湖北電網(wǎng)特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)的建設(shè)

汪 冰,劉秀坤

（1.湖北省地圖院，湖北 武漢 430074）

輸電線路是電力輸送的物理通道，對線路運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境的有效掌握一直是生產(chǎn)運(yùn)行單位關(guān)心的問題。本文介紹了建立湖北電網(wǎng)特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方法，通過特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)，創(chuàng)新輸電線路運(yùn)行管理模式，以有效的集中監(jiān)測與管理手段來獲取線路自身運(yùn)行及周邊環(huán)境狀態(tài)。

1 研究內(nèi)容

冰雪、大霧、大風(fēng)、污染、雷電等自然因素是影響輸電線安全運(yùn)行的重要環(huán)境因素。為了能更好地綜合掌握全省這些極端惡劣氣候的主要分布，以便采取相應(yīng)措施防災(zāi)減災(zāi)，保障輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行，建立一個(gè)集中管理全省特殊區(qū)域，提供強(qiáng)大編輯和統(tǒng)計(jì)分析功能，能夠與其他已運(yùn)行系統(tǒng)互通互聯(lián)的信息共享平臺是項(xiàng)目建設(shè)的總體目標(biāo)。

以數(shù)據(jù)庫技術(shù)和可視化技術(shù)為支撐，集中建設(shè)既能滿足湖北省特殊區(qū)域（冰區(qū)、霧區(qū)、風(fēng)區(qū)、污區(qū)和雷區(qū)等）分布信息化需求，又能將湖北省特殊區(qū)域分布圖發(fā)布在電力公司內(nèi)網(wǎng)上，滿足各級單位的業(yè)務(wù)需求的數(shù)字化應(yīng)用平臺。

2 數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理底圖數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，具有空間定位和地理目標(biāo)屬性表達(dá)功能。作為準(zhǔn)確載入專題數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)采用1∶10萬公開版基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要表示水系、居民地、交通、境界、地貌5類基礎(chǔ)地理要素，數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

2.2 專題數(shù)據(jù)

2.2.1 電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)

電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)由空間圖形數(shù)據(jù)和非空間圖形數(shù)據(jù)組成，是湖北電網(wǎng)特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)的重要組成部分。

專題數(shù)據(jù)中的空間圖形數(shù)據(jù)主要包括發(fā)電廠、變電站、交流輸電線路、直流輸電線路、桿塔等內(nèi)容；專題數(shù)據(jù)中的非空間數(shù)據(jù)主要包括省公司直屬單位情況、行政區(qū)劃單位情況、發(fā)電廠情況、發(fā)電裝機(jī)情況、發(fā)電機(jī)計(jì)算參數(shù)情況、變電站(開關(guān)站、換流站)情況、變壓器情況、變壓器參數(shù)、調(diào)相機(jī)、SVC、母線高抗、輸電線路、交流輸電線路計(jì)算參數(shù)、直流輸電線路計(jì)算參數(shù)、全省人口自然地理、年度產(chǎn)經(jīng)指標(biāo)、全省產(chǎn)經(jīng)指標(biāo)、變電站電量、整點(diǎn)負(fù)荷情況、地區(qū)電量、全省電量、全省產(chǎn)業(yè)電量、變電站年度負(fù)荷特性、地區(qū)年度負(fù)荷特性、全省年度負(fù)荷特性、地區(qū)年度負(fù)荷特性指標(biāo)、全省年度負(fù)荷特性指標(biāo)等內(nèi)容。

2.2.2 特殊區(qū)域數(shù)據(jù)

湖北省特殊區(qū)域地圖數(shù)據(jù)作為本系統(tǒng)的主要操作數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段包括冰區(qū)、霧區(qū)、風(fēng)區(qū)、污區(qū)和雷區(qū)等5個(gè)類別的數(shù)據(jù)。根據(jù)提供的區(qū)域類別分級方案、顏色配置方案以及區(qū)域的各種資料制作5個(gè)特殊區(qū)域地圖數(shù)據(jù)。

制作完成的特殊區(qū)域電子地圖將作為本系統(tǒng)的主要操作數(shù)據(jù)，以地理底圖為背景，結(jié)合電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)各級用戶對特殊區(qū)域電子地圖的瀏覽、查詢和分析。

3 系統(tǒng)建設(shè)

系統(tǒng)整體架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3.1 B/S系統(tǒng)

B/S系統(tǒng)需要具有以下功能模塊（見圖3）：地圖瀏覽、圖層管理、地圖操作、信息查詢（由屬性到圖形和由圖形到屬性2個(gè)方面）、上傳下載和幫助中心等功能，同時(shí)系統(tǒng)需要建立訪問PMS和雷電定位系統(tǒng)的功能接口。

圖3 B/S系統(tǒng)模塊圖

3.2 C/S系統(tǒng)

C/S系統(tǒng)需要具有以下功能模塊（見圖4）：地圖瀏覽、圖層管理、地圖操作、數(shù)據(jù)編輯（包括人工繪制或更改刪除特殊區(qū)域和根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)生成特殊區(qū)域）、查詢定位（由屬性到圖形和由圖形到屬性2個(gè)方面）、統(tǒng)計(jì)分析、上傳下載和幫助中心等功能，同時(shí)系統(tǒng)需要建立訪問其他系統(tǒng)的功能接口。

