GIS在學校配電網(wǎng)管理中的應用

胡元軍 張曉紅

（蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州 215001）

對于整個學校的電力系統(tǒng)來說，配電系統(tǒng)是對其進行協(xié)調規(guī)劃的主要部分，對于整個電力系統(tǒng)的發(fā)電變電、電力運輸、電力分配、學校各部門用電起著重要作用。因此學校對于配電系統(tǒng)的管理工作要格外重視，通過采取先進的管理技術保證配電系統(tǒng)的安全運行，才能確保整個學校的電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的滿足全校師生學習生活當中的供電需求[1]。隨著我國計算機技術的不斷革新，學者們已經(jīng)將地理信息系統(tǒng)GIS引入到配電網(wǎng)的管理當中，許多企業(yè)運用GIS技術建立數(shù)字電網(wǎng)對企業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的配電網(wǎng)進行信息化管理，極大優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)結構，許多學校也開始將GIS系統(tǒng)應用到學校配電網(wǎng)的管理當中。

1.GIS在配電網(wǎng)管理中的基本功能

（1）電子地圖的建立及管理：GIS可以從國家標準的電子地圖當中獲取某一區(qū)域的電子地圖，建立對指定區(qū)域電子地圖的分區(qū)顯示、快速定位與尋找，并且能夠對整個電子地圖進行實時更新與漫游。

（2）對配電網(wǎng)中的設備進行管理：GIS可以對配電網(wǎng)當中的各種設備進行圖形顯示、數(shù)據(jù)查詢、對某一時段的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析等。

（3）對配電網(wǎng)進行自動制圖：GIS可以提供某一區(qū)域內配電網(wǎng)的各種圖形繪制，例如結合GPS定位系統(tǒng)對某一區(qū)域配電網(wǎng)當中線路的鋪設信息進行自動化線路走向圖形繪制，還可以根據(jù)建立的電子地圖繪制出配電網(wǎng)當中的首次接線圖、指定區(qū)間的電纜斷面圖、室內室外網(wǎng)絡接線圖等，并且能夠對某一區(qū)域內配電網(wǎng)的電力數(shù)據(jù)進行折線圖、柱狀圖等不同統(tǒng)計圖形的呈現(xiàn)，這些圖形當中的數(shù)據(jù)都會進行實時更新便于管理人員進行電力檢查與維護。

（4）對某一區(qū)域的電網(wǎng)進行數(shù)據(jù)分析：GIS可以根據(jù)某一區(qū)域配電網(wǎng)當中所用的設備信息、線路分布的空間信息及拓撲關系建立一個電物理空間、設備空間以及電地理空間的仿真電網(wǎng)模型，并且綜合這一仿真模型當中的各項數(shù)據(jù)對該區(qū)域停電情況進行預判，對電路系統(tǒng)復合大小、線路的折損情況進行分析，從而為管理人員進行配電網(wǎng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持[2]。

（5）多地區(qū)配電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享：在GIS廣泛應用的過程中，各地區(qū)之間電力系統(tǒng)信息化與自動化體系不斷完善，配電系統(tǒng)之間產(chǎn)生了緊密的聯(lián)系，實現(xiàn)了不同地區(qū)電力系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，并且系統(tǒng)能自動對無效數(shù)據(jù)進行刪除避免產(chǎn)生數(shù)據(jù)的冗余，實現(xiàn)了不同地區(qū)之間配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的深層挖掘與利用，為我國總體的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理帶來便利。

2.GIS在配電網(wǎng)管理中的特點

（1）在空間定位上呈現(xiàn)分布式特點：GIS系統(tǒng)具有空間定位的特點，在空間定位上分散呈現(xiàn)且不可重疊，在屬性方面表現(xiàn)為多層次的特點。例如，在某一地理位置上，配電系統(tǒng)當中的電力線路分布與當?shù)氐牡乩砦恢檬侵丿B的，但是在GIS系統(tǒng)當中進行分析時，是按照不同的層次進行數(shù)據(jù)處理的。

（2）系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)體量大：GIS系統(tǒng)當中包含的數(shù)據(jù)大多是以點、線、面的矢量化方式呈現(xiàn)的。例如，對于配電系統(tǒng)當中的電力線分布，GIS系統(tǒng)分析的關注點在于電力線之間的邏輯連接，系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集時一般收集的是電力線兩個端點的矢量信息。并且由于GIS系統(tǒng)要對不同的電力線走向、轉折點信息、設備信息等進行不同的數(shù)據(jù)處理，因此系統(tǒng)內部所包含的數(shù)據(jù)量非常龐大。

