數(shù)字化背景下電網(wǎng)信息系統(tǒng)的應(yīng)用

楊文呈 楊燦東

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局 云南省臨滄市 677000）

依據(jù)電網(wǎng)信息系統(tǒng)的發(fā)展角度來(lái)看，配電體系是其能夠運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，而這也是電力能夠正常生產(chǎn)和輸送的必不可少的條件。因此電力運(yùn)輸過(guò)程的配電系統(tǒng)的管理工作就顯得尤為重要。社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域?qū)εc電力使用的需求逐步提高，這就讓當(dāng)下的傳統(tǒng)電力管理方式，與電力安全系統(tǒng)不斷擴(kuò)展的需求不能相適應(yīng)。最近幾年，電力市場(chǎng)經(jīng)過(guò)了翻天覆地的變化，正是這種巨變不斷促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的信息化程度不斷向前發(fā)展，因此有很多電力企業(yè)將GIS 技術(shù)應(yīng)用到電力信息和配電管理體系當(dāng)中，具有了可行的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 電網(wǎng)信息系統(tǒng)中的GIS技術(shù)分析

GIS 技術(shù)借用了計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)和軟件設(shè)施，對(duì)生活空間中位置定位和分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及儲(chǔ)存管理，通過(guò)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)分析和描述地理位置特征?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，GIS 系統(tǒng)就是一項(xiàng)具有專業(yè)功能的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；如果嚴(yán)格的定義的話，GIS 就是一個(gè)具有集中存儲(chǔ)操作和顯示地理位置信息的運(yùn)算系統(tǒng)。

配電系統(tǒng)中的GIS 技術(shù)具有綜合地理信息、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、處理配電信息傳輸、管理電力設(shè)備的功能性系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)。它包含了自動(dòng)化繪圖、地理信息收集以及設(shè)備運(yùn)行管理三個(gè)系統(tǒng)，并且配備了能完美運(yùn)行于10kV 以下的電力配送系統(tǒng)。因此電力企業(yè)的電力信息管理系統(tǒng)可利用GIS 來(lái)精確定位電力運(yùn)輸過(guò)程中的空間位置以及地理坐標(biāo)。如圖1 所示。

通過(guò)GIS 提取的數(shù)據(jù)為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的建立提供了參考，使配電管理系統(tǒng)對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)的實(shí)時(shí)反映更明顯，因此能夠提高設(shè)備故障的反應(yīng)時(shí)間，加快設(shè)備的維修進(jìn)度，明顯提高當(dāng)前電力管理部門(mén)的工作效率。所以，電力設(shè)備管理部門(mén)能夠結(jié)合設(shè)備在空間中具體參數(shù)的使用情況來(lái)具體什么否開(kāi)展相應(yīng)的檢測(cè)和維修，以此來(lái)提高設(shè)備的使用年限。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，GIS 在電力系統(tǒng)中得以發(fā)揮作用的原因正是因?yàn)槠渚哂幸陨纤龅臉O為顯著的特征。

圖1

圖2

2 GIS技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展

在電力系統(tǒng)發(fā)展的初期階段，為了能夠優(yōu)化通過(guò)人工的方式查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及管理圖文，我國(guó)電力部門(mén)則借助autoCaD 系統(tǒng)完成圖片信息的管理工作。這種系統(tǒng)的工作性能和工作效率要比GIS 系統(tǒng)要低許多，但它為后來(lái)GIS 完善空間信息和圖片數(shù)據(jù)的功能打下了很好的基礎(chǔ)。隨后，第一代GIS 系統(tǒng)孕育而生。早期的GIS 系統(tǒng)已經(jīng)具備了圖形與數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，數(shù)據(jù)與圖形可以相互轉(zhuǎn)化，便于查看。但是它的缺點(diǎn)也很明顯，就是缺少儲(chǔ)存設(shè)備之間的互通結(jié)構(gòu)，不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)擴(kuò)展，難以實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間圖形轉(zhuǎn)換的高級(jí)功能。

