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地理信息系統在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應用
摘要:地理信息系統(GIS)是在計算機軟件技術(shù)支持下采集、儲存、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息,以多種形式輸出數據與圖形產(chǎn)品的計算機系統。介紹了GIS的數據組織及其在配網(wǎng)自動(dòng)化中的主要應用,包括離線(xiàn)和在線(xiàn)兩個(gè)方面,提出了基于組件的系統開(kāi)發(fā)模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
關(guān)鍵詞:地理信息系統 配電網(wǎng)自動(dòng)化 應用
以實(shí)際地理位置為背景的電力設備分布圖,不僅能在設備管理上為用戶(hù)增加設備空間位置的信息,而且通過(guò)實(shí)時(shí)信息能準確地反映配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)工作狀況。因此,GIS已成為配電網(wǎng)自動(dòng)化不可缺少的組成部分。
1數據組織
地理空間數據是指以空間位置為參考的數據,地圖是空間數據的一種表達方式,空間位置通常是用空間實(shí)體與某中參數坐標系統的關(guān)系來(lái)表達。
各種地理空間實(shí)體,如居民區、街道、市政管線(xiàn)、電話(huà)亭、電力線(xiàn)路等,在計算機中的表達一般抽象為點(diǎn)、線(xiàn)、面這3種最基本的實(shí)體,任何空間實(shí)體都可以用點(diǎn)、線(xiàn)、面,再加上說(shuō)明和記號來(lái)表示。
這種空間數據的組織能滿(mǎn)足配電網(wǎng)自動(dòng)化的要求,根據實(shí)際地理位置布置設備、線(xiàn)路,展示配電網(wǎng)的實(shí)際分布,采用層的概念組織圖形和管理基礎數據,自由分層,層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數據對應的還有屬性數據,既對圖形相關(guān)要素的描述信息,如配電線(xiàn)路的長(cháng)度、電纜型號、線(xiàn)路編號、額定電流、配變型號、編號、名稱(chēng)、安裝位置、投運時(shí)間、檢修情況和實(shí)驗報告等。
這些屬性數據的用途為結合圖形進(jìn)行檔案資料的查詢(xún)提供具體信息。對已經(jīng)在管理信息系統(MIS)中錄入和使用的部分屬性數據,可通過(guò)共享途徑直接獲取,末錄入的則必須在GIS中進(jìn)行錄入和編輯。
屬性數據可存于任何關(guān)系型數據庫中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等傳統的關(guān)系型數據庫不能管理具有地理屬性的空間數據,所以大多以文件形式存儲。從數據的多用戶(hù)、訪(fǎng)問(wèn)安全性以及數據操作的高效性來(lái)講,這種儲存形式力不從心。各大GIS 公司相繼推出這類(lèi)產(chǎn)品。如:ESRI公司的SDE(空間數據庫引擎),通過(guò)SDE把地理空間數據加到商業(yè)關(guān)系型數據庫:MAPINFO公司的 SPATIALWARE上,可以將地理數據存儲到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數據庫具有空間數據的管理能力。
2 配電網(wǎng)GIS的建立
目前開(kāi)發(fā)配電網(wǎng)GIS有兩種趨勢,一種是把GIS作為整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎平臺,另一種是把GIS作為其中的組成部分,與SCADA等其他系統共同完成整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化的功能。筆者認為第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區SCADA系統的功能已經(jīng)完成,并且投入運行,作為新增加的GIS只要通過(guò)數據庫的關(guān)聯(lián),就能實(shí)現信息的共享,而且又能保證各個(gè)子系統的獨立性,使整個(gè)系統的可維護性增強。同時(shí)減少了開(kāi)發(fā)GIS子系統的工作量,免去了資金的重復投入。
3 配電網(wǎng)自動(dòng)化中GIS實(shí)現的功能及其特點(diǎn)
GIS在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應用可以分為離線(xiàn)和在線(xiàn)兩個(gè)方面。
3.1離線(xiàn)應用方面主要包括:
A.圖形的操作:在以地理圖為背景的配電網(wǎng)分布圖上,可以分層顯示變電站、線(xiàn)路、變壓器、開(kāi)關(guān)到電桿以及到用戶(hù)的地理位置。由于這些圖形均為矢量圖,可完成無(wú)級放大、縮小和漫游,并且地理的比例尺及視野可以任意設定。
B:空間數據測量:測量?jì)牲c(diǎn)、多點(diǎn)之間的距離和任意定義區域的面積。通過(guò)鼠標定位,既可得出該點(diǎn)的坐標,可完成配電線(xiàn)長(cháng)度的測量,也可以統計供電區域的面積。
