10kV配电网地理信息系统

2012-08-16李启林曹德喜

长春工业大学学报 2012年6期

李启林，曹德喜

（1.九台市农电有限公司，吉林九台 130500；2.吉林省农电勘测设计有限公司，吉林长春 130022）

0 引言

随着农村电网规模的日益扩大，导致供电系统区域不断扩大，互联技术在电网中的发展，在农村电网经济运行、规划选址中涉及的关联因素，如人口发展、资源、经济、社会活动等，它们作为电力系统管理的主线都与地理系统有关，地理信息系统能够形象地描述出相应地理系统内容，有效地显示数据信息[1－2]。电力系统正向高度自动化、信息化方向快速发展，需要管理庞大的用户数据、规划数据、电力设备设施数据等信息；变电、输电、发电系统均是包含大量信息系统，很大程度上科学的决策依赖于决策者所掌握的信息量的多少。地理信息系统（GIS）管理可以最大程度地将有关信息集成起来，从而为电力系统决策人员提供多方位立体化的决策依据[3－5]。

九台地区10kV配电网作为农村电力系统运行的重要环节之一，它的现代化发展对整个电力系统的发展起着至关重要的作用，用户和决策者为更好地掌握电网信息，更好地进行规划设计、设备管理、用户报装、电量计费、馈线增容、负荷管理、故障排除、供电恢复等工作，利用现代信息化技术引入地理信息系统（GIS），使农村10kV配电管理上了一个新的台阶。

1 九台10kV地理信息系统设计目标

1.1 配电网地理信息系统的需求分析

由于近几年全国范围“创建一流供电公司”工程的展开，同时寻求一种快速、科学、高效的县城及农村配电网管理手段，替代目前传统的人工管理模式，实现县城及农村配电网的工程建设管理、客户保修服务、故障查询、生产运行管理、设备周期维护等方面的自动化管理，已经成为当前县级农电企业面临的新的课题，开发农村配电网地理信息系统十分必要[6－8]。农村配电网健康状况水平得到了很大程度全面改善，农村用电单价大幅下降的同时，广大农民用电积极性显著提高。随着农村用电设备的增多，电网的新建和改动比较频繁，传统的autocad绘制或手工绘制图纸的工作量就越来越大，加之出图的周期较长，效率低下，浪费资源，共享性能差，各项管理数据与电网实时性的矛盾日益突出，严重影响营销、生产秩序。

1.2 系统设计的总体目标

农村10kV配电网地理信息系统中的空间管理信息系统（Geographical Management Information System，GMIS）功能就解决了普通管理信息系统所存在的这个问题[9]。例如在普通管理信息系统中，一根电缆只包含了诸如默认编号、长度、型号材质等属性数据，而在九台10kV配电网地理信息系统中，除了包含上述属性数据外，还需要有这根电缆在大地中的走向分布以及与变压器等其它电力设备间的拓扑关系连接。

1.3 农村配电网地理信息系统的设计方法

农村配电网地理信息系统设计的用户较多，系统需在网络环境下运行，目前主流的分布式运行模式如下。

1.3.1 客户机／服务器模式（C／S）

用户通过客户机在网络系统上向上位机服务器提出服务请求，服务器根据请求完成预定的操作，处理后结果送回下位机客户端。其特点如下：

1）充分利用两端的能力，响应时间短、网络流量小，程序与数据隔离，安全、透明；

2）客户端一般负担较重；客户端界面不统一，应用程序与平台有关。

1.3.2 浏览器／服务器模式（B／S）

采用TCP／IP，HTTP传输协议，以 Web为中心，客户端通过浏览器Browser访问Web服务器以及与Web服务器相连的后台数据库，是一种基于Internet技术的三层客户机／服务器模式[10－13]。其特点如下：