（3）信息呈現(xiàn)的多樣性：GIS系統(tǒng)當中不僅包括配電網(wǎng)地理實體的物質呈現(xiàn)和電力能量本身的呈現(xiàn)方式，還有根據(jù)這些實體物質衍生出來的一系列數(shù)字、文字、電子地圖、單位時間內的變化影響、進行數(shù)據(jù)分析之后產(chǎn)生的一系列紙質材料等，具有信息呈現(xiàn)的多樣性特征。

3.現(xiàn)階段學校配電網(wǎng)管理中應用存在的問題

學校配電網(wǎng)的發(fā)展是隨著每個學校建設規(guī)模的不同以及學校內部用電負荷的變化進行建設的，現(xiàn)階段學校的配電網(wǎng)結構隨著學校發(fā)展變得越來越復雜，而傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理已經(jīng)不適應學校配電網(wǎng)的管理需求。

（1）學校配電網(wǎng)連接的設備數(shù)量巨大：有些學校由于占地面積大，配電系統(tǒng)分布廣闊，一個學校當中配電網(wǎng)所包含的電力設備數(shù)量龐大并且種類繁多，教學用電、生活用電等分布于學校的各個地區(qū)，配電網(wǎng)時常處于不斷變化之中，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的維護工作任務艱巨。

（2）傳統(tǒng)人工管理效率低下：現(xiàn)階段有些學校對于配電網(wǎng)的管理還停留在傳統(tǒng)的人工管理階段，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時需要人工檢查解決，整個過程費時費力并且效率低下。此外，人工管理情況下，工作人員對配電網(wǎng)的了解基本處于“摸黑”階段，配電網(wǎng)發(fā)生故障之后，維修人員對于故障發(fā)生的原因只能從現(xiàn)場狀態(tài)進行了解，無法根據(jù)信息化系統(tǒng)當中的直觀數(shù)據(jù)進行更準確的判斷，并且在配電網(wǎng)日常的管理中也無法做到故障預判。

（3）缺乏對于配電網(wǎng)的智能化管理：傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理方式對于學校內部一些老校區(qū)當中電纜縱橫交錯的情況很難進行詳細的梳理，存在極大的安全隱患，需要經(jīng)常派人員進行現(xiàn)場巡邏便于發(fā)生故障后進行定位，致使配電網(wǎng)管理任務繁重[3]。并且傳統(tǒng)的管理方法無法對學校配電網(wǎng)相關數(shù)據(jù)進行智能分析，不利于后續(xù)學校電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化。

4.GIS在學校配電網(wǎng)管理中的應用

4.1 對學校配電網(wǎng)進行可視化應用

GIS管理系統(tǒng)在對學校配電網(wǎng)進行管理時能夠將地理信息系統(tǒng)當中的可視化技術應用到日常管理工作中，通過對GIS數(shù)據(jù)庫當中儲存的學校不同地區(qū)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行鏈接來實現(xiàn)整個學校配電網(wǎng)內部空間信息與不同設備屬性信息的統(tǒng)一化管理，使學校配電網(wǎng)管理工作更加科學明晰，如圖1所示。在可視化系統(tǒng)當中，可以加載學校內部包含地理信息的各種配電網(wǎng)圖形文件，對電子地圖進行放大、縮小等基礎操作，還可以在電子地圖上進行數(shù)據(jù)移動、選擇等基礎處理，也可以同時瀏覽學校不同區(qū)域的配電網(wǎng)。此外，可視化還可以進行一些常規(guī)的編輯工作，例如繪制電桿、變壓器、中斷器等的圖形元件，進行電線桿位置的修正、移動電子地圖當中的插件，查看學校任何一個地點的電子設備屬性、對某一數(shù)據(jù)或電子設備進行自定義備注等。可視化操作能夠讓管理人員清晰的了解到學校任何一角落的線路、設備等的相關狀況，便于管理人員對學校配電網(wǎng)進行全面的變更與管理。

