電力地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

【摘要】隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，大量的相關(guān)電力數(shù)據(jù)需要工作人員進(jìn)行處理。尤其是配電網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以對(duì)電網(wǎng)的信息進(jìn)行詳細(xì)的整理。配電網(wǎng)的所有信息幾乎都與地理環(huán)境有關(guān)，因此，采用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)可以很好的對(duì)其進(jìn)行管理和維護(hù)，其備受各電力系統(tǒng)的青睞。

【關(guān)鍵詞】電力；配電網(wǎng)；地理信息系統(tǒng)；應(yīng)用

1、前言

電力系統(tǒng)與人民的生活和國(guó)家的發(fā)展息息相關(guān)，提高電能質(zhì)量、提升供電系統(tǒng)的可靠性、為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)是電力系統(tǒng)一直奉行的宗旨。配電網(wǎng)在電能和用戶之間搭建了一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且成為了電網(wǎng)供應(yīng)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。

在城市中，配電網(wǎng)擁有著及其復(fù)雜的、縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)空間。以往的的配電網(wǎng)信息、線路路徑、相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控和用戶的檔案資料主要依靠配電專職人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理，很難實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，并且資料也容易出現(xiàn)丟失和損毀的現(xiàn)象，如果遇到應(yīng)急情況時(shí)，也很難準(zhǔn)確的查找相關(guān)資料，嚴(yán)重阻礙了工作的進(jìn)程。因此，為了更好的保存資料和處理應(yīng)急事件，必須創(chuàng)建一套先進(jìn)、合理的管理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)科研人員長(zhǎng)時(shí)間的研究，發(fā)明出了一套全新的管理系統(tǒng)，即地理信息系統(tǒng)（GIS），其可以對(duì)大量電網(wǎng)信息進(jìn)行科學(xué)管理，并逐漸成為了配電網(wǎng)系統(tǒng)的首選系統(tǒng)。

2、地理信息系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

如今的地理信息系統(tǒng)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，其可以實(shí)現(xiàn)信息的采集、管理、存儲(chǔ)、分析和處理，是一種介于空間科學(xué)、信息科學(xué)和地球科學(xué)之間的重要科學(xué)技術(shù)，其與計(jì)算機(jī)技術(shù)很好的結(jié)合在一起，并對(duì)地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的處理，很好的促進(jìn)了配電網(wǎng)絡(luò)的管理和規(guī)劃。地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃、信息管理、環(huán)境維護(hù)和資源管理等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)的基本特點(diǎn)如下：

（1）GIS能夠?qū)?shù)據(jù)資源進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)化、類別化和規(guī)格化管理，保證其更好的對(duì)自然資源、社會(huì)資源和環(huán)境資源進(jìn)行分析和對(duì)比，更好的滿足計(jì)算機(jī)輸入及輸出的要求。（2）GIS雖然和數(shù)據(jù)庫(kù)密切相關(guān)，但是他們之間還是存在著較大的區(qū)別。GIS系統(tǒng)中的所有信息資源都與其空間位置密切相關(guān)，并且相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)包括其對(duì)應(yīng)的位置信息。GIS數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)和存儲(chǔ)信息的主要手段是依靠地理參照來(lái)完成的。（3）其不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢和檢索，同時(shí)也可以對(duì)圖形信息進(jìn)行查詢和檢索。并且GIS也可以實(shí)現(xiàn)列表繪圖和統(tǒng)計(jì)計(jì)算等功能。必要的時(shí)候還可以通過(guò)GIS在指定范圍內(nèi)對(duì)所需的圖形和信息進(jìn)行查詢，提供所需的空間分布數(shù)據(jù)。（4）GSI具有多種先進(jìn)功能，其除了被看作軟件和硬件外，還可以被看作是一個(gè)過(guò)程。在地理信息系統(tǒng)中，相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入、分析和存儲(chǔ)被GIS進(jìn)行專門的決策和研究。然而，當(dāng)GIS被簡(jiǎn)單的看作軟件和硬件時(shí)，其在綜合決策方面將會(huì)起不到應(yīng)有的作用，因此，全面分析和應(yīng)用GIS的功能極其重要。

3、地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的必要性和條件

地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的必要性主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

一是，隨著我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們對(duì)電網(wǎng)體系的要求也開(kāi)始逐漸提升了，為了給用戶提供更可靠的用電質(zhì)量，必須將地理信息系統(tǒng)更好的應(yīng)用到輸電網(wǎng)絡(luò)中，尤其是配電網(wǎng)中。

二是，由于國(guó)內(nèi)外不同的輸電網(wǎng)絡(luò)及配電器所需要的GIS是有差別的，從而導(dǎo)致其之間的管理成本和工作效率存在較大的差別。對(duì)于小于或等于10kV的配電系統(tǒng)，以往那些傳統(tǒng)粗放的信息管理模式已經(jīng)不能很好的適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，亟需研發(fā)出一套先進(jìn)的管理系統(tǒng)來(lái)對(duì)其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，這是地理信息系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了。

