配電網(wǎng)規(guī)劃ＧＩＳ數(shù)據(jù)模型研究

沈科炬　孫國(guó)?！∩蹢潡?/p>

摘要：介紹了配電網(wǎng)規(guī)劃中GIS數(shù)據(jù)模型的建立及其在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用。通過對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)特征的分析，指出配電網(wǎng)具有地理分布特性、配電設(shè)備數(shù)量眾多且比較分散等特點(diǎn)，提出了采用矢量模型的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型。將處理對(duì)象分層次、分步驟來(lái)劃分信息圖層空間，設(shè)計(jì)了配電網(wǎng)規(guī)劃GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，提出采用標(biāo)識(shí)符來(lái)連接分別存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并舉例說(shuō)明了具體實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：GIS；數(shù)據(jù)模型；配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP336

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198(2009)13-0268-02

1配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型

在地理信息系統(tǒng)中，有關(guān)空間目標(biāo)實(shí)體的描述數(shù)據(jù)可以分為空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)，二者統(tǒng)稱為地理數(shù)據(jù)?？臻g特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)通過內(nèi)部索引相連，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其他繪圖軟件的關(guān)鍵之處。

1.1配電網(wǎng)分布的地理要素分析

1.1.1配電網(wǎng)的組成

配電網(wǎng)是利用適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)將電能輸送給最終用戶，擔(dān)負(fù)著電力生產(chǎn)終端用戶的管理調(diào)度和運(yùn)行服務(wù)等職能，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。配電網(wǎng)管理的對(duì)象包括變電站、開閉所、線路(包括電纜)、桿塔、變壓器、配電箱、開關(guān)、刀閘等設(shè)備，以及連接在變壓器上的各類用戶單位。其示意圖如圖1所示。

1.1.2配電網(wǎng)的地理分布特性

配電網(wǎng)信息具備地理信息的三大特征：

(1)配電網(wǎng)信息的區(qū)域性：在配電網(wǎng)中，變電站和用戶是網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)，可以用點(diǎn)來(lái)表示，配電線路是供電路徑，可以用線來(lái)表示，由不同的點(diǎn)和線構(gòu)成了配電網(wǎng)的分布區(qū)域。配電網(wǎng)的分布呈拓延結(jié)構(gòu)，表征了配電網(wǎng)信息的區(qū)域性。

(z)配電網(wǎng)信息的多層次性：配電網(wǎng)具有不同的電壓等級(jí)，如35kV，10kV，6kV，380V／220V等，網(wǎng)中連接有不同的節(jié)點(diǎn)，如變電站、變壓器等。裝配不同的電力設(shè)備，蘊(yùn)含不同的設(shè)備參數(shù)，覆蓋不同的用戶區(qū)域，從而反映出配電網(wǎng)信息的多層次性。

(3)配電網(wǎng)信息的動(dòng)態(tài)變化性：按照配電網(wǎng)規(guī)劃的要求，每隔兩三年應(yīng)檢查修訂規(guī)劃一次，并且配電網(wǎng)運(yùn)行需隨時(shí)維護(hù)，適時(shí)改造，甚至并網(wǎng)聯(lián)合，擴(kuò)容更新，從而表現(xiàn)出配電網(wǎng)信息的動(dòng)態(tài)變化性。

1.2配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型

配電網(wǎng)直接聯(lián)系著用戶，其信息可以分為兩大類：一類是圍繞配電網(wǎng)設(shè)備和用戶的各種信息，另一類是與地理位置相關(guān)的空間信息。這兩類信息互相聯(lián)系并且是有層次的。對(duì)配電網(wǎng)信息的分析，可以看出配電網(wǎng)直接聯(lián)系著用戶，配電網(wǎng)的線路、設(shè)備都與所在的地理環(huán)境密切相關(guān)。這種配電設(shè)施的地理分布特性，使得必須結(jié)合GIS數(shù)據(jù)模型來(lái)建立配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)。

配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)類型，如圖2所示。圖中的各類空間數(shù)據(jù)，應(yīng)該在相對(duì)高斯平面坐標(biāo)系下(這取決于實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用的范圍，一般以所在城市的高斯平面為基準(zhǔn))進(jìn)行空間疊加，各類屬性數(shù)據(jù)利用GIS的拓?fù)溥B接關(guān)系與空間數(shù)據(jù)相聯(lián)系。

