電力規(guī)劃設(shè)計 GIS平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】對當(dāng)前電力規(guī)劃設(shè)計業(yè)務(wù)提出一整套信息化的總體設(shè)計和實現(xiàn)思路，研究開發(fā)了電力規(guī)劃設(shè)計GIS平臺，可實現(xiàn)電力規(guī)劃、輸電設(shè)計等功能。通過本平臺提供的技術(shù)與資源，滿足電力規(guī)劃設(shè)計的核心業(yè)務(wù)需求，完善電力規(guī)劃設(shè)計的工作體系，支撐更加深入地開展電網(wǎng)業(yè)務(wù)的研究。

【關(guān)鍵詞】電力規(guī)劃設(shè)計；GIS平臺；設(shè)計

電力配網(wǎng)作業(yè)是社會生產(chǎn)生活中一個最為主要的部分，其主要作用是面對用戶進(jìn)行電力變壓以保證正常的供電活動。使電力具備商品屬性就取決于電力配網(wǎng)調(diào)度工作在其中的協(xié)調(diào)作用，其所存在的重要性和維系人民日常生活和生產(chǎn)活動的必要性得意充分體現(xiàn)。而隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)步，對于電力的需求日益加大，電網(wǎng)配置也趨于復(fù)雜。線路的逐漸增多導(dǎo)致電力配線呈現(xiàn)出復(fù)雜和變化頻繁的不利現(xiàn)象。而在在國家發(fā)展方向上對與電力配網(wǎng)的管理和發(fā)展較不重視導(dǎo)致其管理水平一直處于相對低下的狀況。還有一個方面則是由于大多電力配網(wǎng)的信息資源管理還處于圖紙儲存和展示的階段，其很難保證資源的實時性和先進(jìn)性，對于相關(guān)數(shù)據(jù)的研究也產(chǎn)生了很大的阻礙。為此目前的電力配網(wǎng)管理上很難實現(xiàn)合理科學(xué)的管理結(jié)構(gòu)。

在隨著自動化在我國的不斷發(fā)展和在各個領(lǐng)域的積極應(yīng)用，而且隨著用戶需求的不斷提高和社會發(fā)展的要求。急需要對目前的電力配網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行革新性的改進(jìn)和發(fā)展，利用先進(jìn)技術(shù)提高管理模式的自動化水平和科學(xué)性。這對于未來的各領(lǐng)域發(fā)展和社會生活水平的提高有著很大的推動性作用。本文則研究在目前的技術(shù)水平下，GIS平臺在電力配網(wǎng)中的應(yīng)用是實現(xiàn)其適應(yīng)各種要求。

1、電力規(guī)劃設(shè)計GIS平臺的設(shè)計

1.1系統(tǒng)的總設(shè)計方案

在目前的應(yīng)用水平當(dāng)中，我國對于GlS平臺的使用方法主要體現(xiàn)在兩種方式上。第一種則是在GIS平臺上直接開發(fā)出應(yīng)用在電力配網(wǎng)調(diào)度方面的管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以直接將所收集到的實時信息和數(shù)據(jù)直接在GIS平臺顯示出來。而第二種方法則是以電力配網(wǎng)管理系統(tǒng)為主體，開發(fā)出一種GIS特性的工具，以此來強化電力配網(wǎng)管理系統(tǒng)，使其具備更為先進(jìn)和科學(xué)的功能，使其可以具備獨立的實時圖像顯示和儲存管理錢力。而這兩種使用方式都存在相應(yīng)的缺點。以GIS為主體的管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是很好，不能滿足電力系統(tǒng)中的二次安全防護(hù)的要求。而以管理系統(tǒng)為主體的模式中這種系統(tǒng)設(shè)立在總的管理結(jié)構(gòu)當(dāng)中在獲取現(xiàn)場實施情況上存在著一些困難，在時效性方面存在缺點而且在長期維護(hù)上也很困難。