C:設備檔案管理:管理所有的配電系統設備檔案和用戶(hù)檔案,根據要求進(jìn)行各種查詢(xún)統計。主要根據屬性數據與空間數據關(guān)系,進(jìn)行雙項查詢(xún)。條件查詢(xún)(從數據庫查詢(xún)圖形,按設備的屬性數據庫查找設備地理位置,對典型設備可以進(jìn)行查詢(xún)、顯示、列表、統計)和空間查詢(xún)(從圖形查詢(xún)屬性數據,在圖形上對任意設備進(jìn)行定點(diǎn)查詢(xún)和多邊形小區查詢(xún),并且顯示、列表和統計)
D:設備檢修管理:根據檢修管理指標,自動(dòng)地進(jìn)行校核,自動(dòng)列出各項指標的完成情況,提醒工作人員安排設備檢修工作,并提出設備檢修計劃。
E:用戶(hù)報裝輔助決策:通過(guò)直接在地圖上部設報裝用戶(hù)位置,系統根據報裝容量,電流強度等自動(dòng)的搜索設定范圍內(范圍值可以在界面上靈活設置)滿(mǎn)足要求的變壓器,選擇不同的變壓器系統自動(dòng)在圖上畫(huà)出最佳的架設路徑,并給出具體的長(cháng)度。
F:開(kāi)操作票:把開(kāi)操作票的任務(wù)放在GIS界面上完成,直觀(guān)、簡(jiǎn)單地在地圖上用鼠標電擊選取操作對象,就能把操作對象的名稱(chēng)及其當前狀態(tài)填入相應的操作票表單中,再在標準動(dòng)作庫及術(shù)語(yǔ)庫中選擇操作目標結果,就能方便、準確地開(kāi)操作票。
G:模擬操作:可以做計劃內停電檢修前的預演。分為拉開(kāi)關(guān)、停線(xiàn)段、停饋線(xiàn)等不同方式,根據不同的操作自動(dòng)搜尋停電范圍,預演操作結果,確認后打印停電通知單。
3.2在線(xiàn)應用
在線(xiàn)方面應用主要包括:
A:反映配電網(wǎng)的運行狀況:讀取SCADA系統實(shí)時(shí)狀態(tài)量,通過(guò)網(wǎng)絡(luò )拓撲著(zhù)色,反映配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行狀況。對于模擬量,通過(guò)動(dòng)態(tài)圖層進(jìn)行數據的動(dòng)態(tài)更新,確保數據的實(shí)時(shí)性。對于事故,推出報警畫(huà)面(含地理信息),顯示故障停電的線(xiàn)路及停電區域,做出事故記錄。
B:在線(xiàn)操作:在地理接線(xiàn)圖上可直接對開(kāi)關(guān)進(jìn)行遙控,對設備進(jìn)行各種掛牌和解牌操作。
C:負荷管理:根據地圖上負荷控制點(diǎn)的位置,結合獨立運行的負荷監控實(shí)時(shí)系統,以用戶(hù)的負荷控制終端的基本數據為數據,實(shí)現各種查詢(xún)和分析功能,用圖表方式顯示結果。根據負荷點(diǎn)的地理分布及其各種實(shí)測數據,進(jìn)行區域負荷密度分析,制定負荷專(zhuān)題圖,通過(guò)不同時(shí)期的對比,輔助電網(wǎng)規劃。
D:停電管理:他是配網(wǎng)自動(dòng)化中管理系統的重要組成部分,利用打來(lái)的故障投訴電話(huà)彌補配電自動(dòng)化信息采集的不足,根據用戶(hù)停電投訴電話(huà)中故障地點(diǎn)的數量和位置,進(jìn)行故障定位,確定隔離程序;并且分析故障停電的范圍,排除可能的故障點(diǎn)順序。根據維修隊伍的當前位置,給出到達故障地點(diǎn)的最佳調度路徑,可以迅速、準確地找到并隔離故障點(diǎn),恢復供電。
E:與用戶(hù)抄表與自動(dòng)記費系統接口:遠方抄表與自動(dòng)記費系統向GIS傳送用戶(hù)地址、用戶(hù)的名稱(chēng)以及用電負荷等信息,GIS可以顯示抄表區域和區域的負荷情況,使數據更加直觀(guān)。
4系統的開(kāi)發(fā)
應根據GIS在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應用功能進(jìn)行模塊劃分,由于GIS數據量大,維護工作比一般管理系統復雜,需要一定的專(zhuān)業(yè)知識,另一面,根據供電企業(yè)部門(mén)的職能劃分,對GIS也提出了不同的要求。因此對建立整個(gè)配網(wǎng)GIS來(lái)說(shuō),根據功能大致可分為3個(gè)自系統。
A:系統編輯,系統自維護,主要完成配電網(wǎng)圖形的編輯和數據庫的維護。
B:實(shí)時(shí)運行子系統,能夠對配電設備進(jìn)行各種操作,并實(shí)時(shí)反映操作結果。
C:瀏覽,查詢(xún)子系統,查看當前電網(wǎng)狀況,完成各種查詢(xún)、統計和分析。
隨著(zhù)平臺及應用技術(shù)的不斷發(fā)展,GIS的應用越來(lái)越來(lái)深入,廣泛。
參考文獻:
(1) 朱義勇,宣曉華,王孟龍,配電管理系統(DMS)的技術(shù)要求(J)電力系統自動(dòng)化,1999,23:37——37
(2) 王學(xué)超,配網(wǎng)自動(dòng)化中動(dòng)態(tài)地理信息系統(J)電網(wǎng)技術(shù),1999(8):58——60
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