三是，未來(lái)的時(shí)代是屬于信息技術(shù)的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化電網(wǎng)管理的建立是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。GIS在配電網(wǎng)中的應(yīng)用很好的滿足了上述要求。因此，地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用就有了一定的必要性。

地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的條件主要有：一是，地理信息系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)存在了成功的實(shí)例。二是，計(jì)算機(jī)技術(shù)在所有成員中得到了普及，其為GIS的實(shí)施提供了先決的條件。三是，近幾年來(lái)，由于地理信息系統(tǒng)的高速發(fā)展，人們對(duì)其的認(rèn)識(shí)有了普遍的提高，人們認(rèn)識(shí)到地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

4、GIS在配電網(wǎng)中的基本功能和應(yīng)用范圍

4.1GIS在配電網(wǎng)中的基本功能

地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的基本功能主要有對(duì)模型的分析和空間的分析，其需要系統(tǒng)中運(yùn)算功能給予支持，并通過(guò)專門的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。GIS在配電網(wǎng)中的分析功能主要有對(duì)電網(wǎng)信息的查詢、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和檢索等。GIS在配電網(wǎng)中的核心功能是空間分析，這也是GIS系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別?？臻g分析主要包括緩沖區(qū)分析、空間集合的分析、疊置分析以及拓?fù)淇臻g查詢等。GIS中模型的分析主要是借助相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。

4.2GIS在配電網(wǎng)中應(yīng)用的范圍

GIS最初起源于60世紀(jì)60年代，到目前為止其在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)的發(fā)展也需要GIS系統(tǒng)的支持，并且不同的行業(yè)對(duì)GIS系統(tǒng)的要求是不一樣的，因此，我們要做到具體情況具體分析，爭(zhēng)取為電力系統(tǒng)的發(fā)展提供一套全新的、適當(dāng)?shù)牡乩硇畔⑾到y(tǒng)。GIS在配電網(wǎng)中的能夠清楚的將變電站、短路器、桿塔、線路、隔離開(kāi)關(guān)以及用戶信息等分層進(jìn)行顯示。GIS在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠很好的實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并有效的滿足配電網(wǎng)應(yīng)用分析軟件的需求。地理信息系統(tǒng)能夠進(jìn)行理論線損、短路等的計(jì)算，并對(duì)一些復(fù)雜的輻射狀配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述。因此，GIS能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)中大量的電網(wǎng)信息進(jìn)行綜合處理，提高了電網(wǎng)的輸電效率。

5、GIS在配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理

GIS在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠?qū)ο嚓P(guān)信息圖形進(jìn)行直觀、靈活的表示，并可以對(duì)配網(wǎng)信息進(jìn)行查詢。地理信息系統(tǒng)要求對(duì)電網(wǎng)中的各種相關(guān)信息進(jìn)行分層儲(chǔ)存，為圖形的處理、分析提供可靠的數(shù)據(jù)，其還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖移動(dòng)、縮放和定位，這些只屬于GIS系統(tǒng)的基本功能。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，各類實(shí)體之間存在各式各樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的電壓等級(jí)，可以為實(shí)體定義一個(gè)分層的結(jié)構(gòu)。依據(jù)輸電網(wǎng)絡(luò)中電能的分配、輸送和使用上來(lái)看，其更像一個(gè)輻射狀或樹(shù)枝狀的結(jié)構(gòu)。GIS一般是建立在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之上的，電網(wǎng)中所有的數(shù)據(jù)庫(kù)模型都必須很好的反映出電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上。

配電網(wǎng)的基本構(gòu)造包括實(shí)體、屬性和聯(lián)系。其中實(shí)體主要是指應(yīng)用體中的客觀事物，屬于一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。例如：電網(wǎng)中的輸電線路、配電變壓器等。同種類型的實(shí)體組合在一起就構(gòu)成了實(shí)體類，各類實(shí)體和實(shí)體類之間是存在相互聯(lián)系的，例如，用電負(fù)荷和配電變壓器之間存在的供給關(guān)系。屬性一般是對(duì)實(shí)體的特征進(jìn)行描述，例如變壓器的編號(hào)、名稱、生產(chǎn)日期以及容量范圍等屬性信息。聯(lián)系在配電網(wǎng)中也是普遍存在的，其中存在最多的就是一對(duì)一和多對(duì)多的聯(lián)系。各種信息根據(jù)實(shí)體的不同而進(jìn)行不同的取舍，并且與基本信息很好的聯(lián)系在了一起，使他們之間實(shí)現(xiàn)了很好的連接和約束。

6、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的快速發(fā)展，可以有效的提升配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性，充分發(fā)揮配電網(wǎng)的功能，盡可能減少停電時(shí)間和范圍，給廣大用戶提供一個(gè)高質(zhì)量的用電服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王超，楊鴻斌.GIS在供電公司配電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008（21）.

[2]李勛，龔慶武.智能配電網(wǎng)體系探討[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011（8）.

[3]樸在林，張曉明，趙雪瑩.三維配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010（4）.