面對以往的應(yīng)用模式中存在的優(yōu)缺點進(jìn)行整合分析和考量，本文將研究利用商業(yè)用途的GIS平臺作為整個點力配網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺，利用此為基礎(chǔ)設(shè)計一中獨立于其他模式下的GIS配電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)。其中存在的數(shù)據(jù)本身都出自于GIS平臺中所儲存的數(shù)據(jù)，而在應(yīng)用和調(diào)取上又獨立與GIS平臺，這樣就可以實現(xiàn)對于本身的數(shù)據(jù)信息以根據(jù)現(xiàn)場狀況和實際數(shù)據(jù)的展示來進(jìn)行更改和校驗，使得整體的數(shù)據(jù)庫一直處于較為先進(jìn)和實時的狀態(tài)下。這種模式體現(xiàn)出系統(tǒng)的靈潘性和安全性也表現(xiàn)出其所具備的科學(xué)和實時性。利用圖1來顯示新系統(tǒng)中電力配網(wǎng)管理和GIS的關(guān)系模式。這種總體設(shè)計方案在理論上可以實現(xiàn)在電力配網(wǎng)調(diào)度管理模式當(dāng)中所應(yīng)具備的圖像數(shù)據(jù)資源管理的需求，也可以面對實時變化的電網(wǎng)現(xiàn)況進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和相應(yīng)的更改，并且在發(fā)生故障的時候可以做到實時分析和顯示并且提供較為安全和科學(xué)的解決方案。也為目前的點力配網(wǎng)調(diào)度管理做到了無紙化全計算機(jī)管理模式，提高了自動化和先進(jìn)性，提高了整體的工作效率和人力資源成本。

1.2系統(tǒng)的功能設(shè)計

首先在數(shù)據(jù)庫和建模的設(shè)計上，將電力網(wǎng)配置的地理圖和單線圖等相關(guān)的數(shù)據(jù)利用GIS平臺中的文件格式生成功能進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)化，并且以XML格式儲存在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，利用電力配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行接口模式的連接實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部信息的實時提取和分析。再提取后將所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果通過管理系統(tǒng)中的圖像軟件和顯示功能直觀的顯示出來并且智能儲存。而且這種接口可以做到管理人員對線路中的各設(shè)備運轉(zhuǎn)做出調(diào)整和改變的橋梁。

其次是在實時監(jiān)控方面的設(shè)計功能。這主要是進(jìn)行電網(wǎng)運行時所需要的狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備情況的查詢工作。利用此系統(tǒng)做到對各設(shè)備和環(huán)節(jié)接線模式的監(jiān)控和調(diào)度工作，并且回報實時狀況。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)的回報來供管理人員分析現(xiàn)場情況以及提供解決方案。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)利用此系統(tǒng)可以進(jìn)行自行的分析并且生成最為合理的電網(wǎng)線路配置結(jié)構(gòu)。根據(jù)電力系統(tǒng)中所有的設(shè)備關(guān)聯(lián)和設(shè)備的開關(guān)狀況形成一個電氣連通判斷，運用這些收集到的信息和數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果給顯示界面層一個顯示依據(jù)。此外可以自行生成電路配置結(jié)構(gòu)的模型，在進(jìn)行模凝運行的過程中分析最佳的配置路線，為更高要求的用戶和相關(guān)單位提供更為科學(xué)的電路調(diào)配方案。

而在軟件使用和用戶端的設(shè)計上應(yīng)用電網(wǎng)潮流計算和安全分析功能，以及各種負(fù)載情況的和故障損壞計算功能。這些可以為調(diào)度人員提供一個較為詳細(xì)和專項的數(shù)據(jù)支持以此來進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。不斷地進(jìn)行電路優(yōu)化和電網(wǎng)配電安全輸送。為整個電力配網(wǎng)調(diào)度管理工作提供直觀的數(shù)據(jù)支持。而在通過以上的整體系統(tǒng)內(nèi)部功能開發(fā)延伸出將其融入到計算機(jī)輔助生成當(dāng)中，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各種維修維護(hù)和調(diào)度工作，保證各個設(shè)備間的穩(wěn)定運行和整個調(diào)度管理中的科學(xué)安全性質(zhì)。

2、系統(tǒng)實現(xiàn)與功能

2.1系統(tǒng)實現(xiàn)

遵循企業(yè)總體架構(gòu)、SOA、插件式集成框架等思想和內(nèi)容，采用面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計方法，建設(shè)一套一體化平臺，并建設(shè)各類公共服務(wù)（如數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)、身份驗證服務(wù)、GIS服務(wù)等）。強化對系統(tǒng)各項應(yīng)用服務(wù)的監(jiān)控，實現(xiàn)服務(wù)狀態(tài)監(jiān)控、服務(wù)維護(hù)等工作。平臺建設(shè)過程中，各模塊功能獨立卻又相互配合，共同為指定階段的系統(tǒng)規(guī)劃、輸變電設(shè)計等業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐，完成業(yè)務(wù)流的配合實現(xiàn)。各模塊通過統(tǒng)一規(guī)劃對各階段數(shù)據(jù)內(nèi)容的維護(hù)輔助實現(xiàn)業(yè)務(wù)間數(shù)據(jù)流的貫通和數(shù)據(jù)共享，通過與管理過程的配合，對數(shù)據(jù)和內(nèi)容的流轉(zhuǎn)進(jìn)行過程控制。平臺的開發(fā)工具選用MicrosoftVisualStudio2010；數(shù)據(jù)庫軟件采用Oracle11g；對于和地圖相關(guān)的二維功能開發(fā)采用ArcGIS組件；對于三維部分的開發(fā)采用AnGeoUniscope客戶端開發(fā)包。