圖1 GIS在學校配電網(wǎng)管理中的可視化應用

4.2 對學校配電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行查詢與分析

GIS系統(tǒng)可以為學校各部門提供相應的配電網(wǎng)地理化分析、電子設備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與數(shù)據(jù)查詢。系統(tǒng)會按照不同的地理區(qū)域、配電網(wǎng)當中過往出現(xiàn)的停電事件進行不同的分類與數(shù)據(jù)匯總，便于維修人員和管理人員查詢與分析。GIS系統(tǒng)還能夠對于學校電子地圖當中的用戶進行定位查詢，對學校教學用電、生活用電進行統(tǒng)計，例如智能化的對學生宿舍進行電壓限制、用電量統(tǒng)計，對教學實驗室當中的用電費用進行管理等。管理人員通過在系統(tǒng)內部根據(jù)自己想要了解的內容逐一輸入查詢條件，就可以看到系統(tǒng)呈現(xiàn)出的信息篩選情況，還可以實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)查詢和電子設備屬性數(shù)據(jù)的單向或雙項查詢服務。為了做到便捷管理，GIS系統(tǒng)能夠在電子地圖上逐一對學校不同區(qū)域的用戶進行地址編碼，對于數(shù)據(jù)進行分區(qū)打印，避免出現(xiàn)學校配電網(wǎng)管理當中區(qū)域交叉等混亂局面。

4.3 對配電網(wǎng)進行實時監(jiān)控與故障預測

GIS系統(tǒng)通過與配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進行動態(tài)鏈接能夠在 GIS圖形當中對學校配電網(wǎng)運行情況進行實時信息呈現(xiàn)并進行動態(tài)著色[4]。在運行過程中GIS系統(tǒng)能夠做到對當下數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的雙重動態(tài)分析，隨時觀測配電網(wǎng)當中的線路情況，并且能夠對不同地區(qū)存在電路負荷過大情況的線路進行不同顏色的標記。此外，當學校配電網(wǎng)在任何時間段或任何區(qū)域發(fā)生故障或突發(fā)事件時，GIS系統(tǒng)能夠做到以事故發(fā)生點為中心，在電子地圖上劃定一定范圍，自動收集該范圍內所有設備及線路發(fā)生故障前后特定時間段內的所有數(shù)據(jù)并向管理人員作出警報，并對這些故障數(shù)據(jù)自動分析與處理，對故障點進行精準定位并且提供修復方案。此外，GIS系統(tǒng)通過不斷的數(shù)據(jù)分析能夠對潛在的風險進行預判，在電子地圖上對可能出現(xiàn)故障、停電情況的區(qū)域進行標記，為管理人員對整個配電網(wǎng)進行檢修提供有價值的數(shù)據(jù)參考。

4.4 實現(xiàn)對學校配電網(wǎng)數(shù)據(jù)不同途徑的更新與應用

GIS系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)更新板塊可以根據(jù)學校配電網(wǎng)運行情況進行批量的屬性修改、數(shù)據(jù)更新等，為學校配電網(wǎng)管理部門的技術人員提供便捷的數(shù)據(jù)應用與流轉，實現(xiàn)配電網(wǎng)圖紙資料在機器內部的閉環(huán)管理。配電網(wǎng)資料管理人員可以摒棄對CAD圖庫的維護，直接利用GIS庫的數(shù)據(jù)轉換功能將GIS圖形轉變?yōu)镃AD格式或者DXF格式，使學校整個配電網(wǎng)圖紙設計、施工環(huán)節(jié)以及調度環(huán)節(jié)線路圖流轉更加便捷。此外，GIS系統(tǒng)可以通過結合電力GPS線路巡查對整個學校的配電網(wǎng)進行更加便捷的巡邏與檢查，巡線員運用手持GPS巡查系統(tǒng)，在移動端記錄學校配電網(wǎng)巡查的航點與航跡，GPS手持系統(tǒng)會自動將巡查員巡邏過程當中的時間和空間位置、檢驗工作當中的有效數(shù)據(jù)自動上傳到GIS系統(tǒng)當中，GIS系統(tǒng)能夠自動根據(jù)GPS采集到的經(jīng)緯度坐標在電子地圖當中自動生成桿塔符號及線路圖[5]。

5.結語

現(xiàn)階段GIS已經(jīng)在各個領域的配電網(wǎng)管理當中得到了廣泛應用，在學校配電網(wǎng)管理過程中，GIS系統(tǒng)能夠增強管理的可視化效果，能夠基于學校配電網(wǎng)當中的具體信息進行數(shù)據(jù)分析與處理，提供給管理者科學的故障解決方法與配電網(wǎng)維護決策。并且隨著GIS系統(tǒng)的深入發(fā)展以及我國對各領域配電網(wǎng)信息化改造的進行，GIS系統(tǒng)當中搭載的先進技術越來越多，對配電網(wǎng)的管理體系也越來越完善，對于學校配電系統(tǒng)管理當中的數(shù)據(jù)分析科學化、故障解決可靠性，對于學校師生用電服務質量的提升發(fā)揮著越來越重要的作用。