地理信息系統(tǒng)在電力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

常州供電公司

摘要：目前在電力系統(tǒng)中GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，地理信息系統(tǒng)結(jié)合電網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)構(gòu)成了電力信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在電網(wǎng)運(yùn)行中起到非常重要的輔助決策作用。本文首先分析了系統(tǒng)建設(shè)需求及建設(shè)目標(biāo)，然后詳細(xì)闡述了地理信息系統(tǒng)在電力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，最后分析了系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及解決方法。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；電力設(shè)計(jì)；硬件環(huán)境；數(shù)據(jù)庫(kù)；平臺(tái)

一、系統(tǒng)建設(shè)需求及建設(shè)目標(biāo)

（一）建設(shè)需求

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)用電負(fù)荷日益增長(zhǎng)，電源與電網(wǎng)的關(guān)系日趨復(fù)雜，電網(wǎng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)較以往任何時(shí)期都更為困難，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)手段已經(jīng)難以適應(yīng)目前電網(wǎng)生產(chǎn)建設(shè)和發(fā)展的需要。建設(shè)一個(gè)基于全廣西的電網(wǎng)設(shè)計(jì)GIS 系統(tǒng)對(duì)整個(gè)廣西電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)將有很大的幫助，是地理信息系統(tǒng)在電力行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)突破。合理利用 GIS 系統(tǒng)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)分析的拓?fù)涔δ?，?lái)處理電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的相關(guān)信息，不僅極大地方便規(guī)劃、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理，提高設(shè)計(jì)人員的效率和降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)規(guī)劃和設(shè)計(jì)將更直觀、更具有交互性，規(guī)劃設(shè)計(jì)的電網(wǎng)將更科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、節(jié)能降耗。

（二）建設(shè)目標(biāo)

電網(wǎng)設(shè)計(jì) GIS 系統(tǒng)把所有的電網(wǎng)工程數(shù)據(jù)（包括外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)）保存在系統(tǒng)中，并將這些信息在地圖上直觀的顯示，提供電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)、變電站選址設(shè)計(jì)等可研初設(shè)功能，在系統(tǒng)中初設(shè)一條新的線路、通信線或變電站時(shí)，周邊的地理情況和電網(wǎng)情況均一目了然，省去很多重復(fù)外業(yè)踏勘的工作，使可研初設(shè)更具有全局性，也能最大程度的避免了設(shè)計(jì)方案的修改。

二、地理信息系統(tǒng)在電力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力設(shè)計(jì)應(yīng)用的環(huán)境的配置原則

對(duì)于地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用，系統(tǒng)環(huán)境的正確選擇起著舉足輕重的作用。因此，應(yīng)該在滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要求的首要條件的同時(shí)，最大限度的選擇那些性能非常高和穩(wěn)定性非常好的各種設(shè)備和軟件，為了能夠使地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用中保持穩(wěn)定的性能和較好的可靠性，系統(tǒng)的環(huán)境配置原則必須滿足下列的條件：

第一，運(yùn)行非常穩(wěn)定，具有非常高的性能，能夠達(dá)到非常高的效率；第二，具備非常強(qiáng)的與局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)進(jìn)行連接的能力；第三，具有較高的兼容性以及較高的性價(jià)比；第四，可擴(kuò)展性非常強(qiáng)，能夠保證設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間不間斷的使用；第五，安全性非常好，能夠?yàn)橄到y(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全提供良好可靠的保障。

（二）地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力設(shè)計(jì)中應(yīng)用的硬件環(huán)境

通常情況下，因?yàn)榉?wù)器必須為大量用戶的請(qǐng)求提供服務(wù)，而且一般來(lái)說(shuō)，這些大量用戶的請(qǐng)求通常是在同一時(shí)間發(fā)生的，因此，應(yīng)該使用配置非常高的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器。對(duì)于客戶端來(lái)說(shuō)，因?yàn)閮H僅用來(lái)執(zhí)行一些簡(jiǎn)單工作，例如，數(shù)據(jù)的查詢等，因此，沒(méi)有必要使用高檔計(jì)算機(jī)。通過(guò)配置比較低的計(jì)算機(jī)就能夠非常好地完成基本的操作。應(yīng)該重視的是，由于客戶端主要是作為瀏覽器來(lái)進(jìn)行使用，因此，顯示器的選擇適當(dāng)與否對(duì)于瀏覽效果的好壞起著舉足輕重的作用，應(yīng)該選擇質(zhì)量非常好的顯示器，有利于理想的查詢效果的獲得。

（三）地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力設(shè)計(jì)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和軟件環(huán)境

對(duì)于地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件環(huán)境的配置也是非常關(guān)鍵的。地理信息系統(tǒng)必須訪問(wèn)非常多的數(shù)據(jù)，才能夠?qū)崿F(xiàn)特有的功能，尤其是在進(jìn)行空間分析和顯示時(shí)，也是要必須訪問(wèn)非常多的數(shù)據(jù)的，這要求軟件環(huán)境以及網(wǎng)絡(luò)的暢通性必須是良好的。在選擇網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)，為了達(dá)到地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的要求，必須保證能夠提供足夠的帶寬。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由各種網(wǎng)絡(luò)部件組成，例如：路由器、橋、調(diào)制解調(diào)器、HUB等，另外還要選擇某種協(xié)議，例如：TCP/IP，IPX等等。

（四）地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要功能模塊

1.地圖管理功能模塊

實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖的編輯功能，實(shí)現(xiàn)非常大的圖庫(kù)的管理功能，包括圖件的矢量化、圖件的多種格式之間的靈活方便的轉(zhuǎn)換、地圖、分析圖等圖形圖像的繪制和誤差的矯正、圖幅的無(wú)縫拼接、投影變換等功能；

