一種新型電力地理平臺(tái)在縣級(jí)調(diào)度的應(yīng)用

張震宇，朱新弟

（義烏市供電局，浙江 義烏 322000）

電力地理信息系統(tǒng)（GIS）在市級(jí)及以上電力調(diào)度中已經(jīng)具有大量的運(yùn)行案例，但并不適用于縣級(jí)配網(wǎng)調(diào)度，縣級(jí)電力調(diào)度人員大多只關(guān)注變電站及開閉所的大概地理方位、聯(lián)絡(luò)情況及主要設(shè)備運(yùn)行情況，而電力GIS系統(tǒng)里的信息量過大，維護(hù)更新困難，操作繁瑣不夠直觀，且由于廠家、平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)的不同，GIS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)接顯示始終難以實(shí)現(xiàn)。而SCADA或電能管理系統(tǒng)（EMS）里自帶的地理圖又過于簡單，難以實(shí)現(xiàn)矢量放大，尤其在大屏幕系統(tǒng)上的顯示效果較差。

為了解決上述問題，幫助調(diào)度人員更準(zhǔn)確掌握地理信息及實(shí)時(shí)信息，開發(fā)了一種新型電力調(diào)度地理集成平臺(tái)。該平臺(tái)采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）地理圖與專業(yè)GIS圖相結(jié)合的方式，具有廠站位置經(jīng)緯度定位、組合圖層顯示、任意無失真放大、典型地標(biāo)提示等功能，簡單直接、清晰準(zhǔn)確，同時(shí)也可通過標(biāo)簽快速切換到專業(yè)GIS地圖，適用于相關(guān)技術(shù)部門。另外還可通過104規(guī)約與SCADA系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接并保存，在地理圖上顯示動(dòng)態(tài)潮流、彈出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及線路運(yùn)行信息等，從而使調(diào)度運(yùn)行人員更方便、直觀地了解當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)包括圖紙、廠站屬性、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等均通過不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份服務(wù)器上，網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)圖形用戶界面（Web GUI）直接從服務(wù)器上下載和安裝最新圖紙及數(shù)據(jù)，并由地理平臺(tái)服務(wù)器統(tǒng)一調(diào)用顯示所有數(shù)據(jù)及接收操作信息。用戶可以通過專用的圖形編輯工作站進(jìn)行廠站的添加、刪除、定義屬性等操作。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及平臺(tái)軟件架構(gòu)分別見圖1和圖2。

圖1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

圖2平臺(tái)軟件架構(gòu)

2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)可分為3個(gè)層次：數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)器層和顯示應(yīng)用層。

（1）數(shù)據(jù)庫層：平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫類型主要有3種，一是廠站靜態(tài)圖紙數(shù)據(jù)，包括所有區(qū)內(nèi)變電站及開閉所的一次接線圖紙；二是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，主要從南瑞Open 3000系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采集而來，通過預(yù)先開發(fā)的104規(guī)約報(bào)文讀取接口，實(shí)時(shí)讀取各開關(guān)量及數(shù)字量數(shù)據(jù)，并保存在自己的結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)；三是廠站的屬性數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）文件保存，方便網(wǎng)絡(luò)調(diào)用顯示及查詢修改等。

（2）服務(wù)器層：包括地理平臺(tái)服務(wù)器和Web GUI服務(wù)器2種，地理平臺(tái)服務(wù)器采用了.NET框架，主要對(duì)繪制的CAD底圖和桌面信息系統(tǒng)軟件（Napinfo）地圖進(jìn)行導(dǎo)入、圖層處理及整合，根據(jù)準(zhǔn)確經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)廠站進(jìn)行定位，同時(shí)還可以對(duì)數(shù)據(jù)庫層傳輸來的圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存區(qū)預(yù)處理。Web GUI服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)界面調(diào)用顯示，采用ASP.NET開發(fā)，將地圖及數(shù)據(jù)整合在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器界面上。

（3）顯示應(yīng)用層：包括大屏幕、廠站地理圖、動(dòng)態(tài)接線圖、廠站屬性及定位、彈出文本等顯示。應(yīng)用層主要是對(duì)最終的各種功能模塊進(jìn)行劃分，在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)界面中進(jìn)行調(diào)用或組合顯示，采用了面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）進(jìn)行開發(fā)，與主地圖架構(gòu)的接口均預(yù)先定義，可方便地整合其他不同數(shù)據(jù)，這也方便了日后新功能的加入，如三維地圖、視頻壓縮信號(hào)等。

3 關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 傳統(tǒng)CAD圖層與專業(yè)GIS圖層的結(jié)合

