基于山西农网的电力GIS系统的研究

程树仁

（华北电力大学，北京 102206）

0 引言

近几年来，农村电网建设发展迅速，大规模的农网改造工作已在如火如荼地进行中，截止2007年12月8日，山西省电力公司所属农网包括114个县支公司、766个农村供电所、560万农电用户［1］，电力网日益复杂，用户对供电质量的要求越来越高，传统的手工管理方式已经不能适应当前的管理需求。采用先进的技术和手段，使工作步入定量化、科学化、自动化、现代化的轨道，已经成为农村电网管理工作中十分紧迫的任务，对提高管理水平、工作效率，以及树立部门形象起着越来越重要的作用［2］。

1 农村电网管理的现状

随着农村电网改造的深入进行，农网在设备更新、技术改造等方面有了较大的进步，但在信息化管理方面农网与城网相比还比较落后。对配电网络的管理涉及到点、线、面各个层次上的庞大的电力设备、设施数据、用户数据以及图形信息的管理，在电力行业的发展过程中，各个电力部门都积累了大量的配电网纸质数据。这些纸质资料带来的数据更新困难、资料容易损坏丢失、日常查询不直观、无法为配电网改造提供决策参考等弊端也越来越明显。对配电网进行简单的数据管理已经远远不能满足直观、总揽全局、实时、综合等更高要求［3］。

农村电网管理中存在的另一个问题是系统内的电力设施受到外力破坏或被盗，反馈信息不及时，供电可靠性及安全运行难以保证。传统管理方式中对农网线路的维护、查询、统计等日常基于线路的设备管理中存在工作效率低、资料丢失损坏、数据更新困难等问题［2］。

2 农村电网引入电力GIS系统的必要性

地理信息系统（GIS）是融计算机图形和数据库于一体的存储和处理空间信息的技术，它把地理位置和相关性有机结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂地呈现给用户，借助空间分析功能进行各种辅助决策［4］。

GIS具有强大的数据分析功能和空间分析功能，已被广泛应用于电力系统中与空间信息有密切关系的各个方面。电力GIS系统是将“图数结合”技术和地理信息引入到电力设施的新管理方法，利用地理信息的特点，全面了解电网在空间的分布状况，掌握电网的实时运行状况，使图形管理与数据管理融为一体。它能够对指定局、变电所、区、线路进行特定的统计计算，使图形、数据管理具有空间特性;能够通过对目标的简单操作直接查询电网的设备属性数据库的信息，快速、准确地评估、分析出数据内部潜在的联系，为管理人员规划、设计、预算、决策、控制提供了一套完整的信息化解决方案［5，6］。

3 电力GIS系统在农村电网管理中具备的特点

电力GIS系统具有以下特点:

（1）支持多种图形处理与管理，实现数据的多层映射，多维空间映射，提供完整、准确的地图信息，高精度图片，准确的技术参数，标尺准确，高精确度杆塔位置，按用户需要自动生成专用地图。

（2）数据搜索快捷，线路图表查询准确和统计功能齐全。电力GIS系统实现电网数字化描述，其目的是能对电网实现快速查询，及时掌握电网运行状态，快速诊断电网故障，提高处理事故能力，保证电网运行质量以及提高用户服务质量。GIS可对图形数据、可执行图形和属性数据的嵌套操作与映射查询关系运算;根据电力系统提供的配电设备的图形、属性信息与地理位置、地形数据、环境数据、线路走向数据、线路设备历史档案和即时信息，对线路设计方案、施工方案、抢修和停电措施提供决策依据及辅助决策。

（3）电力GIS系统对信息库进行安全保护，制定管理与使用的安全保密措施和机制，包括内外网络的隔离、重要电力设施电子地图和设备信息数据库的保护等。安全措施在系统总体设计与建设中充分考虑，并严格实施，对应用系统的数据实现多层安全保护，设置用户权限以保证系统资源共享下的安全，使系统能在可靠安全的环境下运行［7］。

4 电力GIS系统的架构设计及其功能实现

根据对全省农村电力的调研和需求分析，电力GIS系统的架构包括应用框架、基础框架、图形管理框架、支撑应用框架和高级应用框架。

图1 电力GIS设计框架图

4.1 应用框架

应用框架通过对空间信息服务进行封装，以Web客户端应用框架的方式为各业务提供典型GIS应用。应用框架可以嵌入各业务应用系统，并可以实现业务应用与应用框架的功能交互;此外，应用框架可以作为独立的WebGIS应用部署和发布，可以直接访问。应用框架的应用功能主要包括:电网资源浏览、查询定位、专题图查询、空间分析、电网拓扑分析、图形输出、动态对象标注等功能。

