选择。通过GPS采集杆塔和相关线路上设备的地理信息。

在使用GPS测量之前首先应该设置GPS的参数, 设置的原则是确保其投影方式与电子地图的投影方式相同, 只有这样才能确保测量的设备位置信息完全的与实际的地形吻合。

1.2 配电线路拓扑结构

在GIS中, 拓扑结构数据用来描述空间目标间的空间关系, 而实际空间地物一般被抽象为点、线、面。因此, GIS研究的3种重要拓扑概念为:连接性, 弧段在结点处的互相连接关系;多边形区域定义, 多边形与弧段的拓扑关系表现了多边形区域定义;邻接性, 通过定义弧段左右边及其方向性来判断左右多边形的邻接性[3]。

配电管理的对象包括变电所、主变、线路、杆塔、配电变压器、各种开关和电容器等以及连接在变压器上的各类电力用户, 它们在地理分布上各有特点, 呈现典型的点、线和面的地理分布特征, 其分布并不是孤立存在的, 它们之间存在着地理和逻辑上的密切关系。配电网是一个复杂多变的系统, 要真实有效地记录电网结构, 除记录图形的物理空间结构外, 还必须存储相互之间的逻辑位置结构, 即拓扑关系。配电网纵横交错, 以辐射形供电, 在配电网GIS系统中, 每个相关电力设备的点、线、面实体的属性中都包括相互之间的连接关系, 形成树状的供电路径。对于条图管理, 特别关注每一条配电线路的杆塔 (节点实体) 之间的首尾连接关系及杆塔上设备的隶属关系, 并以此拓扑结构为数据组织的依据。

1.3 配电线路的分层管理

GIS对线路、设备及地形信息采用分层方式进行管理, GIS平台呈现给我们的实际上是多个图层叠加的结果, 大体上可分为线路设备图层和地形信息图层。线路设备图层可通过GPS采集获得, 根据其设备类型的不同分成相应的图层, 其管理各种设备如杆塔、开关、变压器、线路等的数据;地形信息图层则是根据地形情况的划分形成相应的图层, 其管理各种地形分布如公路、河流、DEM (digitalelevationmodel, 数字高程模型) 、高压线路等数据。其中数字高程模型是以数字形式存储的表示物体位置高程值的集合, 是表示区域D上地形的三维向量的有限序列{Vi= (Xi, Yi, Zi) i=1, 2, 3…, n}, 其中, (Xi, Yi, ∈D) 是平面坐标, Zi是 (Xi, Yi) 对应的高程[4]。每个图层对应一个数据集, 根据图层的性质对应不同类型的数据集。

2、系统设计

2.1 系统的软件选型

系统开发利用组件集成的二次开发方式, 以MAPINFO 5.0版作为地图数据处理工具, 结合Microsoft公司的Visual C++6.0开发环境进行软件的开发, Visual C++作为一种完全面向对象的开发工具, 在界面设计和数据库方面具有相当的优势, 操作程序相对来说简单、直观、易于掌握;数据库管理软件选用ORACLE9I FOR UNIX。

2.2 数据库的数据存储

设备信息、线路信息和地形信息由数据库统一管理, 即实现空间数据和属性数据的统一, 通过相关数据的链接和关联保证数据结构的合理性、完整性和共享性, 进而消除数据的冗余性, 保证了设备台账的完整性和一致性。

3、系统实现

3.1 GPS采集数据处理

通过GPS采集的杆塔数据, 按配电线路干、分、支的空间拓扑进行整理, 并根据其空间拓扑的辐射型关系进行数据逐级录入, 通过杆塔的有序连接完成线路的绘制, 进而形成配电线路图层。