圖4 C/S系統(tǒng)模塊

3.3 電網(wǎng)特殊區(qū)域信息的編輯和統(tǒng)計(jì)功能

3.3.1 特殊區(qū)域信息的編輯

編輯功能主要用于工作人員對數(shù)據(jù)的增加和更新，能根據(jù)最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)生成特殊區(qū)域，完成新特殊區(qū)域的添加和原有特殊區(qū)域信息的更新。具體來說，特殊區(qū)域信息的編輯包括6種：①對現(xiàn)有特殊區(qū)域圖上的特殊區(qū)域等級的編輯；②根據(jù)高程生成特殊區(qū)域（見圖5）；③自定義特殊區(qū)域，即人工繪制新的特殊區(qū)域；④故障點(diǎn)標(biāo)示；⑤故障點(diǎn)影響范圍標(biāo)示；⑥根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)生成特殊區(qū)域。

圖5 高程生成特殊區(qū)域

3.3.2 統(tǒng)計(jì)分析

1）屬性統(tǒng)計(jì)分析。

針對數(shù)值型屬性數(shù)據(jù)如冰區(qū)的厚度，可以計(jì)算各種統(tǒng)計(jì)量，包括最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)方差，并以直方圖、餅圖或折線圖等形式生成統(tǒng)計(jì)圖表。

單值圖可以對某一圖層的某一個(gè)屬性字段（數(shù)值型）作比例符號渲染，并顯示在地圖上。例如，對行政區(qū)劃圖層各行政區(qū)域的覆冰厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如圖6所示，數(shù)據(jù)自創(chuàng)，只為演示效果），圖形的大小代表了各地市的覆冰量。

多值圖可以對指定的某一個(gè)圖層，選擇其多個(gè)屬性字段進(jìn)行比較統(tǒng)計(jì)，有柱狀圖和餅圖2種顯示樣式，并將渲染結(jié)果顯示到地圖上。例如，對行政區(qū)劃圖層各行政區(qū)域的年平均覆冰厚度和歷史最大厚度2個(gè)字段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如圖7所示，虛擬數(shù)據(jù)），圖形的大小代表了各地市的覆冰量。

圖7 多值圖統(tǒng)計(jì)

獨(dú)立圖表可以對某一圖層的多個(gè)屬性字段進(jìn)行獨(dú)立圖表統(tǒng)計(jì)，有柱狀圖、餅圖、折線圖3種顯示形式，在設(shè)置了樣式和X軸及顯示字段后，添加標(biāo)題，點(diǎn)擊生成就可以生成圖表。例如，對冰區(qū)分布圖層各特殊區(qū)域(A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū))的歷史最大覆冰厚度和年平均覆冰厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如圖8所示，虛擬數(shù)據(jù)），柱體的高度代表覆冰的厚度。

圖8 獨(dú)立圖表統(tǒng)計(jì)

2）單區(qū)域線路分段著色統(tǒng)計(jì)。此功能的單區(qū)域指的是冰區(qū)、雷區(qū)、霧區(qū)、污區(qū)、風(fēng)區(qū)等特殊區(qū)域中的1種。用戶啟動(dòng)單區(qū)域線路分段統(tǒng)計(jì)功能，選擇基于哪個(gè)區(qū)域進(jìn)行線路分段著色，如選擇冰區(qū)，然后在地圖窗口內(nèi)選擇一條線路，系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算該線路所經(jīng)過各冰區(qū)內(nèi)的長度，并根據(jù)所在冰區(qū)的顏色分段著色。

圖9 單區(qū)域線路分段著色統(tǒng)計(jì)

3）多區(qū)域疊置線路統(tǒng)計(jì)。用戶啟動(dòng)多區(qū)域疊置線路統(tǒng)計(jì)功能，在對話框中選擇多區(qū)域中包含的區(qū)域，然后選擇一條線路，點(diǎn)擊開始統(tǒng)計(jì)按鈕，系統(tǒng)會自動(dòng)把線路上哪些段是多區(qū)域疊置的信息以數(shù)據(jù)表格的形式呈現(xiàn)，并提供下載該數(shù)據(jù)的功能。表格的表現(xiàn)形式及疊置計(jì)算結(jié)果的表現(xiàn)形式由合作雙方討論后，定制規(guī)范。

圖10 多區(qū)域疊加線路統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 語

湖北電網(wǎng)特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)以特殊區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)載體，以地理信息成果為基礎(chǔ)，繪制湖北電網(wǎng)冰區(qū)、霧區(qū)、風(fēng)區(qū)、污區(qū)、雷區(qū)等特殊區(qū)域分布圖形和每條220 kV及以上輸電線路（段）特殊區(qū)域圖形的分級和劃分，具有對220 kV及以上輸電線路（段）特殊區(qū)域?yàn)g覽、縮放、漫游、查詢和統(tǒng)計(jì)功能，并對運(yùn)行中的各類故障進(jìn)行圖像標(biāo)識和統(tǒng)計(jì)。湖北電網(wǎng)特殊區(qū)域信息管理系統(tǒng)有效促進(jìn)了電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)管理、電網(wǎng)調(diào)度的信息共享，大大提高了運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)管理的精細(xì)化水平。

[1]明祖濤.數(shù)字電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺建設(shè)規(guī)劃［J］.電力勘測設(shè)計(jì)，2003(1):78-80

[2]夏勇軍,蘇昊,胡剛,等.數(shù)字化電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)框架［J］.湖北電力，2007(6):1-4

[3]徐兵,王晗.基于GIS的城市數(shù)字交通管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2005(12):18-20，44

[4]郟琳,陸明怡.電網(wǎng)空間資源管理系統(tǒng)初步應(yīng)用［J］.電力信息化，2004(10):60-63

[5]熊志全.數(shù)字化電網(wǎng)模型［J］.電力信息化，2005(5):83-85