AM 能夠完成自動(dòng)繪圖，其中涵蓋了對(duì)不同設(shè)計(jì)圖以及地圖的制作和修改；FM 可以進(jìn)行各種使用設(shè)備及其屬性管理。將這兩種功能相互結(jié)合，共同應(yīng)用到早前GIS 技術(shù)之中，這樣就可以彌補(bǔ)早期GIS 技術(shù)的缺點(diǎn)。因此早GIS 技術(shù)框架下，融合AM 和FM 就形成了AMFM/GIS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠管理設(shè)備的運(yùn)行還兼?zhèn)淞颂幚韽?fù)雜的圖形的能力，能夠讓用戶和圖像之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交流，也能支持超級(jí)鏈接操作。同時(shí)對(duì)于信息的檢索更加方便，提高了繪制出的圖像質(zhì)量。

伴隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槠浔旧砭哂械牧己玫男畔⒔粨Q功能，一躍成為GIS 新型系統(tǒng)發(fā)布和信息交互平臺(tái)，將有關(guān)位置信息發(fā)布在以網(wǎng)頁(yè)為展示平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)上以供有需求的人進(jìn)行查看和使用，這已經(jīng)成為GIS 系統(tǒng)目前發(fā)展的主要方向，因此WEB?GIS 系統(tǒng)就順著這個(gè)方面發(fā)展而來(lái)。隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)覆蓋的范圍和密度也越來(lái)越大，其所需要的進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，尤其是位置信息的處理越來(lái)越朝向自動(dòng)化信息化方向發(fā)展。所以急需一個(gè)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)集中處理和相互交換的系統(tǒng)平臺(tái)，GIS 系統(tǒng)就剛好媽祖電網(wǎng)信息系統(tǒng)發(fā)展的各項(xiàng)需求，可以為電網(wǎng)信息決策者提供集中而有效設(shè)備、用戶等各類即時(shí)信息。GIS 系統(tǒng)依據(jù)電網(wǎng)信息系統(tǒng)的需求不同，又分為兩種不同的交互方式，一種是包括Plugin 方式和Java 式在內(nèi)的主動(dòng)式，另一種則是包括Server apI 和cНI 式在內(nèi)的被動(dòng)式。被動(dòng)式通常在應(yīng)用上比較靈活，能更好的利用服務(wù)器資源，但是利用效率較低。而主動(dòng)式則不同，其對(duì)操作平臺(tái)的要求比較高，但是其運(yùn)行效率也高。GIS 系統(tǒng)從最初在電網(wǎng)管理系統(tǒng)中應(yīng)用到后來(lái)的深入結(jié)合，對(duì)電力信息共享以及可視化管理電力系統(tǒng)都有極大的推動(dòng)作用。

3 GIS技術(shù)的功能應(yīng)用分析

3.1 GIS系統(tǒng)具有多方式數(shù)據(jù)查詢功能。

GIS 系統(tǒng)在進(jìn)行空間位置數(shù)據(jù)處理時(shí)，能夠采用多種方式來(lái)對(duì)位置信息進(jìn)行錄入和數(shù)據(jù)分析，之后通過(guò)一種數(shù)據(jù)組合的形式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新、維護(hù)和快速檢索，并以多種方式輸出目的空間位置信息。GIS 系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)的處理管理與目前主流的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相比，具有兩個(gè)十分顯著的優(yōu)勢(shì)：

（1）具有空間位置實(shí)體定義功能；

（2）具有空間位置關(guān)系實(shí)時(shí)搜查功能，因此GIS 在空間數(shù)據(jù)管理方面越來(lái)越受到重用。

如圖2 所示。

3.2 GIS系統(tǒng)能夠進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)

不但能夠完成為地理位置編碼，存儲(chǔ)地理位置信息以及提取信息，還能夠建立真實(shí)世界的模型，能把實(shí)際空間位置信息進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，得到綜合分析評(píng)價(jià)結(jié)果。另外，GIS 還能夠進(jìn)行電網(wǎng)信息的調(diào)配決策，以命令和函數(shù)的方式顯示在模擬程序之上，并從其中得到相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。通過(guò)分析整理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，摸擬地理位置轉(zhuǎn)移過(guò)程，可以預(yù)測(cè)其將要進(jìn)行的步驟和趨勢(shì)，從而便于預(yù)測(cè)地理位置轉(zhuǎn)移的最終結(jié)果。管理者可以對(duì)比預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)不同方案進(jìn)行合理評(píng)估，然后作出最優(yōu)化決策，避免發(fā)生不可控的不良后果。