3.2 功能

设备信息的编辑功能:即新建、删除或修改设备的属性信息和空间信息, 并显示在相应的图层上并存储到数据库中。

档距计算:通过地理信息系统的空间分析能力方便的实现杆塔之间档距计算, 避免了实地艰苦的测量工作。

转角自动计算:通过配电线路的走向自动计算转角杆塔的旋转角度, 减少了人为的视觉误差带来的属性信息的出错。

交叉跨越自动绘制:通过判断线路图层与地形图层是否相交以及相交的情况, 实现交叉跨越的位置的显示。线路高程信息的显示:通过DEM图层获取杆塔的高程信息。

打印输出:自动生成所选配电线路条图的打印, 用户可以自定义打印布局及相关的打印设置, 为资料的保存提供了方便工具。

以上地理相关属性信息的自动计算与绘制减轻了配电线路台账管理的地理复杂性, 通过与地理信息系统的结合使地理相关信息自动的获取, 同时增强了台账信息的准确性与规范性, 配电线路的数据海量性在一定程度上有所减轻 (配电线路的管理和维护人员可以仅仅更新和修改与地理无关的属性信息, 而与地理相关的属性信息可在地形图上更新、修改后由系统自动完成) 。

4、结束语

基于GIS的胜利油田配电线路管理系统的实现, 在一定程度上减轻了配电线路管理和维护人员的工作强度, 充分利用了地理信息系统的空间分析和处理能力, 提高了整个配电线路管理的水平, 实现增效节能, 提高服务质量。

目前虽然取得了阶段性的成果, 但在今后的配电线路管理方法上仍需进一步的实践与探索。配电网随着油田建设发展经常处于变动中, 引起了配电网设备部分数据不稳定、地理图形变化大, 必然造成系统中数据更新或者维护工作多次反复[5]。这就要求数据更新和维护的及时准确, 要求配电线路管理和维护人员与线路施工改造人员之间建立合理有效的协作机制, 确保及时采集和修改新建线路及改造线路的空间和属性信息, 尽量使线路的建设和改造与数据更新同步, 同时需要保证电子地形图的定期更新, 只有这样才能有效地解决配电线路台账信息滞后于实际配电线路的情况, 实现数据一致性。

摘要：配电线路管理工作是电力管理的重要组成部分, 其特点是地域分布广泛、所管辖的设备量大、更换频繁。条图是配电线路的真实反映, 基于GIS的配电线路条图管理系统充分发挥了地理信息系统的空间分析能力和数据库功能, 实现了配电线路条图的自动绘制和打印输出, 提高了配电线路管理和维护人员的工作效率和电力管理水平。

关键词：GIS,配电线路条图,管理系统

参考文献

[1]陈堂, 赵祖康, 陈星莺, 胡大良.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2002.

[2]杨群, 李伟, 间国年.基于GIS构建配电网拓扑关系的方法[J].电力系统自动化.2003.9, 27 (18) :79-82.

[3]刘健, 倪建立.配电网自动化新技术[M].北京:中国水利水电出版社.2003.

[4]张长新, 马林兵, 张青年.地理信息系统数据库[M].北京:科学出版社.2005.

配电网络GIS系统 第7篇

目前,配电GIS系统的主要功能包括AM/FM/GIS、电网分析、停电管理、工作票管理等,部分厂家的配电GIS还提供了配电SCADA系统实时接口功能,但在配电GIS系统基础上开发电力智能巡检系统的厂家不多。传统配电线路巡检工作大部分都由人工进行,巡视员现场巡视并记录设备的状态和缺陷,回到室内后再将巡视结果录入生产MIS系统处理。这种方式工作量大,造成失误的机会也相对较多。因此,为保证巡检任务的顺利进行,减少不必要的经济损失,改变传统落后的巡检方式已迫在眉睫。

1 系统设计

1.1 系统概述

电力智能巡检系统集配电线路和站房设备巡视检修于一体,是采用了GPS(全球卫星定位系统)、射频标识/条码识别、蓝牙无线数据传输、掌上电脑(PDA)数据库管理和计算机网络通信等技术的智能化巡检管理解决方案。在巡检设备上采用先进的掌上电脑,与传统的Windows操作界面相同,能储存大量的运行数据,并记录设备缺陷,形成一个具有配电线路巡检、站房巡检、线路设备采集、缺陷管理、设备管理、权限管理等功能的综合信息管理系统。

