地理信息系統在配電網自動化應用
［摘要］：地理信息系統（GIS）是在計算機軟件技術支持下采集、儲存、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息，以多種形式輸出數據與圖形產品的計算機系統。介紹了GIS的數據組織及其在配網自動化中的主要應用，包括離線和在線兩個方面，提出了基于組件的系統開發模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
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［關鍵詞］：地理信息系統 配電網自動化 應用
以實際地理位置為背景的電力設備分布圖，不僅能在設備管理上為用戶增加設備空間位置的信息，而且通過實時信息能準確地反映配電網的實時工作狀況。因此，GIS已成為配電網自動化不可缺少的組成部分。
1數據組織
地理空間數據是指以空間位置為參考的數據，地圖是空間數據的一種表達方式，空間位置通常是用空間實體與某中參數坐標系統的關系來表達。
各種地理空間實體，如居民區、街道、市政管線、電話亭、電力線路等，在計算機中的表達一般抽象為點、線、面這3種最基本的實體，任何空間實體都可以用點、線、面，再加上說明和記號來表示。
這種空間數據的組織能滿足配電網自動化的要求，根據實際地理位置布置設備、線路，展示配電網的實際分布，采用層的概念組織圖形和管理基礎數據，自由分層，層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數據對應的還有屬性數據，既對圖形相關要素的描述信息，如配電線路的長度、電纜型號、線路編號、額定電流、配變型號、編號、名稱、安裝位置、投運時間、檢修情況和實驗報告等。
這些屬性數據的用途為結合圖形進行檔案資料的查詢提供具體信息。對已經在管理信息系統（MIS）中錄入和使用的部分屬性數據，可通過共享途徑直接獲取，末錄入的則必須在GIS中進行錄入和編輯。
屬性數據可存于任何關系型數據庫中，如：SQLSERVER，SYBASE，ORACLE 等傳統的關系型數據庫不能管理具有地理屬性的空間數據，所以大多以文件形式存儲。從數據的多用戶、訪問安全性以及數據操作的高效性來講，這種儲存形式力不從心。各大GIS 公司相繼推出這類產品。如：ESRI公司的SDE（空間數據庫引擎），通過SDE把地理空間數據加到商業關系型數據庫：MAPINFO公司的SPATIALWARE上，可以將地理數據存儲到RDBMS中，ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數據庫具有空間數據的管理能力。
2 配電網GIS的建立
目前開發配電網GIS有兩種趨勢，一種是把GIS作為整個配電網自動化的基礎平臺，另一種是把GIS作為其中的組成部分，與SCADA等其他系統共同完成整個配電網自動化的功能。筆者認為第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區SCADA系統的功能已經完成，并且投入運行，作為新增加的GIS只要通過數據庫的關聯，就能實現信息的共享，而且又能保證各個子系統的獨立性，使整個系統的可維護性增強。同時減少了開發GIS子系統的工作量，免去了資金的重復投入。
3 配電網自動化中GIS實現的功能及其特點
GIS在配電網自動化中的應用可以分為離線和在線兩個方面。
3.1離線應用方面主要包括：
A．圖形的操作：在以地理圖為背景的配電網分布圖上，可以分層顯示變電站、線路、變壓器、開關到電桿以及到用戶的地理位置。由于這些圖形均為矢量圖，可完成無級放大、縮小和漫游，并且地理的比例尺及視野可以任意設定。
B：空間數據測量：測量兩點、多點之間的距離和任意定義區域的面積。通過鼠標定位，既可得出該點的坐標，可完成配電線長度的測量，也可以統計供電區域的面積。
C：設備檔案管理：管理所有的配電系統設備檔案和用戶檔案，根據要求進行各種查詢統計。主要根據屬性數據與空間數據關系，進行雙項查詢。條件查詢（從數據庫查詢圖形，按設備的屬性數據庫查找設備地理位置，對典型設備可以進行查詢、顯示、列表、統計）和空間查詢（從圖形查詢屬性數據，在圖形上對任意設備進行定點查詢和多邊形小區查詢，并且顯示、列表和統計）
D：設備檢修管理：根據檢修管理指標，自動地進行校核，自動列出各項指標的完成情況，提醒工作人員安排設備檢修工作，并提出設備檢修計劃。
E：用戶報裝輔助決策：通過直接在地圖上部設報裝用戶位置，系統根據報裝容量，電流強度等自動的搜索設定范圍內（范圍值可以在界面上靈活設置）滿足要求的變壓器，選擇不同的變壓器系統自動在圖上畫出最佳的架設路徑，并給出具體的長度。
F：開操作票：把開操作票的任務放在GIS界面上完成，直觀、簡單地在地圖上用鼠標電擊選取操作對象，就能把操作對象的名稱及其當前狀態填入相應的操作票表單中，再在標準動作庫及術語庫中選擇操作目標結果，就能方便、準確地開操作票。
G：模擬操作：可以做計劃內停電檢修前的預演。分為拉開關、停線段、停饋線等不同方式，根據不同的操作自動搜尋停電范圍，預演操作結果，確認后打印停電通知單。
3.2在線應用
在線方面應用主要包括：
A：反映配電網的運行狀況：讀取SCADA系統實時狀態量，通過網絡拓撲著色，反映配電網實時運行狀況。對于模擬量，通過動態圖層進行數據的動態更新，確保數據的實時性。對于事故，推出報警畫面（含地理信息），顯示故障停電的線路及停電區域，做出事故記錄。
B：在線操作：在地理接線圖上可直接對開關進行遙控，對設備進行各種掛牌和解牌操作。
C：負荷管理：根據地圖上負荷控制點的位置，結合獨立運行的負荷監控實時系統，以用戶的負荷控制終端的基本數據為數據，實現各種查詢和分析功能，用圖表方式顯示結果。根據負荷點的地理分布及其各種實測數據，進行區域負荷密度分析，制定負荷專題圖，通過不同時期的對比，輔助電網規劃。
D：停電管理：他是配網自動化中管理系統的重要組成部分，利用打來的故障投訴電話彌補配電自動化信息采集的不足，根據用戶停電投訴電話中故障地點的數量和位置，進行故障定位，確定隔離程序；并且分析故障停電的范圍，排除可能的故障點順序。根據維修隊伍的當前位置，給出到達故障地點的最佳調度路徑，可以迅速、準確地找到并隔離故障點，恢復供電。
E：與用戶抄表與自動記費系統接口：遠方抄表與自動記費系統向GIS傳送用戶地址、用戶的名稱以及用電負荷等信息，GIS可以顯示抄表區域和區域的負荷情況，使數據更加直觀。
4系統的開發
應根據GIS在配網自動化中的應用功能進行模塊劃分，由于GIS數據量大，維護工作比一般管理系統復雜，需要一定的專業知識，另一面，根據供電企業部門的職能劃分，對GIS也提出了不同的要求。因此對建立整個配網GIS來說，根據功能大致可分為3個自系統。
A：系統編輯，系統自維護，主要完成配電網圖形的編輯和數據庫的維護。
B：實時運行子系統，能夠對配電設備進行各種操作，并實時反映操作結果。
C：瀏覽，查詢子系統，查看當前電網狀況，完成各種查詢、統計和分析。
隨著平臺及應用技術的不斷發展，GIS的應用越來越來深入，廣泛。
參考文獻：
（1） 朱義勇，宣曉華，王孟龍，配電管理系統（DMS）的技術要求（J）電力系統自動化，1999，23：37——37
（2） 王學超，配網自動化中動態地理信息系統（J）電網技術，1999（8）：58——60
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