3.3 GIS技術(shù)能夠提供查詢空間的功能

為了便于電網(wǎng)空間信息和屬性信息的管理和開(kāi)發(fā)，在建立地理位置數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理。即依據(jù)位置信息數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同進(jìn)行類別劃分，把性質(zhì)相近或者相同的數(shù)據(jù)劃分在一起，形成一個(gè)數(shù)據(jù)鏈層。因此GIS 對(duì)空間數(shù)據(jù)和位置圖形以及他們的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析和精確計(jì)算更加方便。

4 GIS技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電網(wǎng)信息系統(tǒng)中，配網(wǎng)管理系統(tǒng)在空間分布上，不同系統(tǒng)模塊的功能交錯(cuò)分布在不同的空間和時(shí)間內(nèi)，這也是配電管理系統(tǒng)特有的。所以，在管理系統(tǒng)中空間范圍內(nèi)的信息時(shí)，不同級(jí)別電力企業(yè)的配電系統(tǒng)管理部門(mén)都極為看重來(lái)。將GIS 技術(shù)引入到配電網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中去，這樣能夠利用GIS 技術(shù)的信息分析功能，對(duì)地理信息進(jìn)行有效管理空間數(shù)據(jù)信息，這樣就可以實(shí)現(xiàn)空間可視化管理，把系統(tǒng)之中各項(xiàng)數(shù)據(jù)，借助于計(jì)算將其抽象化，變成一些較為簡(jiǎn)單的模型，作為特定的可視單元。

比如，可以借助于相應(yīng)的比例對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中需要的變壓器或開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記。而對(duì)于其他的電纜等線狀的設(shè)備則選擇顏色不同，促膝不同的線條反應(yīng)設(shè)備的信息內(nèi)容。除此之外，在配電系統(tǒng)中常見(jiàn)的房屋以及供電區(qū)塊等，需要借助封閉的多邊形進(jìn)行表示。GIS技術(shù)在電力管理系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，為電力企業(yè)提供有效的數(shù)據(jù)采集和地理信息定位的平臺(tái)，同時(shí)還為企業(yè)DMS， SCADA，MIS，ERP，CIS 等相互融合提供了有效路徑。一般來(lái)講，GIS 系統(tǒng)技術(shù)在電力信息管理系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用能夠?yàn)槠髽I(yè)視覺(jué)管理提供參考，主要在以下幾個(gè)發(fā)方面進(jìn)行體現(xiàn)。

（1）配電管理系統(tǒng)的地理信息可視化的應(yīng)用。借助于電子地圖分布數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖像展示的形式，展示電力信息的空間位置，這樣便將空間和屬性的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總管理，為智能化自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)的發(fā)展提供幫助。電力信息管理的工作人員借助配電管理系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，隨時(shí)針對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備以及進(jìn)行維護(hù)，提高設(shè)備維護(hù)的效率，通過(guò)這種方式就能夠?yàn)殡娏π畔⒐芾硖峁┱鎸?shí)有效的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)將GIS 技術(shù)應(yīng)用到配電管理系統(tǒng)中，有助于配電網(wǎng)設(shè)計(jì)人員對(duì)線路上不同設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤，推動(dòng)配電網(wǎng)的科學(xué)發(fā)展。

（2）可以將GIS 技術(shù)應(yīng)用于電子地圖分發(fā)管理系統(tǒng)中，能夠?yàn)橛脩舨樵兾恢?，查詢區(qū)域范圍，進(jìn)行區(qū)域范圍內(nèi)的費(fèi)用統(tǒng)計(jì)以及用戶費(fèi)用使用情況查詢等服務(wù)。通過(guò)提供這些功能服務(wù)不僅能不但能為用戶提供便利，提高管理效率，還可以與電力系統(tǒng)區(qū)域定位相結(jié)合，提高該方面的質(zhì)量。在配電系統(tǒng)中，通過(guò)用戶的身份證件號(hào)碼或者是輸入詳細(xì)的家庭地址工作人員都可以快速完成用戶的地位，查詢用戶的用電信息。除此之外，為了防止管理過(guò)程出現(xiàn)混亂，提高用戶使用費(fèi)用統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確度，共作人員還能依據(jù)用于顯示位置的電子地圖，針對(duì)任意區(qū)域范圍內(nèi)不同的用戶在系統(tǒng)中進(jìn)行編碼管理，提高管理效率。