底圖采用CAD繪制，清晰直接，廠站連線按照準(zhǔn)確地理方向繪制，并采用色塊預(yù)案、組合圖層等方式豐富地圖界面及用戶體驗(yàn)，另外具有專業(yè)Mapinfo地圖，可半透明疊加在底圖上，能夠顯示廠站周圍的地形地貌、道路交通及典型建筑等，既增加了信息量又不影響整體地圖的簡潔直觀。

3.2 基于104規(guī)約的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)

采用IEC 60870-5-104規(guī)約讀取協(xié)議由SCADA系統(tǒng)直接讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息并保存，實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)的廠站運(yùn)行圖紙供地圖平臺(tái)調(diào)用。本地備份保存的優(yōu)勢在于如果主站系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，也可根據(jù)備份數(shù)據(jù)即時(shí)生成故障前一刻的狀態(tài)圖形，不會(huì)中斷平臺(tái)的顯示功能，這點(diǎn)尤其在大屏幕系統(tǒng)應(yīng)用中具有實(shí)際意義。

3.3 基于SOA架構(gòu)的體系設(shè)計(jì)

采用SOA的開發(fā)方法，主要被定義的功能組件都采用了標(biāo)準(zhǔn)的XML，COM，HTTP標(biāo)準(zhǔn)及接口，未來還可以在平臺(tái)上集成EMS數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、三維可視化、變電站實(shí)時(shí)視頻畫面等組件，大大豐富平臺(tái)的應(yīng)用。

3.4 彈出窗口式信息查詢

以往系統(tǒng)采用固定窗口顯示各種信息，而本平臺(tái)采用了彈出式窗口與固定式窗口相結(jié)合的方式，鼠標(biāo)在廠站對(duì)象上懸停時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出這個(gè)圖紙及屬性窗口，雙擊該廠站則會(huì)打開放大的多標(biāo)簽動(dòng)態(tài)接線窗口，實(shí)現(xiàn)了地理圖、潮流圖、接線圖的有機(jī)結(jié)合顯示。

3.5 多業(yè)務(wù)部門的Web集成應(yīng)用

可同時(shí)運(yùn)行在電力安全Ⅰ區(qū)及管理平臺(tái)上，不僅可以供調(diào)度人員查看廠站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，還可以供運(yùn)方及自動(dòng)化人員查詢及維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了多部門的集成應(yīng)用。

4 應(yīng)用案例

該平臺(tái)已經(jīng)在義烏電網(wǎng)獲得成功應(yīng)用，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行及完善，逐步形成了一套完整的維護(hù)及使用流程，大大提高了各部門的工作效率，降低了事故的發(fā)生幾率，其中一個(gè)平臺(tái)界面見圖3。

圖3 平臺(tái)界面

目前該平臺(tái)主要通過各網(wǎng)絡(luò)工作站供調(diào)度、自動(dòng)化、運(yùn)方、運(yùn)行工區(qū)、檢修工區(qū)和主管領(lǐng)導(dǎo)等使用，可設(shè)置不同的操作權(quán)限，管理員可以添加、刪除用戶及設(shè)置密碼，各部門人員可查看不同的數(shù)據(jù)對(duì)象并進(jìn)行不同的操作，如調(diào)度人員除查看地圖外還可以查看動(dòng)態(tài)接線圖數(shù)據(jù)，了解廠站運(yùn)行情況。運(yùn)方人員可以查看在CAD底圖上疊加的專業(yè)GIS圖，了解廠站運(yùn)維準(zhǔn)確位置及實(shí)際路線，安排戶外維護(hù)工作等。自動(dòng)化人員可以進(jìn)行廠站圖紙維護(hù)及屬性的設(shè)置等，主管領(lǐng)導(dǎo)則可以查看全網(wǎng)及各廠站的運(yùn)行情況，并了解各部門的工作情況。

5 結(jié)語

以往的自動(dòng)化主站系統(tǒng)及電力GIS系統(tǒng)均偏向大而全的發(fā)展方向，而忽略了縣級(jí)電力調(diào)度人員希望通過一個(gè)簡單直接的顯示平臺(tái)看到最關(guān)心內(nèi)容的需求。開發(fā)的新型電力調(diào)度地理集成平臺(tái)則避開了專業(yè)數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用，專注于顯示功能的優(yōu)化和組合，因而具有簡潔直觀、方便快速等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足彈出式窗口顯示、快速定位、高分辨率顯示、直觀動(dòng)態(tài)潮流等需求，在調(diào)控一體、多部門信息集成、應(yīng)急調(diào)度指揮、參觀學(xué)習(xí)培訓(xùn)等方面均體現(xiàn)了較高的實(shí)用價(jià)值。

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