1.2 系统结构设计

该系统由设备标识、移动巡检终端、巡检工作站、巡检数据库服务器、Web服务器、通信网络及其它相关系统接口组成,系统结构如图1所示。

(1)数据服务器。

数据服务器一般安装在电力企业信息中心,管理所有巡检系统的设备数据和巡检工作管理数据,是整个解决方案的核心,通过局域网与所有巡检工作站进行连接。

(2)巡检工作站。

巡检工作站安装在每个巡检工作班组,用来进行巡检相关工作管理、记录维护、查询、巡检任务、结果上传下载等。巡检工作站是对巡检数据进行管理的最主要工作环境。

(3)移动巡检终端。

手持巡检终端可以采用PDA(Personal Digital Assistant,个人数字助理)或EDA(Enterprise Digital Assistant,企业数字助理),携带方便,使用灵活,可进行移动现场工作,特别适用于野外采集与设备巡检,连接采集设备和工作站进行有线或无线通信。PDA使用Windows Mobile 5.0以上操作系统,蓝牙接口。

(4)设备标识。

设备标识主要用于定位或识别需要巡视的设备,设备标识管理终端可使用射频标识扫描器、条码扫描器或GPS定位仪。对设备的标识或位置进行确认、识别。

(5)通信网络。

通信网络包括企业内部局域网和同步通信网络,企业内部局域网用于连接服务器、巡检工作站和其它web浏览用户。通过同步通信网络实现工作站和巡检终端的数据传递。

智能巡检工作站系统不需要维护设备的属性数据,所有设备的图形和台帐信息都从配电GIS系统获取。在创建巡检任务时,智能巡检系统从GIS系统提取任务中所有设备信息。巡检工作完成后,将巡检结果从移动终端上传到巡检工作站,且保存到巡检数据库中;设备缺陷记录要传递到配电GIS、生产MIS系统或配电工作管理中,进入缺陷管理流程。系统间数据交换逻辑如图2所示。

1.3 系统功能设计

1.3.1 巡视任务管理

巡视任务管理包括以下功能:

(1)巡视任务的创建。

任务内容包括任务名称、巡视人、巡视日期、巡视周期、巡视任务模版、巡视设备、备注等内容。巡视任务的创建是巡视工作流程的开始。

(2)巡检任务传递。

巡视任务创建后,经过巡视工作管理人员批准,传递到巡视班组。

(3)巡检任务下载。

巡视员登录系统,选择自己的巡视任务并下载到移动巡检设备。

(4)巡检结果上传。

巡视工作完成后,将巡视结果上传到巡检工作站并保存,将设备缺陷传递到缺陷处理流程。

在巡视结果上传阶段,不仅需要上传设备缺陷内容,还需要上传缺陷设备的缺陷照片,以便更加详细地反映缺陷情况。

1.3.2 巡检记录查询统计分析

按巡视人,计划名称,所属区域、班组、时段,已巡视/未巡视等组合条件查询巡视任务的执行情况。对巡视查询结果进行统计,包括巡视次数、巡视率、缺陷率等,并对缺陷情况进行分析,找出缺陷多发设备.分析缺陷产生原因,估计巡视重点。

1.3.3 用户管理功能

用户管理包括部门管理、人员管理、角色权限管理等功能,可分别对部门信息、人员情况、权限分配等信息进行编辑设置、查询浏览。

通过读取设备的RFID、条码或通过GPS获取设备位置来定位巡视设备。在进行现场巡视时,使用手持式射频或条码读取器对标识进行扫描,然后通过蓝牙通信,将设备ID传到掌上电脑,根据该ID系统自动搜索并在巡视任务中定位该设备,判别设备类型,同时调出该类型的设备状态列表或设备缺陷列表,供巡视人员选择录入。对移动终端读取到的RFID或条形码等设备标识进行有效性校验,若信息不正确,则提示重新读取。电力智能巡检系统功能结构图如图3所示。

2 一体化应用及效果

在配电GIS中维护配网设备台帐信息和地理信息,通过数据接口方式将设备台帐信息和地理信息导出,作为电力智能巡检系统的基础数据,然后在电力智能巡检系统中对配网设备进行巡视,巡视结束后再将巡视结果导入系统,将配网设备的巡视和缺陷数据共享给配电GIS。在配电GIS系统中可对线路巡视及缺陷情况进行专题图显示,从而实现配电GIS系统与电力智能巡检系统的结合,其应用效果主要表现在以下几个方面:

(1)通过管理信息系统下发巡视任务,从GIS系统下载图形、设备信息,使得任务、巡视设备明确。

(2)采用GPS定位巡视和条码扫描巡视,确保巡视到位。

(3)系统提供未检设备提醒功能,避免设备漏检。

(4)提升了管理水平。其功能流程框图如图4所示。

(5)采用缺陷模板方式对常见设备缺陷进行定义,既能方便巡视人员对缺陷进行选择录入,也能够规范缺陷定义,同时便于管理人员对缺陷进行专项统计。根据缺陷实际情况,编辑缺陷内容,使缺陷描述更有针对性。

(6)在移动终端平台上实现地图功能,能够在地图上对设备进行浏览查询,可核实配网设备信息与实际情况是否相同,以便及时纠正配网设备信息的异常情况甚至错误,同时巡视人员还可在地图上选择设备进行巡视,方便直观。

(7)巡视完毕后,PDA上传缺陷内容给配网信息管理系统和GIS系统,在GIS图中进行设备缺陷的专题图显示。根据不同缺陷等级显示不同符号,简洁明了地将设备缺陷展示在配网设备图上。

(8)巡视轨迹在配电GIS图上的显示实现了对线路巡视任务的监督,并能根据巡视轨迹对未到位的设备进行特殊标识。

3 结束语

配电网络GIS系统 第8篇

关键词：GIS,输配电,信息管理,应用

0 引言

随着城市输、配电网络的巩固和完善,漯河市在全省首家建成了市区110k V双环供电网,10k V配电线路也形成手拉手供电,供电网络硬件建设水平大幅度提高,为全市供用电环境的根本性改善和电力优质服务水平的稳步提高奠定了坚实的物资基础。建设输配电网GIS系统,既是供电企业为满足市场经济和国家建设的需要,也是现代化电网建设的必然要求。城市供电网络硬件建设的高速发展,只有辅之以相适应的软件管理系统,才能更好地将庞大的配电网络各个环节有机组合起来,并最大限度发挥效用。因此,最理想的输配电网GIS软件,应能最大限度地满足实际生产的需求,从底层平台到上层应用都应采取面向应用需求的发展策略。

1 GI S系统的开发平台

1.1 组件式GI S

GIS是一门综合性的技术,是一种对空间数据进行采集、存储、更新、分析、输出等处理的工具。GIS软件技术体系主要指GIS软件的组织方式,依赖于一定的软件技术基础,决定了GIS软件的应用方式、集成效率等许多方面的特点。

Com GIS基于组件对象平台,具有标准的接口,允许跨语言应用,因而使GIS软件的可配置性、可扩展性和开放性更强,使用更灵活,二次开发更方便。Com GIS不仅可以成功地解决传统GIS在软件开发、应用系统集成和用户学习使用等方面面临的困难,而且有利于降低成本,具有无限扩展性等特点。

1.2 开发语言

Com GIS不需要专门的GIS二次开发语言,只需实现GIS的基本功能函数,按照Microsoft的Active X控件标准开发接口。Com GIS的用户则不必掌握专门的GIS开发语言,只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境,以及Com GIS各个控件的属性、方法和事件,就可以完成应用系统的开发和集成。Com GIS控件可以跨语言使用,目前,可供选择的开发环境很多,如Visual C++、Visual Basic、Visual Fox Pro、Borland C++、Delphi、C++Builder以及Power Builder等。

2 输配电地理信息管理系统的概况

2002年4月,漯河供电公司在深入了解GIS发展的现状和前景的同时,经过了可行性调研、需求分析、总体设计和系统开发平台的选型调研,开发的思路也得以扩展,结合现阶段电力行业的实际及未来的发展需求,最终决定以组件式GIS的方式开发输配电地理信息管理系统。经过认真比较,选择以VB6.0为开发平台,Com GIS选用Mapinfo公司的MAPX4.5,并按照我们的需求进行二次开发。

