10kV配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)

李啟林， 曹德喜

（1.九臺(tái)市農(nóng)電有限公司，吉林 九臺(tái) 130500；2.吉林省農(nóng)電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130022）

0 引 言

隨著農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，導(dǎo)致供電系統(tǒng)區(qū)域不斷擴(kuò)大，互聯(lián)技術(shù)在電網(wǎng)中的發(fā)展，在農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、規(guī)劃選址中涉及的關(guān)聯(lián)因素，如人口發(fā)展、資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)等，它們作為電力系統(tǒng)管理的主線都與地理系統(tǒng)有關(guān)，地理信息系統(tǒng)能夠形象地描述出相應(yīng)地理系統(tǒng)內(nèi)容，有效地顯示數(shù)據(jù)信息[1－2]。電力系統(tǒng)正向高度自動(dòng)化、信息化方向快速發(fā)展，需要管理龐大的用戶數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、電力設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)等信息；變電、輸電、發(fā)電系統(tǒng)均是包含大量信息系統(tǒng)，很大程度上科學(xué)的決策依賴于決策者所掌握的信息量的多少。地理信息系統(tǒng)（GIS）管理可以最大程度地將有關(guān)信息集成起來，從而為電力系統(tǒng)決策人員提供多方位立體化的決策依據(jù)[3－5]。

九臺(tái)地區(qū)10kV配電網(wǎng)作為農(nóng)村電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一，它的現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，用戶和決策者為更好地掌握電網(wǎng)信息，更好地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備管理、用戶報(bào)裝、電量計(jì)費(fèi)、饋線增容、負(fù)荷管理、故障排除、供電恢復(fù)等工作，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)引入地理信息系統(tǒng)（GIS），使農(nóng)村10kV配電管理上了一個(gè)新的臺(tái)階。

1 九臺(tái)10kV地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.1 配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的需求分析

由于近幾年全國(guó)范圍“創(chuàng)建一流供電公司”工程的展開，同時(shí)尋求一種快速、科學(xué)、高效的縣城及農(nóng)村配電網(wǎng)管理手段，替代目前傳統(tǒng)的人工管理模式，實(shí)現(xiàn)縣城及農(nóng)村配電網(wǎng)的工程建設(shè)管理、客戶保修服務(wù)、故障查詢、生產(chǎn)運(yùn)行管理、設(shè)備周期維護(hù)等方面的自動(dòng)化管理，已經(jīng)成為當(dāng)前縣級(jí)農(nóng)電企業(yè)面臨的新的課題，開發(fā)農(nóng)村配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)十分必要[6－8]。農(nóng)村配電網(wǎng)健康狀況水平得到了很大程度全面改善，農(nóng)村用電單價(jià)大幅下降的同時(shí)，廣大農(nóng)民用電積極性顯著提高。隨著農(nóng)村用電設(shè)備的增多，電網(wǎng)的新建和改動(dòng)比較頻繁，傳統(tǒng)的autocad繪制或手工繪制圖紙的工作量就越來越大，加之出圖的周期較長(zhǎng)，效率低下，浪費(fèi)資源，共享性能差，各項(xiàng)管理數(shù)據(jù)與電網(wǎng)實(shí)時(shí)性的矛盾日益突出，嚴(yán)重影響營(yíng)銷、生產(chǎn)秩序。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)

農(nóng)村10kV配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中的空間管理信息系統(tǒng)（Geographical Management Information System，GMIS）功能就解決了普通管理信息系統(tǒng)所存在的這個(gè)問題[9]。例如在普通管理信息系統(tǒng)中，一根電纜只包含了諸如默認(rèn)編號(hào)、長(zhǎng)度、型號(hào)材質(zhì)等屬性數(shù)據(jù)，而在九臺(tái)10kV配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中，除了包含上述屬性數(shù)據(jù)外，還需要有這根電纜在大地中的走向分布以及與變壓器等其它電力設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系連接。

1.3 農(nóng)村配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

農(nóng)村配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的用戶較多，系統(tǒng)需在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，目前主流的分布式運(yùn)行模式如下。

1.3.1 客戶機(jī)／服務(wù)器模式（C／S）

用戶通過客戶機(jī)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上向上位機(jī)服務(wù)器提出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求完成預(yù)定的操作，處理后結(jié)果送回下位機(jī)客戶端。其特點(diǎn)如下：

1）充分利用兩端的能力，響應(yīng)時(shí)間短、網(wǎng)絡(luò)流量小，程序與數(shù)據(jù)隔離，安全、透明；

2）客戶端一般負(fù)擔(dān)較重；客戶端界面不統(tǒng)一，應(yīng)用程序與平臺(tái)有關(guān)。

1.3.2 瀏覽器／服務(wù)器模式（B／S）

采用TCP／IP，HTTP傳輸協(xié)議，以 Web為中心，客戶端通過瀏覽器Browser訪問Web服務(wù)器以及與Web服務(wù)器相連的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，是一種基于Internet技術(shù)的三層客戶機(jī)／服務(wù)器模式[10－13]。其特點(diǎn)如下：

1）占用網(wǎng)絡(luò)資源業(yè)務(wù)十分復(fù)雜時(shí)，效率低；

2）用戶界面簡(jiǎn)單易用、易于維護(hù)升級(jí)，具有良好的開放性、信息共享度高、擴(kuò)展性好、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)。

