县级配电网地理信息系统的设计与实现.pdf
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1、嘭羔与钉2 0 0 7 年第2 6 卷第5 期县级配电网地理信息系统的设计与实现王亚辉1，2郑连清1白桦2(I 重庆大学电气工程学院4 0 0 0 3 02 中国人民解放军防空兵指挥学院4 5 0 0 5 2)摘要结合我国县级配电网发展趋势，考虑G I S 系统应用于配电管理中的优势，提出了一种适用于县级配电网的可视化管理模式。根据G I S 和县级配电网特点，介绍了县级配电网G I S管理系统的总体结构与主要功能，简要论述了系统实现时的主要技术问题。通过系统试运行，达到提高县级配电网管理现代化水平的目的。关键词地理信息系统农村配电网数据库监视控制和数据采集1 引言2 系统设计农业现代化的快速
2、发展，电力用户的大幅增加，促使县级电网规模不断扩大，结构日趋复杂。然而，传统的县级配电网管理方式利用大量表格、图样对其进行管理，不仅耗费大量资源，而且更新时间长，不能充分满足现代化电力系统运行的要求，因此迫切需要将计算机技术应用其中 1，2 l。地理信息系统(G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o nS y s t e m，G I S)是一门新兴学科，它在计算机软、硬件支持下，对空间实体的相关信息及其属性进行处理，通过空间数据和属性数据的连接，使它具有其他管理信息系统所不可比拟的优点bJ。由于电力系统数据与地理位置密切相关，所以，将G I S 引入到县级配
3、电网管理系统之中，设计实现县级配电网G I S 管理系统，这样不仅可以使电力企业迅速、准确地获取信息，直观地了解系统变化情况，而且还能随着业务拓展和用户需求适时进行扩充，为县级配电网发展提供强有力的技术支持和辅助决策依据4。为了实现县级配电网建设与改造的合理化，提高电能质量，满足电力企业现代化管理要求，本文提出了以G I S 为平台构建县级配电网管理系统的思想。根据G I S 与县级配电网的特点，设计了本系统的结构和主要功能；针对县级配电=网的特殊性，建立新的配电网数据库模型，很好地解决了配电网管理中电网数据与地理信息之间的关系。2 1 总体设计思想本系统的设计思想是立足于提高县级配电网管理工
4、作的方便性，达到系统输入数据直观，数据来源可靠，输出方式实用以及系统运行稳定。系统不仅提供丰富的功能，同时还考虑了县级配电网复杂多变、工作节点多且分散的特点，在设计时将本系统的稳定性、可靠性作为首要考虑的问题；对于日益复杂的县级电网，系统设计还从长远利益出发，使其能够适应新技术发展，并能满足业务扩展的需求，因此，系统的先进性和可扩展性也是设计时需考虑的重要问题之一；除此之外，为了保障系统不被有意或无意地破坏，其安全性与可维护性也至关重要。在遵循上述原则的基础上，本系统设计还要满足三个基本要求：加强系统实用性、降低系统开发和应用成本、延长系统的生命周期。2 2 系统体系结构县级配电网G I S
5、管理系统包括前台客户端、后台服务器端以及与S C A D A 等系统的集成三大部分，采用分布式C S 体系结构，其总体结构图如图1 所示。前台客户端提供良好的用户界面，每个用户都可以通过自己的计算机进行登陆，进入县级配电网G I S 管理系统。地理图层文件和应用程序建立在后台地理信息服务器端，完成空间数据与属性数据间的连接，以及主要功能的实现。通过接E l 接收S C A D A 数据，使用户得到实时信息，实现配电G I S 系统与S C A D A 系统一体化。-4 9-万方数据嘭菇明2 0 0 7 年第2 6 卷第5 期县级配电网地理信息系统的设计与实现图1 县级配电G I S 系统体系结
6、构图2 3 系统主要功能县级配电网G I S 管理系统是在县级行政地理图上按一定比例尺绘制线路接线图、配电设备设施分布图等，编辑相应的属性数据，与图形关联，择优实现县级配电网日常管理中所需要的配电设备设施的查询、统计和维护等常规功能，此外，利用G I S 系统图形数据的拓扑信息，还可以进行配电网运算分析。同时，它与其他系统互联来获取或传送信息，实现广泛的信息共享，其功能结构框图如图2 所示。因此，根据系统需求分析和数据源调查，本系统主要实现以下功能：(1)图形管理功能完成电子地图的编辑与控制，实现不同系统间的数据转换。(2)设备管理功能实现对已有的基本台帐信息、检修或故障信息的查询、管理和统计
7、。(3)电网分析功能实现馈线追踪及拓扑分析、停电分析、供电电源分析、阻抗与短路电流计算以及理论线损计算等功能，这些对配电网的改造起到了辅助决策的作用。(4)实时信息显示功能采集“三遥”变电所图2 县级配电网管理系统基本功能结构框图一5 D 一配电线路实时负荷信息，实现对电网监控以及实时信息和电网状况的动态显示。3系统实现3 1G I S 平台选择由于G I S 系统涉及图形处理、数据库等众多复杂技术，所以采用先进、实用的商品化G I S 软件对系统开发及功能实现是十分重要的。本系统选用美国M a p I n f o 公司核心产品M a p I n f oP r o f e s s i o n