3 主要解决问题及工作原理

3.1 主要解决的问题

根据初步制定方案,为使实际的地理信息与输配电数据管理有机结合起来,立足于工区、班组实际应用,在GIS1.0的基础上开发并着重解决几个问题:在应用程序中显示庞大的地理信息数据;地理信息载体电子地图地有效控制;地理信息数据的更新维护;输配电设备、运行、管理数据库的更新与发布;实现GIS1.0主界面的优化。

3.2 解决方案及软件设计

GISPRO2.0系统使用VB6.0进行开发,GIS地图、数据库通过Map Server工作站更新并对外发布,客户端安装GISPRO2.0系统,具有GIS地图和数据库在线更新功能。大量GIS地图地维护及附属输配电地理信息数据处理由更为高效的Mapinfo在后台完成。数据库方面,以Microsoft Access为数据基础,主要来源于生产维护班组,这样不仅有利于地理信息载体电子地图地有效管理与控制,同时也使得GIS地图及大量图形信息、数据地更新、维护更加方便快捷。

3.3 已实现的主要关键技术

GISPRO2.0系统软件设计思路及主要功能。

3.3.1 主界面

在GIS1.0的基础上整体优化,增加图形化菜单和工具栏,系统的各项指令在这里得到全面的提升,用户可自定义自己的工具,工具栏可根据用户使用习惯任意拖拉至窗体的任何地方,便于操控是它的最大特点,如图1所示。

3.3.2 GIS导航器

类似资源管理器的树形结构将用户想要浏览查看的GIS地图、输配电数据库快速的索引,单击地图或数据库名称,相应的地图及数据库记录将会显示在GIS浏览和数据库窗体显示,在这里用户可以非常方便快捷的找到自己想要浏览的地图和记录集,在不影响地图显示功能的情况下,我们为导航器设计了可隐藏功能,从而大大的增加了GIS地图窗口的可视性,使用户在有限的窗口范围内获取尽可能多的地图信息。

3.3.3 数据库及单记录窗口。

快速索引到指定的数据库记录集将在数据库窗口显示,在以数据库浏览为主的时候用户可将此窗体最大化显示,在单击任意条指定记录的同时,单记录窗口将打开,这是为了在浏览数据库多个字段的长度累计超出窗口大小时,用户可以在此窗口内浏览到指定记录的完整信息,此窗体也具有隐蔽功能)。

3.3.4 GIS浏览

快速索引到指定的GIS地图将在GIS浏览窗口显示,正常模式下,此窗口为最大模式,在选择、放大、缩小、漫游、图层控制、市区鸟瞰、显示全图的基础上新增加信息和标尺按钮,用户可自定义GIS地图可显示的图层的多少,以及每层图形的信息是否显示,测量出任意两点间距离及多点间距离的累计长度,同时能够在后台制定出以地理信息为平台的专题输配电线路图层,如检修道路、重要跨越、通道树木分布、配电主干次主干线路配变分布、计量点、分界点分布等专题地图。

3.3.5 查询功能

双击任意输电数据库将出现查询窗口,输入检索条件,用户将会获得与之条件相符合的记录集集合,大大提高检索特定输电数据记录集的效率,输出至EXCEL能进一步编辑成用户指定格式的专题记录。

3.3.6 软件功能的扩展和完善

通过对GIS1.0的升级,以及对GISPRO2.0的使用过程当中,我感觉本系统软件还有很多可以改进的地方。如进一步增加地理信息与用户交互的功能、增加更适合用户使用的输配电模糊通用查询功能、客户端数据库的编辑维护以及相适应的用户权限分配等功能。

4 结束语

通过漯河供电公司的GIS开发,输配电网GIS的开发工作不但需要好的底层平台,更重要的是由于它所具有的本地化和专业化的特点,要求我们一定要面向需求进行开发,以应用来牵引技术的发展,以此来推动我国GIS技术的不断创新,设计出符合中国人自己特点的输配电网GIS应用产品。

参考文献

[1]张成才.GIS空间分析下论与方法[M].武汉:武汉大学版,2004.1.

[2]姚永玲.GIS在城市管理中的应用[M].北京:中国人民大学出版社,2005.09.01.

[3]史兴华.电网GIS及其应用[M].北京:中国电力出版社,2010.12.01.