1.3.3 三層客戶機(jī)／服務(wù)器模式

基于成熟的分布式技術(shù)，將用戶界面與企業(yè)邏輯分離，將信息系統(tǒng)按照功能分為表示層、功能層和數(shù)據(jù)層3個(gè)層次，分別放置在不同或相同的硬件平臺(tái)上[14－16]。

數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)管理對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫和維護(hù)。

表示層：管理信息系統(tǒng)的用戶接口部分。

功能層：包括系統(tǒng)中核心和易變的企業(yè)邏輯，即中間件。

農(nóng)村配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)需要用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編輯，不適合采用瀏覽器／服務(wù)器模式，盡管系統(tǒng)較復(fù)雜，尚不需要采用三層架構(gòu)，故文中系統(tǒng)采用（B／S）客戶機(jī)／服務(wù)器模式。

2 九臺(tái)10kV配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 九臺(tái)10kV地理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)是綜合運(yùn)用地形圖（地形圖主要包含建筑物、山地、植被、道路、橋梁、河流、等信息）和配電線路及其設(shè)備相結(jié)合的信息管理系統(tǒng)[17－20]。

農(nóng)村10kV配電網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)在COM組件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，并對(duì)其針對(duì)電網(wǎng)的功能進(jìn)行了擴(kuò)充?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 九臺(tái)10kV電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

10kV農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)是在SuperMap，VB.Net基礎(chǔ)上開發(fā)的一套面向電力的地理信息系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)采用了按模塊開發(fā)的方法，即包括專業(yè)圖形編輯查詢子模塊、圖形打印輸出子模塊、基礎(chǔ)圖編輯更新子模塊、用戶管理子模塊和系統(tǒng)設(shè)置子模塊。系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 主窗口界面圖

主視圖窗口顯示地理信息和線路分布，信息窗口顯示用戶所建的線路及設(shè)備的相關(guān)信息，可新建、修改、刪除及查詢等操作。

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型維護(hù)

為方便數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)提供了類型、型號(hào)等系統(tǒng)常用數(shù)據(jù)的維護(hù)（增、刪、改等編輯），維護(hù)類型包括：設(shè)備類型、變壓器型號(hào)、配變管理類型、導(dǎo)線型號(hào)、跨穿越類型、桿塔相關(guān)、開關(guān)型號(hào)、開關(guān)類型、電容器型號(hào)、接線方式、避雷器型號(hào)、停電類型、停電原因和用戶相關(guān)等子菜單，以桿塔為例，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表1。

2.2.2 地理位置圖和配電線路圖

系統(tǒng)的圖形分為地理位置圖和配電線路圖，地理位置圖是單純的地理圖，不顯示配電線路的任何相關(guān)信息，不可查詢和修改配電線路，可以輸出成圖冊(cè)作為檔案?jìng)浞?。空間查詢結(jié)果的配電線路信息如圖3所示。

表1 屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

圖3 查詢局部圖

系統(tǒng)初始時(shí)顯示的為地理圖，用戶可通過系統(tǒng)菜單和工具條按鈕來選擇配電線路圖，進(jìn)而進(jìn)行圖形的選擇、查詢等操作。

2.3 與其它系統(tǒng)的集成

2.3.1 基礎(chǔ)運(yùn)行資料的管理

10kV線路以及變壓器臺(tái)區(qū)、用戶分布等基礎(chǔ)資料均已輸入GIS，都可以在GIS上看到以矢量圖為背景的所有電力設(shè)施的相對(duì)位置及真實(shí)經(jīng)緯度坐標(biāo)。

2.3.2 與客服系統(tǒng)95598集成

集成模塊主要包括故障投訴電話的輸入、投訴電話分析處理、故障信息統(tǒng)計(jì)、停電確認(rèn)、搶修和恢復(fù)、報(bào)表生成等功能模塊。

2.3.3 與營(yíng)銷系統(tǒng)集成

將GIS與客服系統(tǒng)進(jìn)行接口，在客服系統(tǒng)的座席操作界面添加GIS查詢功能。實(shí)現(xiàn)GIS與座席“雙屏切換”功能。首先在GIS系統(tǒng)中預(yù)留字段名稱，用于輸入用戶的電話號(hào)碼。若數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有的，可以待有客戶投訴后進(jìn)行增改。

2.3.4 與集抄系統(tǒng)集成

集抄系統(tǒng)維護(hù)提供對(duì)配電網(wǎng)遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由接口自動(dòng)轉(zhuǎn)入，不必由人工抄錄進(jìn)行地理地圖化處理，在地圖上顯示各項(xiàng)指標(biāo)情況。使理論線損計(jì)算人員省去了這方面的工作量，線路資料的管理更直觀、科學(xué)、快捷，理論線損的計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。

3 結(jié) 語

輸變電地理信息系統(tǒng)將本地區(qū)的地理圖素，以及輸電線路、桿塔和變電所，及其相關(guān)的輸變電設(shè)備進(jìn)行全面的圖形化處理，實(shí)現(xiàn)本地區(qū)電網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)、物理特性的數(shù)字化管理，統(tǒng)一輸變電工作相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，由此將大大提高本地區(qū)輸電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，規(guī)范輸電網(wǎng)的生產(chǎn)規(guī)劃、運(yùn)行管理，通過對(duì)卡倫地區(qū)電網(wǎng)各類實(shí)時(shí)信息、各專業(yè)管理信息的數(shù)據(jù)挖掘、聯(lián)機(jī)分析和綜合統(tǒng)計(jì)，解析出能為各層次管理者提供輔助決策的信息依據(jù)，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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