空间信息技术在电力配网通信的应用与研究

周开河　李鹏　章立伟　吴笑

摘 要：从电力配网通信的背景及现状出发，阐述了在电力配网通信中充分利用空间信息技术的必要性，对“一张图”理念在电力配网通信管理中的应用进行了分析，同时结合宁波供电局的配网通信可视化系统建设总结了经验、认识了不足及改进建议，最后对配网通信可视化系统的下一步发展提出了建议，以期最大限度地发挥电力企业通信数据利用价值，探寻监测盲点，消除管理短板，优化资源配置，提升管理效率和经济效益。

关键词：通信资源 GIS（地理信息系统） GIS空间分析

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0020-02

电力配网通信具有分布地域广、通信设备种类多、拓扑结构复杂等特点，这些特点决定了电力配网通信管理的道路是曲折而漫长的。伴随电力配网通信的逐步建设，在网内形成了多种设备、多种软件系统并存的局面。在早期，各种设备与各类软件系统都在不同业务领域发挥着重大作用，但随着电力生产运营的高速发展，多种设备的传输协议不统一、多种软件系统独立运行、生产运营数据分散的问题日益显现，针对这些问题，迫切需要科学的管理手段及先进的技术手段，整合数据、系统资源建立一套综合化管理系统，实现数据充分共享、功能高度集成、展示一体化与决策科学化。

1 配网通信管理现状

通信资源具有分布范围广、数据量大、资源间关系复杂的特点，一直是通信管理中的一大难题。

通信资源管理系统（SG-TMS）是国家电网公司经过多年的调研、研发等一系列努力后形成的一套通信资源管理系统，在浙江省电力公司的苦心经营下实现了该套系统的成功推广，完成了对全省范围内通信资源（包括区域、局站、机房、线缆、设备等）的属性信息及关联信息的维护与管理。

电网GIS空间信息服务平台为国家电网公司“十二五”期间统一规划建设的空间信息服务平台，在浙江省电力公司进行了统一部署，并在浙江省内推广。平台拥有电网设备的图形维护及综合展现等功能，并以标准服务的方式为生产、应急指挥等业务应用提供图形服务支撑。

基于已建系统对资源管理范围的局限性，存在以下问题：

SG-TMS实现了通信资源的属性信息及关联信息的维护与管理，同时具备业务流程管理能力，但不具备具有空间地理属性的图形管理功能，缺乏直观的图形可视化管理，对通信资源的空间位置及空间关系管理匮乏，导致通信资源的属性信息与空间信息无法对应，不能更真实的表达通信设备的空间地理位置及网络连接关系。

电网GIS空间信息服务平台，拥有电网一次设备的图形维护及综合展现等功能，但是不包含配网通信资源的图形管理，缺乏对电力配网通信管理的有效支撑。

2 空间信息技术在配网通信管理中的应用

2.1 空间信息技术

空间信息技术将地球作为一个完整的系统。以空间技术、遥感技术、计算机应用、地理信息系统、多媒体与虚拟技术、通信与互联网为手段，获取、处理、分析、存储、传输具有明确空间尺度和定位含义的地球科学信息。以地球科学的基本理论为基础，信息论、控制论、系统论作为支撑，研究解决地球科学问题，特别是地球各因素的相互作用、地球信息的时空特征和变化的规律的科学。

空间信息技术不断向国家空间信息基础设施和“数字地球”方向扩展，这些都对空间信息技术的时效性、多样性提出了更高的要求。此时，空间信息技术应用于电力配网通信，具有广阔的市场前景和科学意义。

2.2 应用必要性

电力配网通信管理中涉及众多的通信设备，广阔的范围区域，涵盖海量信息，而科学的决策在某种程度上取决于决策者所掌握信息量的大小，以往通信信息的展示多采用文字、表格、图表等平面的形式，此类表现形式不直观且信息比较分散，不易透过现象看到本质，而引入空间信息技术可以解决平面信息与空间信息的脱节问题，在充分利用现有属性资源、空间资源的基础上深入挖掘提升空间，可以多维的角度进行全面展示，更利于决策分析。

所以，必须要建立基于地理信息系统（geographic information system，以下简称GIS） 的配网通信资源可视化系统（以下简称可视化系统）才能满足当前的信息运维需要。

2.3 应用建设思路

可视化系统总体架构建设思路是，通过接入电网GIS空间信息服务平台的基础地理信息与电网信息服务作为通信资源的底图参考与数据支撑，与通信资源管理系统进行系统集成，实现系统交互及系统功能实现，并将系统功能分为数据层、组件层、服务层、应用层。系统架构按照面向对象的设计思想、采用分层架构设计，以组件化设计模式将通信可视化系统总体架构划分，如图1所示。

可视化系统采用B/S架构，通过与现有的、分散的系统进行服务、应用、数据各个方面的有效集成，在充分利用现有资源的基础上，利用网络通信、计算机、GIS、数据库、复杂算法等技术进行深化应用的研究与实践。