配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大部分，如圖3所示。配電網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)采用矢量數(shù)據(jù)模型。采用這種數(shù)據(jù)模型來(lái)表達(dá)空間數(shù)據(jù)比柵格模型占用的存儲(chǔ)空間要少，而且，這種模型非常適宜于表達(dá)地圖上的圖形目標(biāo)，點(diǎn)和一些小的多邊形都能夠清楚地表達(dá)。屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型，可以利用現(xiàn)有成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理和維護(hù)?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過標(biāo)識(shí)符實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。

2配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型建立數(shù)據(jù)庫(kù)

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)是一種專門設(shè)計(jì)的具有空間數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)，其空間數(shù)據(jù)模型由點(diǎn)、弧和多邊形以及數(shù)據(jù)文件構(gòu)成。配電設(shè)施也可以由這些符號(hào)形式地表示?？臻g數(shù)據(jù)模型以這些符號(hào)來(lái)表達(dá)拓?fù)湫畔ⅲ鹤冸娬居赡男┚€路向哪些負(fù)荷點(diǎn)供電等。配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著配電系統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)，與電力系統(tǒng)一般數(shù)據(jù)庫(kù)的不同之處在于它需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄地理信息，而且有兩種類型的地理信息：電力設(shè)施的詳細(xì)位置信息和設(shè)施之間的空間關(guān)系信息。

建立配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括有幾個(gè)過程：數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)組織，圖形數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，利用GIS軟件進(jìn)行數(shù)字化作業(yè)程序，屬性數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，編輯修改、存入計(jì)算機(jī)。配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)流程如圖4所示。

2.1配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)兩部分。實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是分解地理要素。一幅地圖就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)而選取若干地理要素層的疊置結(jié)果。配電網(wǎng)規(guī)劃的圖形數(shù)據(jù)通過以1:500和1:2000的城市土地利用地圖作為底圖，在其上疊加電網(wǎng)圖而獲得。

2.2散屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

以本文配電網(wǎng)圖層中架空線路屬性表為例來(lái)說(shuō)明配電網(wǎng)規(guī)劃GIS各表的數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)，線路屬性表的基本內(nèi)容如表1所示。

由表1可以看出，根據(jù)變電站編碼可以連接變電站屬性表，將線路與變電站屬性表連接起來(lái)；根據(jù)線路兩端的起點(diǎn)桿號(hào)和終點(diǎn)桿號(hào)，記錄了線路與桿塔之間的拓?fù)潢P(guān)系，可以進(jìn)行連通性分析。根據(jù)前述有關(guān)配電網(wǎng)圖層信息空間的劃分和數(shù)據(jù)編碼的制定，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)涉及到的屬性表主要包括：建筑物信息表，桿塔屬性表，架空線線路屬性表，電纜線路屬性表，配電變壓器屬性表，線路開關(guān)器屬性表，變電站屬性表，進(jìn)戶點(diǎn)信息表，避雷器屬性表，電熔器屬性表，斷路器屬性表，電流互感器屬性表，電壓互感器屬性表，線路接地裝置屬性表，用戶屬性表，配電設(shè)備統(tǒng)計(jì)屬性表等。各表之間通過相關(guān)的標(biāo)識(shí)符連接。

2.3空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接

本文建立的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)采用圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自成體系方式連接，通過標(biāo)識(shí)符建立起圖形與屬性的連接關(guān)系，便于實(shí)現(xiàn)從圖形到屬性以及從屬性到圖形的雙向參照。圖形數(shù)據(jù)用地理信息系統(tǒng)商業(yè)軟件提供的空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理，屬性數(shù)據(jù)用商業(yè)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)管理，通過標(biāo)識(shí)符建立起圖形與屬性的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)兩者的統(tǒng)一操作。

3結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)特征的分析，指出配電網(wǎng)具有地理分布特性、配電設(shè)備數(shù)量眾多且比較分散等特點(diǎn)，提出了采用矢量模型的配電網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)模型。

通過將處理對(duì)象分層次、分步驟來(lái)劃分信息圖層空間，設(shè)計(jì)了配電網(wǎng)規(guī)劃GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，提出采用標(biāo)識(shí)符來(lái)連接分別存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。并舉例說(shuō)明了具體實(shí)現(xiàn)方法。