4.2 基础框架

基础框架是电力GIS系统与业务应用集成的纽带。通过电力GIS系统提供标准SOA架构的Web服务，为各类业务应用提供电网图形和分析服务支撑。电力GIS系统提供的服务主要包括:电网基础服务、图形浏览服务、查询定位服务、矢量图形服务、电网专题图服务、空间分析服务、电网拓扑分析服务、切片地图服务。

4.3 图形管理框架

以C/S方式为各业务应用提供各类电网资源的空间数据维护相关功能，主要包括通用图形编辑、定制图形编辑、电网资源属性维护、专题图管理、设备变更管理、空间统计分析、电网拓扑分析和图层显示控制等功能。

4.4 高级应用框架

电力GIS系统的功能需求范围针对各专业与电力GIS系统相关的高级业务应用进行描述，高级应用不作为电力GIS系统的基础建设内容，但需要基于电力GIS系统之上进行构建。

4.5 支撑应用框架

支撑应用框架主要包括:模型关系管理、图元符号维护、图形显示样式管理、平台权限管理、平台日志管理、瓦片地图管理及基础地理数据管理等功能。通过支撑应用框架的功能，为电网资源维护、基础框架、应用框架及高级应用框架提

供平台应用支撑。

图2 图层显示控制图

5 电力GIS系统的关键技术

电力GIS系统通过网络连接部署在服务器上的数据服务访问数据，数据服务根据电力GIS系统的请求操作数据库中的数据，并可按照配置信息将部分数据缓存在本地。而数据服务中则存放数据切片，电力GIS系统通过数据服务获取数据服务器上的数据后，也可以根据配置信息将需要的数据缓存在本地缓存中。

数据缓存后，电力GIS系统与数据服务的连接可以断开，电力GIS系统访问本地缓存数据进行图形的浏览和编辑。待编辑完成需要提交时或网络重新连通时本地缓存数据与服务器数据进行同步，保持缓存数据与服务器同步。

采用该解决方案后，电力GIS系统使用数据服务和本地缓存技术将可以满足海量影像和矢量数据的访问要求，并具有以下优势:

（1）只有在客户端将数据变更提交到数据库或数据变更需要同步到本地时，客户端才需要与服务器通信，能够减少网络传输的数据量，降低系统对网络和服务器的要求。

（2）提升系统响应速度。客户端应用程序对数据的查询和修改均基于本地缓存进行，系统响应速度要优于通过网络访问数据库方式。使系统可以离线运行。

（3）采用本地缓存后，客户端和服务器不要求持续连接，客户端编辑操作可以基于本地缓存完成。客户端需要将编辑结果提交到服务器时，才需要与服务器建立连接，将数据变更发送到服务器，并解决冲突。

6 结束语

由于山西农电管理的信息化程度不高，电力GIS系统的应用又是一个新兴的应用领域，企业受人、财、物方面的限制，电力GIS系统将是一个长期不断完善的过程。只要不断探索创新、积极推广应用，逐渐完善功能，随着供电企业信息化的加快，自动化技术的日臻成熟，相信数字化的农电管理，甚至数字化的供电企业，在不远的将来都能成为现实。

［1］国家电力监管委员会山西电力监管办公室.省公司农电营销自动化系统全部上线运行［EB/OL］.http://tyb.serc.gov.cn/item/1338.aspx’2007-12-8/2011-6-25.

［2］苏小磊，赵瑞鹏，郭丽丽.农电管理系统中引入GIS的必要性［J］.农村电气化，2009，7.（266）:36-37.

［3］刘元彤，宫雁群，许童羽，等.GIS在农电企业配电网中的应用［J］.农业科技与装备，2008，4（2）:50-52.

［4］宁永林，林春华.内蒙古敖汉旗农电局配电线路条图实现GIS系统管理［N］.经理日报，2008-04-01.（C1）.

［5］曹英丽，杨勇.县级配电网地理信息系统设计与实现［J］.农村电气化，2004（2）:25-27.

［6］方彦军，习博.县级城区配电网地理信息系统的实现［J］.江西电力，2005，29（2）:22-24.

［7］王翰秋.深圳供电局地理信息系统（GIS）的开发及在农电运行管理中的应用［D］.北京:华北电力大学，2008.