GIS在配網(wǎng)建模中的應(yīng)用

重慶市電力公司江北供電局 陳 曦

一、GIS特點(diǎn)

GIS也稱(chēng)地理信息系統(tǒng)，涉及到地理學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及各種應(yīng)用對(duì)象為一體的綜合性技術(shù)，是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理圖形以及其屬性數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析、建模以及地理圖形的顯示以及屬性數(shù)據(jù)的顯示，對(duì)空間數(shù)據(jù)按照地理坐標(biāo)或是空間位置進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性數(shù)據(jù)的有效管理以及對(duì)空間中實(shí)體的各種關(guān)系進(jìn)行分析研究。

1、強(qiáng)大的圖形處理

GIS能便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的輸入、編輯、顯示以及查詢(xún)等，也能通過(guò)使用三維動(dòng)態(tài)技術(shù)以及方針技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素的仿真模擬，構(gòu)造符合配電網(wǎng)實(shí)際的模擬空間，從而展現(xiàn)各種要素之間的空間關(guān)系。

2、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)結(jié)合

GIS將空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)空間數(shù)據(jù)的檢索能實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)屬性數(shù)據(jù)的查詢(xún)，也能通過(guò)屬性信息的搜索查詢(xún)到空間數(shù)據(jù)信息，從而避免了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的分離，從而給信息的統(tǒng)一管理帶來(lái)了便利。

3、數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一管理

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與一般數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)不同，一些數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用系統(tǒng)公司，如Oracle、SQL Server和SAS等，已實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品所容納空間數(shù)據(jù)管理功能，而另一方面，許多GIS軟件也包括了空間數(shù)據(jù)引擎的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用能將空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系系統(tǒng)中，從而為大規(guī)模的MIS系統(tǒng)一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。從而為各種系統(tǒng)的集成以及信息的共享提供了便利。

4、完善的空間分析功能

GIS系統(tǒng)利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及屬性數(shù)據(jù)量，以高效的數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的分析，例如對(duì)距離事故地點(diǎn)一定范圍內(nèi)的各種空間要素的搜索，并實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息的統(tǒng)計(jì)分析，為事故的處理提供所需要的信息。

二、GIS在配電建模中的應(yīng)用

GIS系統(tǒng)將配電網(wǎng)的線(xiàn)路、設(shè)備、生產(chǎn)管理、配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用以及用戶(hù)信息，通過(guò)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行有效的組織以及融合，為管理人員提供了高效的信息管理方式以及生產(chǎn)管理依據(jù)，從而有效提高了配電網(wǎng)的工作效率以及供電的可靠性。

1、GIS和SCADA一體化設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量大，對(duì)地理信息具有一定的依賴(lài)性，配電網(wǎng)的GIS系統(tǒng)通過(guò)圖形以及數(shù)據(jù)庫(kù)的良好結(jié)合對(duì)配電系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，SCADA是獲得配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的基本手段，通過(guò)將GIS提供的設(shè)備信息與SCADA的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息有機(jī)結(jié)合起來(lái)，更有利于配電網(wǎng)的管理。GIS與SCADA需要交換的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)部分，SCADA所需要從GIS獲得的信息包括：地理圖形背景信息；離線(xiàn)圖形信息；配電設(shè)備參數(shù)信息；而GIS所需要的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息包括：饋線(xiàn)以及配變的三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流作有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等；配電網(wǎng)運(yùn)行信息，包括開(kāi)關(guān)的分、合以及閉鎖狀態(tài)信息；饋線(xiàn)和配變的正常、備用以及檢修等運(yùn)行狀態(tài)信息等。配電網(wǎng)SCADA與GIS一體化設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）GIS能向SCADA提供地理位置信息背景、離線(xiàn)圖形數(shù)據(jù)以及設(shè)備參數(shù)，而SCADA系統(tǒng)則向GIS系統(tǒng)提供了配電設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事故等信息，從而能通過(guò)視聽(tīng)手段顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，從而有機(jī)結(jié)合配電網(wǎng)的地理位置、靜態(tài)屬性以及動(dòng)態(tài)屬性，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)能力，具有良好的用戶(hù)界面。

（2）二者的一體化設(shè)計(jì)和建模，為調(diào)度員所需要的全面信息提供奠定了基礎(chǔ)，調(diào)度員的遙控操作、現(xiàn)場(chǎng)操作等，有效提高了相關(guān)操作的準(zhǔn)確性以及可靠性。同時(shí)也減輕了調(diào)度員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

（3）二者之間數(shù)據(jù)的交換和共享模式，減少了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和維護(hù)的工作量。不僅僅減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也有效降低了數(shù)據(jù)的冗余程度，使系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持了完整性、一致性和可靠性。

（4）SCADA所獲得的配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)與地理信息以及配電設(shè)備參數(shù)信息結(jié)合起來(lái)，為配電網(wǎng)運(yùn)行狀況的把握提供了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)和保障，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和分析，提供了實(shí)時(shí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而為其他軟件的應(yīng)用提供了原始數(shù)據(jù)支持。

2、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的基本功能

GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸入輸出、界面以及圖形顯示控制、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)以及專(zhuān)業(yè)分析等基本功能。實(shí)現(xiàn)了在配電網(wǎng)中基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的錄入、動(dòng)態(tài)圖形的顯示控制以及屬性數(shù)據(jù)以及圖形數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)查詢(xún)和報(bào)表的生成。一定范圍內(nèi)的配電網(wǎng)供電分析以及故障的處理和輔助分析等。

3、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的擴(kuò)展應(yīng)用

（1）配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥Ｅ潆娋W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治瞿軐?shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中的設(shè)備聯(lián)結(jié)以及帶電狀態(tài)的判定，同時(shí)還能檢查輻射網(wǎng)絡(luò)是否合環(huán)，若存在則應(yīng)提出報(bào)警。

（2）配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。配電網(wǎng)實(shí)際測(cè)量較少，由此負(fù)荷預(yù)報(bào)對(duì)配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的作用。

（3）配電網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算。配電網(wǎng)的各種分析以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行分析以及操作模擬以及規(guī)劃設(shè)計(jì)等，包括對(duì)計(jì)算機(jī)系哦他能夠以及局部電壓、電流等多方面的操作的結(jié)果。

（4）短路電流計(jì)算。在配電網(wǎng)故障狀況下，通過(guò)GIS系統(tǒng)的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)支路電流以及母線(xiàn)上電壓的確定。同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)正常運(yùn)行下的保護(hù)特點(diǎn)以及現(xiàn)行系統(tǒng)開(kāi)關(guān)遮斷能力的檢查。

（5）配電網(wǎng)電壓調(diào)整和無(wú)功優(yōu)化、無(wú)功電壓優(yōu)化。能按照變電所出口線(xiàn)路電氣參數(shù)對(duì)該線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償。

[1]鄭紅劍.基于MAPGIS的電力GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].江西藍(lán)天學(xué)院學(xué)報(bào),2008(02).

[2]吳曉光,呂霞.平臺(tái)化農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2010(04).