1）占用网络资源业务十分复杂时，效率低；

2）用户界面简单易用、易于维护升级，具有良好的开放性、信息共享度高、扩展性好、网络适应性强。

1.3.3 三层客户机／服务器模式

基于成熟的分布式技术，将用户界面与企业逻辑分离，将信息系统按照功能分为表示层、功能层和数据层3个层次，分别放置在不同或相同的硬件平台上[14－16]。

数据层：负责管理对数据库的读写和维护。

表示层：管理信息系统的用户接口部分。

功能层：包括系统中核心和易变的企业逻辑，即中间件。

农村配电网地理信息系统需要用户对网络进行编辑，不适合采用浏览器／服务器模式，尽管系统较复杂，尚不需要采用三层架构，故文中系统采用（B／S）客户机／服务器模式。

2 九台10kV配电网地理信息系统的实现

2.1 九台10kV地理信息系统总体结构

农村配电网络地理信息系统是综合运用地形图（地形图主要包含建筑物、山地、植被、道路、桥梁、河流、等信息）和配电线路及其设备相结合的信息管理系统[17－20]。

农村10kV配电网络地理信息系统在COM组件的基础上进行二次开发，并对其针对电网的功能进行了扩充。总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图

2.2 九台10kV电网地理信息系统功能的实现

10kV农村配电网络地理信息系统是在SuperMap，VB.Net基础上开发的一套面向电力的地理信息系统软件。该系统采用了按模块开发的方法，即包括专业图形编辑查询子模块、图形打印输出子模块、基础图编辑更新子模块、用户管理子模块和系统设置子模块。系统主界面如图2所示。

图2 主窗口界面图

主视图窗口显示地理信息和线路分布，信息窗口显示用户所建的线路及设备的相关信息，可新建、修改、删除及查询等操作。

2.2.1 基础数据类型维护

为方便数据输入，系统提供了类型、型号等系统常用数据的维护（增、删、改等编辑），维护类型包括：设备类型、变压器型号、配变管理类型、导线型号、跨穿越类型、杆塔相关、开关型号、开关类型、电容器型号、接线方式、避雷器型号、停电类型、停电原因和用户相关等子菜单，以杆塔为例，数据结构见表1。

2.2.2 地理位置图和配电线路图

系统的图形分为地理位置图和配电线路图，地理位置图是单纯的地理图，不显示配电线路的任何相关信息，不可查询和修改配电线路，可以输出成图册作为档案备份。空间查询结果的配电线路信息如图3所示。

表1 属性数据结构表

图3 查询局部图

系统初始时显示的为地理图，用户可通过系统菜单和工具条按钮来选择配电线路图，进而进行图形的选择、查询等操作。

2.3 与其它系统的集成

2.3.1 基础运行资料的管理

10kV线路以及变压器台区、用户分布等基础资料均已输入GIS，都可以在GIS上看到以矢量图为背景的所有电力设施的相对位置及真实经纬度坐标。

2.3.2 与客服系统95598集成

集成模块主要包括故障投诉电话的输入、投诉电话分析处理、故障信息统计、停电确认、抢修和恢复、报表生成等功能模块。

2.3.3 与营销系统集成

将GIS与客服系统进行接口，在客服系统的座席操作界面添加GIS查询功能。实现GIS与座席“双屏切换”功能。首先在GIS系统中预留字段名称，用于输入用户的电话号码。若数据库中没有的，可以待有客户投诉后进行增改。

2.3.4 与集抄系统集成

集抄系统维护提供对配电网远程集抄系统产生的实时数据由接口自动转入，不必由人工抄录进行地理地图化处理，在地图上显示各项指标情况。使理论线损计算人员省去了这方面的工作量，线路资料的管理更直观、科学、快捷，理论线损的计算结果更为准确。

3 结语

输变电地理信息系统将本地区的地理图素，以及输电线路、杆塔和变电所，及其相关的输变电设备进行全面的图形化处理，实现本地区电网物理结构、物理特性的数字化管理，统一输变电工作相关的信息数据，由此将大大提高本地区输电网运行管理水平，规范输电网的生产规划、运行管理，通过对卡伦地区电网各类实时信息、各专业管理信息的数据挖掘、联机分析和综合统计，解析出能为各层次管理者提供辅助决策的信息依据，为企业创造更大的经济效益和社会效益。

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