2.輔助做圖功能模塊

能夠?qū)崿F(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的有效可靠管理，及時(shí)方便的將整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)直觀形象地構(gòu)造出來(lái)，設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)元素對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，提供各種各樣的豐富有力的網(wǎng)絡(luò)輸入手段。一方面，能夠提供方便快捷的手動(dòng)輸入方式，另一方面，也采取了外掛數(shù)據(jù)庫(kù)的方式進(jìn)行大批量的數(shù)據(jù)的輸入工作，電力企業(yè)的信息錄入功能的實(shí)現(xiàn)變得非常方便；

3.設(shè)備管理功能模塊

能夠通過(guò)多種輔助工具的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有的基本臺(tái)帳數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的有效管理，能夠?qū)崿F(xiàn)模糊地名定位，在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行區(qū)域的劃定，實(shí)現(xiàn)設(shè)備類型的指定，完成檢索條件的構(gòu)造，對(duì)于指定的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)快速的尋找，實(shí)現(xiàn)在線路上模擬掛牌操作的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線路中現(xiàn)有的掛牌進(jìn)行檢索的功能，實(shí)現(xiàn)圖形和報(bào)表的打印功能，使電力企業(yè)員工的工作效率達(dá)到大幅度的提高；

4.電網(wǎng)分析功能模塊

能夠?qū)崿F(xiàn)輔助決策的功能，在系統(tǒng)中已經(jīng)存在的電網(wǎng)圖上，能夠?qū)崿F(xiàn)拉閘停電分析、阻抗計(jì)算、可靠性計(jì)算，提供給決策者科學(xué)的依據(jù)進(jìn)行方案的準(zhǔn)確制定。例如，根據(jù)拉閘停電范圍分析，能夠準(zhǔn)確制定出拉閘停電范圍的方案。

（五）電氣計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)估環(huán)節(jié)

通過(guò)對(duì)備選方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最優(yōu)方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較主要包括電氣計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)估。電氣計(jì)算只起校驗(yàn)作用，主要包括潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、短路電流計(jì)算等，以校驗(yàn)方案中節(jié)點(diǎn)電壓水平、對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及確定斷路器的開(kāi)斷容量。經(jīng)濟(jì)評(píng)估主要包括對(duì)各方案總投資的估算比較和評(píng)估投資規(guī)模對(duì)電價(jià)的影響。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估時(shí)，要利用到一些當(dāng)前經(jīng)濟(jì)參數(shù)，如利率、電價(jià)水平等。由于電網(wǎng)建設(shè)投資和地理地形信息是緊密相關(guān)的，在不同地形上不同走向的站點(diǎn)和線路的投資有較大差異，因此考慮地理信息數(shù)據(jù)能夠在電網(wǎng)規(guī)劃階段就得到精確的經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，并且能夠在工程選站、選線階段為技術(shù)人員提供輔助，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化選站、選線創(chuàng)造條件。

三、系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及解決方法

（一）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

對(duì)各種空間參照系不一樣的不同類型的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入導(dǎo)出、配置、修改、元數(shù)據(jù)編輯等功能。ESRIArcGIS開(kāi)發(fā)軟件中提供了全面的空間參照系等開(kāi)發(fā)組件，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能時(shí)可以直接利用。

（二）元數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要充分考慮通用性、專用性及互操作性

在系統(tǒng)中應(yīng)提供元數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽與下載功能，以圖形化的地圖為載體，將各類數(shù)據(jù)文件以區(qū)塊的方式顯示在地圖上，讓用戶可以直觀、快速地操作需處理的數(shù)據(jù)。

（三）線路設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)將設(shè)計(jì)的坐標(biāo)、轉(zhuǎn)角度數(shù)、緩沖區(qū)等顯示

在系統(tǒng)中可以預(yù)先將基本的輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范固化到系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算，這樣在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的過(guò)程中不需要再人工的進(jìn)行計(jì)算。

（四）用戶權(quán)限和下載審批流程設(shè)計(jì)

由于平臺(tái)的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一管理，也牽涉到測(cè)繪數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)的保密性問(wèn)題，所以需要嚴(yán)格控制權(quán)限。在設(shè)計(jì)審批流程中，既要達(dá)到整體控制的目的，又不能

讓設(shè)計(jì)人員覺(jué)得審批流程太繁瑣而不想使用該系統(tǒng)。權(quán)限分配應(yīng)按照各專業(yè)進(jìn)行分配，各自獨(dú)立，由專業(yè)部門領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行審批下載等操作，涉及到大面積的數(shù)據(jù)的修改和下載應(yīng)該設(shè)置部門分管領(lǐng)導(dǎo)審批流程。

結(jié)語(yǔ)

綜上，目前，地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用雖然在迅速發(fā)展，使電力企業(yè)員工的工作效率達(dá)到大幅度的提高，為電力企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益。但是，在數(shù)據(jù)質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性等方面，仍然存在一些問(wèn)題，有必要制定出適合我國(guó)自身的電力企業(yè)地理信息系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。必須進(jìn)一步完善和發(fā)展地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，才能夠有效地對(duì)電力企業(yè)進(jìn)行全方位、全過(guò)程、全員的管理與控制從而達(dá)到提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙重效果。本文對(duì)地理信息系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，以期對(duì)為相關(guān)人士提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈立勇. 電力地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 地礦測(cè)繪. 2008（01）

[2]王宇，王東. 地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用[J]. 黑龍江電力. 2007（05）

[3]魏俊鋒.基于GIS的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J]. 廣東電力. 2007（05）