2.2系統(tǒng)功能

電力規(guī)劃設(shè)計GIS平臺包括二三維基本功能、系統(tǒng)規(guī)劃、輸變電設(shè)計、系統(tǒng)管理及功能配置、數(shù)據(jù)管理與維護(hù)等多個功能模塊，每個大功能模塊根據(jù)業(yè)務(wù)不同又細(xì)分系統(tǒng)功能類及子業(yè)務(wù)功能。功能模塊如圖所示。

二三維基本功能實現(xiàn)二維地圖的基本功能，包括地圖瀏覽、元素創(chuàng)建、要素量算等功能；實現(xiàn)三維場景的基本功能，包括數(shù)據(jù)加載、三維瀏覽、三維空間分析等功能；系統(tǒng)規(guī)劃模塊主要功能包含電力發(fā)展咨詢、網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計、規(guī)劃輔助決策、規(guī)劃成果管理等多個方面的內(nèi)容；輸變電設(shè)計模塊具備前期選線、選址、輔助施工圖設(shè)計、三維展示、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)字化移交的功能；系統(tǒng)管理及功能配置實現(xiàn)對系統(tǒng)中所有用戶、角色和權(quán)限、操作日志、插件、界面、系統(tǒng)參數(shù)等的管理與配置；數(shù)據(jù)管理與維護(hù)模塊整合基礎(chǔ)地理信息、專題數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、勘測數(shù)據(jù)等內(nèi)容，在可視化平臺上以表格、圖形、文字等多種方式直觀地展示數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新功能，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

3、未來的應(yīng)用展望

GIS技術(shù)伴有軟硬件的拓展，便于解析電網(wǎng)配備的三維空間。從長久發(fā)展看，電力云平臺填補了舊式架構(gòu)的二維平臺，這種基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)了更精準(zhǔn)的三維場景。傳統(tǒng)流程的數(shù)值解析阻礙了成效的提升，云平臺消除了這一弊病。構(gòu)建了三維場景，解析了距離更長的送電線路，通視分析擁有了實時性。電網(wǎng)分析配備了GIS創(chuàng)設(shè)的新算法，適合了計算網(wǎng)內(nèi)的潮流、運算線路阻抗、解析線損等。

分布式的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)借助GIS平臺可以緩存。分布式緩存擁有新時期內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢，考慮到用戶常態(tài)的運用習(xí)慣。適當(dāng)調(diào)配了分布式現(xiàn)有的內(nèi)存，緩存命中率將會變得更高。此外，預(yù)先獲取數(shù)據(jù)、緩存某些電力數(shù)據(jù)都可協(xié)助用戶減低傳輸之中的延遲。云平臺依循了現(xiàn)存請求，推測得出未來即將設(shè)定的某一請求，取回這些數(shù)據(jù)而后放置于緩存中。

結(jié)語：

建設(shè)電力規(guī)劃設(shè)計GIS平臺，可借助GIS技術(shù)實現(xiàn)電力規(guī)劃設(shè)計中的數(shù)據(jù)、信息和應(yīng)用的一體化。該平臺以信息化為依托，以創(chuàng)新為動力，以技術(shù)與生產(chǎn)結(jié)合為主要形式，將傳統(tǒng)電力規(guī)劃設(shè)計方法和新技術(shù)融為一體，整合設(shè)計院現(xiàn)有的各類平臺和資源，將優(yōu)秀的電力規(guī)劃設(shè)計方法與理念融入數(shù)字化工作流程，打造出專業(yè)的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計等業(yè)務(wù)的信息化和數(shù)據(jù)、內(nèi)容、流程的協(xié)同與貫通，提高設(shè)計工作的宏觀性、全面性和效率性，進(jìn)一步提升設(shè)計院為政府部門提供高端咨詢服務(wù)的能力。