（3）GIS 信息技術(shù)在配電管理的應(yīng)用，可以改變紙質(zhì)繪制的工作和管理方式。在配電管理系統(tǒng)中通過(guò)GIS 技術(shù)自帶的自動(dòng)繪圖功能基本可以完成所有數(shù)據(jù)的圖樣化展示，使管理人員可以更加靈活的運(yùn)用數(shù)據(jù)。GIS 信息系統(tǒng)主要以地理位置為主，將設(shè)備、地理、數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行分布，最后以圖形的方式呈現(xiàn)。讓配電工作人員準(zhǔn)確把握配送網(wǎng)絡(luò)的分布情況。

（4）現(xiàn)代人的工作和生活處處離不開(kāi)電，這極大地增加了社會(huì)對(duì)電力資源的用量需求，因此保障整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)能夠安全運(yùn)行，是整個(gè)電網(wǎng)信息系統(tǒng)得以持續(xù)有效管理的關(guān)鍵所在。運(yùn)用GIS 信息技術(shù)可以針對(duì)用電戶用電量的的實(shí)際使用情況來(lái)有限制的按需分配，從使用的來(lái)源上進(jìn)行用電的權(quán)限審核，這極大保證了配電網(wǎng)絡(luò)在信息管理過(guò)程中的安全性。另外，而為了保障相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以有效收集和安全傳輸，讓其在數(shù)據(jù)傳輸和交換過(guò)程中不會(huì)丟失和折損，維護(hù)人員需要定期檢查電力信息中心，保證每條網(wǎng)絡(luò)線路的運(yùn)行狀態(tài)正常。同時(shí)向管理人員進(jìn)行信息情況的匯報(bào)，來(lái)保障相關(guān)工作人員可以有效的輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中收集的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

在電力系統(tǒng)中GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用讓電力規(guī)劃實(shí)現(xiàn)可視化、信息化管理成為現(xiàn)實(shí);解決地形數(shù)據(jù)的矢量化數(shù)字地形、地圖庫(kù)和輸電線路數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合問(wèn)題，能夠?qū)Φ匦螆D以及屬性資料庫(kù)進(jìn)行數(shù)字化查詢、編輯以及管理。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用GIS 系統(tǒng)完成信息一體化管理，將管理效率很大程度上提高了。以網(wǎng)絡(luò)查詢?yōu)榛A(chǔ)建立能夠提供分析數(shù)據(jù)、進(jìn)行決策的系統(tǒng)，比較預(yù)測(cè)和計(jì)劃數(shù)據(jù)，讓生產(chǎn)活動(dòng)的管理更加科學(xué)化。

當(dāng)今社會(huì)隨著科技的高速發(fā)展，GIS 技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越貼合實(shí)際，相關(guān)技術(shù)也越來(lái)越成熟。電網(wǎng)信息系統(tǒng)的管理也要與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)引入GIS 技術(shù)，可以更好的保證供配的準(zhǔn)確性和供電系統(tǒng)的安全性，而且采用建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行實(shí)實(shí)效性的管理，可以很大程度的提高工作人員的工作效率，同時(shí)減輕他們的工作負(fù)擔(dān)。并且由于GIS 能夠保障電網(wǎng)信息系統(tǒng)的有序性和綜合性，因此可以大大增加供配電系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。展望未來(lái)，GIS 技術(shù)在電網(wǎng)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用將更加全面、廣泛、深入和系統(tǒng)化，信息數(shù)據(jù)的處理過(guò)程也將更加精準(zhǔn)透明，這十分有利于整個(gè)電網(wǎng)信息系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期持續(xù)的發(fā)展和延伸，從而具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景和可行性的實(shí)用價(jià)值。