地理信息系统在配电网自动化中的应用

摘要:地理信息系统(GIS)是在计算机软件技术支持下采集、储存、管理、检索和综合分析各种地理空间信息,以多种形式输出数据与图形产品的计算机系统。介绍了GIS的数据组织及其在配网自动化中的主要应用,包括离线和在线两个方面,提出了基于组件的系统开发模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。

关键词:地理信息系统 配电网自动化 应用

以实际地理位置为背景的电力设备分布图,不仅能在设备管理上为用户增加设备空间位置的信息,而且通过实时信息能准确地反映配电网的实时工作状况。因此,GIS已成为配电网自动化不可缺少的组成部分。

1数据组织

地理空间数据是指以空间位置为参考的数据,地图是空间数据的一种表达方式,空间位置通常是用空间实体与某中参数坐标系统的关系来表达。

各种地理空间实体,如居民区、街道、市政管线、电话亭、电力线路等,在计算机中的表达一般抽象为点、线、面这3种最基本的实体,任何空间实体都可以用点、线、面,再加上说明和记号来表示。

这种空间数据的组织能满足配电网自动化的要求,根据实际地理位置布置设备、线路,展示配电网的实际分布,采用层的概念组织图形和管理基础数据,自由分层,层次之间又可以灵活的自由组合。

与空间图形数据对应的还有属性数据,既对图形相关要素的描述信息,如配电线路的长度、电缆型号、线路编号、额定电流、配变型号、编号、名称、安装位置、投运时间、检修情况和实验报告等。

这些属性数据的用途为结合图形进行档案资料的查询提供具体信息。对已经在管理信息系统(MIS)中录入和使用的部分属性数据,可通过共享途径直接获取,末录入的则必须在GIS中进行录入和编辑。

属性数据可存于任何关系型数据库中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等传统的关系型数据库不能管理具有地理属性的空间数据,所以大多以文件形式存储。从数据的多用户、访问安全性以及数据操作的高效性来讲,这种储存形式力不从心。各大GIS 公司相继推出这类产品。如:ESRI公司的SDE(空间数据库引擎),通过SDE把地理空间数据加到商业关系型数据库:MAPINFO公司的 SPATIALWARE上,可以将地理数据存储到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81数据库具有空间数据的管理能力。

2 配电网GIS的建立

目前开发配电网GIS有两种趋势,一种是把GIS作为整个配电网自动化的基础平台,另一种是把GIS作为其中的组成部分,与SCADA等其他系统共同完成整个配电网自动化的功能。笔者认为第二种方案比较可行。原因是目前大部分地区SCADA系统的功能已经完成,并且投入运行,作为新增加的GIS只要通过数据库的关联,就能实现信息的共享,而且又能保证各个子系统的独立性,使整个系统的可维护性增强。同时减少了开发GIS子系统的工作量,免去了资金的重复投入。

3 配电网自动化中GIS实现的功能及其特点

GIS在配电网自动化中的应用可以分为离线和在线两个方面。

3.1离线应用方面主要包括:

A.图形的操作:在以地理图为背景的配电网分布图上,可以分层显示变电站、线路、变压器、开关到电杆以及到用户的地理位置。由于这些图形均为矢量图,可完成无级放大、缩小和漫游,并且地理的比例尺及视野可以任意设定。

B:空间数据测量:测量两点、多点之间的距离和任意定义区域的面积。通过鼠标定位,既可得出该点的坐标,可完成配电线长度的测量,也可以统计供电区域的面积。

C:设备档案管理:管理所有的配电系统设备档案和用户档案,根据要求进行各种查询统计。主要根据属性数据与空间数据关系,进行双项查询。条件查询(从数据库查询图形,按设备的属性数据库查找设备地理位置,对典型设备可以进行查询、显示、列表、统计)和空间查询(从图形查询属性数据,在图形上对任意设备进行定点查询和多边形小区查询,并且显示、列表和统计)

D:设备检修管理:根据检修管理指标,自动地进行校核,自动列出各项指标的完成情况,提醒工作人员安排设备检修工作,并提出设备检修计划。

E:用户报装辅助决策:通过直接在地图上部设报装用户位置,系统根据报装容量,电流强度等自动的搜索设定范围内(范围值可以在界面上灵活设置)满足要求的变压器,选择不同的变压器系统自动在图上画出最佳的架设路径,并给出具体的长度。

F:开操作票:把开操作票的任务放在GIS界面上完成,直观、简单地在地图上用鼠标电击选取操作对象,就能把操作对象的名称及其当前状态填入相应的操作票表单中,再在标准动作库及术语库中选择操作目标结果,就能方便、准确地开操作票。

G:模拟操作:可以做计划内停电检修前的预演。分为拉开关、停线段、停馈线等不同方式,根据不同的操作自动搜寻停电范围,预演操作结果,确认后打印停电通知单。

3.2在线应用

在线方面应用主要包括:

A:反映配电网的运行状况:读取SCADA系统实时状态量,通过网络拓扑着色,反映配电网实时运行状况。对于模拟量,通过动态图层进行数据的动态更新,确保数据的实时性。对于事故,推出报警画面(含地理信息),显示故障停电的线路及停电区域,做出事故记录。

B:在线操作:在地理接线图上可直接对开关进行遥控,对设备进行各种挂牌和解牌操作。

C:负荷管理:根据地图上负荷控制点的位置,结合独立运行的负荷监控实时系统,以用户的负荷控制终端的基本数据为数据,实现各种查询和分析功能,用图表方式显示结果。根据负荷点的地理分布及其各种实测数据,进行区域负荷密度分析,制定负荷专题图,通过不同时期的对比,辅助电网规划。

D:停电管理:他是配网自动化中管理系统的重要组成部分,利用打来的故障投诉电话弥补配电自动化信息采集的不足,根据用户停电投诉电话中故障地点的数量和位置,进行故障定位,确定隔离程序;并且分析故障停电的范围,排除可能的故障点顺序。根据维修队伍的当前位置,给出到达故障地点的最佳调度路径,可以迅速、准确地找到并隔离故障点,恢复供电。

E:与用户抄表与自动记费系统接口:远方抄表与自动记费系统向GIS传送用户地址、用户的名称以及用电负荷等信息,GIS可以显示抄表区域和区域的负荷情况,使数据更加直观。

4系统的开发

应根据GIS在配网自动化中的应用功能进行模块划分,由于GIS数据量大,维护工作比一般管理系统复杂,需要一定的专业知识,另一面,根据供电企业部门的职能划分,对GIS也提出了不同的要求。因此对建立整个配网GIS来说,根据功能大致可分为3个自系统。

A:系统编辑,系统自维护,主要完成配电网图形的编辑和数据库的维护。

B:实时运行子系统,能够对配电设备进行各种操作,并实时反映操作结果。

C:浏览,查询子系统,查看当前电网状况,完成各种查询、统计和分析。

随着平台及应用技术的不断发展,GIS的应用越来越来深入,广泛。

参考文献:

(2) 王学超,配网自动化中动态地理信息系统(J)电网技术,1999(8):58——60