3 功能分析

3.1 通信资源管理

通信资源包括站点、光缆段、光接头盒、光交接箱、埋设、工井等众多类型，系统实现了通信资源的图形建模，将真实的通信资源放置在地图中真实位置上，使得通信资源拥有了空间特性，结合通信资源的属性信息，实现通信资源属性信息与空间信息的关联。在建模过程中，系统提供自动捕捉功能，使存在关系的通信资源能够建立空间关系及拓扑关系。同时为提高系统建模速度，还提供了通信资源台账数据和经纬度坐标信息导入功能。

3.2 通信资源专题图管理

系统主要实现了管道专题图、缆井专题图等专题功能，通过点击地图上的指定管道，展示该管道的截面图，在管道截面图中详细展示管道中管分布结构信息及管中光缆的敷设情况，实现对管缆资源的全景化、全方位展示，通过在地图中点击指定的缆井，展示该缆井展开图，通过展开图可以直观显示缆井中的管道连接信息、管孔分布信息、光缆与管道敷设关系，通过展开图可以直观的展示检查井处各管道的各管孔的分布情况和占用情况。此部分功能为使用人员快速了解地下通信资源信息提供了便利。

3.3 通信资源空间分析

通信资源的空间分析，为用户对通信资源的辅助决策分析提供充分依据及有力支撑，此部分功能主要包括拓扑连通性分析、业务导航分析等高级分析功能。

（1）拓扑连通性分析：分析指定设备与哪些设备连通。通过指定起始设备、分析级别在地理图中对通信资源的拓扑连通性进行分析的功能，对分析的结果进行高亮显示，同时展示分析结果列表，并能够对分析到的设备进行空间定位。

（2）业务导航分析：在电力配网通信行业，受到来自多方面因素的影响，通信设备出现故障导致通信终端的事故发生在所难免，如光接头盒丢失、光交接箱损毁、光缆纤芯中断或光缆中断等，当遇到设备故障时，业务导航可通过设置起始点、终止点、必经点及故障点，在最短时间内自动生成避开光缆故障点的最有路径导航方案，为故障快速恢复提供参考。

4 应用建设经验

4.1 资源命名规范化

通信资源分布广泛，具有明显的地域特性，随着通信资源管理的不断加强，通信资源命名规范化是尤为重要的，资源命名应具有意义，一个规范的资源名称能够使资源使用人员一目了然，不但能够知道当前资源本身的名称及主要属性，且可很方便的了解与当前资源存在联系的其它资源。

4.2 循序渐进

任何事物的建设和发展都不是一蹴而就的，都需要一个循序渐进的过程。在可视化系统建设历程中应从两方面出发。

（1）从资源数据出发，电力通信资源数据多而繁杂，数据的获取、处理、分析、存储都需要一个过程，需要在实际应用中不断的完善。

（2）从需求出发，系统在投入初期其功能要能够满足使用人员当时的需求，而随着使用人员的操作水平与理论水平的不断提高，会对系统提出新的功能及需求，此时，便要循序渐进，完善系统功能满足用户提出的新需求。系统功能应本着与时俱进的思想，以不断满足用户需求为宗旨。

4.3 提高数据质量

电力通信资源数据多而繁杂，如何保证这些庞大而复杂的资源信息的准确性和及时性，提出几点要求。

（1） 从源头抓起，保证进入到系统中的数据是有效的、可用的，对于采集类数据，要制定采集规范并严格按照规范进行操作；（2）把控过程，数据在系统内部及系统间流转过程中，保证数据的完整性、一致性，可制定完善的数据异动流程，保证数据来去一致；（3）做好收尾，宝贵的数据应适时存储到企业数据仓库，为数据溯源及大数据挖掘提供基础支撑。

5 结语

随着系统的上线运行，系统功能的不断深化应用，同时伴随电力通信设备的不断更新、业务需求的不断变化，系统对数据获取的及时性、准确性、一致性将提出更高的要求，在未来系统的应用过程中需要注重数据积累，只有通过长期的数据积累和梳理完善，才能保持系统的生命力；同时可视化系统与企业内部的其它系统功能上的融合应加强，为了避免重复开发、缩短系统开发周期及节约系统建设成本，要充分挖掘待建设系统与已建成系统的共同点与不同点，充分考虑到各个系统间的复用性、可维护性及灵活性。

参考文献

[1] 黄志龙，邱家驹.配网SCADA和GIS功能的集成[J].电力系统及其自动化学报，2000，12（4）：34-41.

[2] 王洪生，孟庆梅，地理信息系统在电力系统中的应用[J].东北电力技术，2006，27（11）：50-52.

[3] 陈琼，地理信息系统在电网中应用优势的探讨[J].青海电力，2005，24（1）：5-7.