8、a l地理信息桌面平台。M a p I n f oP r o f e s s i o n a l 是利用数据的空间属性实现地图与数据相结合，以数据和思维可视化提供一种决策支持方式的工具型桌面开发软件。它相比于其他地理信息平台对硬件环境的要求不高，小型、灵活、简单，这一特点非常适用于开发县级配电网。G I S 系统。M a p I n f oP r o f e s s i o n a l 能够方便地访问许多数据格式的数据，能在多种主流关系型数据库管理系统和网络环境下运行，支持标准S Q L 语言，便于与现有的M I S 的软硬件设备连接，从而可大量节省县级电力企业的改造资金。同时，它还允许V B
9、、V C+、D e l p h i 等开发语言把M a p I n f o 地图作为一个对象加以调用。此外，M a p I n f oP r o f e s s i o n a l 用户界面友好，并已推出汉化版，易学易用，适合于县级电力企业工作人员学习使用。3 2 数据库的设计实现数据是一个系统成功与否的关键因素，数据库设计的好坏，不仅影响到系统建设的速度和成本，而且影响到系统的应用、维护和更新，所以说，系统功能的发挥依赖于数据库的设计。然而，县级配电网G I S 系统所涉及的数据类型复杂，数据量庞大，如何合理组织这些数据使之成为有效信息，进而为县级电网提供支持是该系统十分关注的问题。县级配电
10、网G I S 管理系统的数据按数据管理类型可划分为空间数据和属性数据两部分。3 2 1 空间数据库的图层处理在配电G I S 系统数据库中，管理众多纷繁复杂数据的方法就是将其按照不同的类型特征以点、线、面的形式分层次、分步骤进行处理。M a p I n f o提供了对地理图形分层管理的支持。在县级配电G I S 中，为了更好地表述县级配电网的相关信息，根据实际应用需要建立本系统的图层信息空间。系统底图是一张县级行政地图，即 万方数据县级配电网地理信息系统的设计与实现嘭艺菇闻2 0 0 7 年第2 6 卷第5 期地理图层，包括地表形态和地表物分布(街区、道路、建筑物、大中用户及行政区域等)，为整
11、个电网绘制提供位置参考依据。由于地理图上各实体以及电力线路是相对独立的组成部分，为使任意实体的变化都不影响其他实体，在地理图层之上构造配电网图层，其基本原则是将相同或相关的实体组织在同一图层，考虑到县级配电网的实际情况，将配电网图层分为变电站层、线路层、杆塔层及主设备层(可根据设备类型再细分为变压器层、互感器避雷器层、开关刀闸层等)，各种设备以标准图符形式画在图层上，最后，将配电网图层与地理图层进行透明叠加，就形成了一个比较完整的、具有地理信息的县级配电网信息图。3 2 2 属性数据库的数据表管理属性数据是对空间实体特征(包括实体名称、编号、数量、说明等)的描述信息，是一个地理实体区别于其他实
12、体的具体体现(如配电线路的长度、电缆型号、线路编号、额定电流等)，这些属性数据为配电G I S 系统提供分析、查询等功能。属性数据用二维表形式表示，存储在关系型数据库中，主要包括1 0 k V 配电线路、配电变压器、杆塔、开关刀闸等主要设备的属性表。本系统采用M i c r o s o f tS Q L2 0 0 0 关系型数据库作为平台，不仅满足县级配电管理的需要，而且费用不高，操作简便，同时还支持C S 体系结构。3 2 3 空间数据和属性数据的连接虽然空间数据输入时可直接在图形实体上附加其属性特征，但这样不适于交互式输人大量复杂的属性数据，因此，空间数据与属性数据连接的较好方法是用特殊程
13、序把属性数据与已数字化的点、线、面空间实体连接在一起。由G I S 系统软件内部数据库管理图形空间数据，对空间实体加入带有唯一性的标识符I D 号，与关系型数据库中该对象所在信息表中的关键字对应，其关系可以是一对一，也可以是多对一。通过图形对象的I D 号作为中间媒介，实现图形倍息和属性信息的交互管理与维护。系统数据库结构图如图3 所示。3 3 与S C A D A 系统集成系统与S C A D A 系统集成时，利用S C A D A 提供的统一接口函数，在G I S 系统中直接读取实时信息，这样不仅可以迅速得到数据，确保系统数据的唯一G I S 叫3 5 严1 日l l 阿檐匹县级配网标识符
14、fo I S 系统数据库结构刮属性数据库图3 系统数据库结构性，而且能够较好地维护现有投资，为县级电力企业节约大量资金。4 结束语本文介绍的县级配电网G I S 管理系统已进行了试运行，收到了一定的经济和社会效益。实现了以下功能：(1)采集配电网中的控制数据，使各个设备通过地图形式实现可视化。(2)系统运行时，用户可对设备进行实时操作。(3)用户可进行设备增减操作，支持s Q L 查询与标准数据库的操作。综上所述，灵活运用G I S 技术来建设县级配电网管理系统，可以提高配电生产现代化管理水平，初步实现各种网络分析功能和辅助决策工具，使县级配电网建设和改造更加直观、高效。由此可见，G I S
15、技术在电力系统中的应用前景十分广阔，由信息化促进电力企业现代化是大有可为的。参考文献 1 黄芳，吴云龙，危韧勇，等G I S 在电力信息系统中的应用 J 计算机工程，2 0 0 1，2 7(5)：1 5 9 1 6 1 2 刘理峰，孙才新，周淙，等选择电力地理信息系统平台的分析 J 重庆大学学报，2 0 0 1，2 4(3)：8 3 8 6 3 罗云启，罗毅数字化地理信息系统系统 M 北京：北京希望电子出版社，2 0 0 1 4 陈琼地理信息系统在电网中应用优势的探讨 J 青海电力，2 0 0 5，2 4(1)：5 7 考虑县级配电网G I S 系统的成本问题，在G I S收稿日期：2 0 0
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