基于GIS配网规划系统数据接口研究及应用

陈俞斌

摘 要：配网规划系统需要大量数据的支持，例如GIS的电网结构与属性数据等。这些数据的存储格式、部门、系统都不相同。因此在进行配网规划时，需要在系统观念的指导下进行，并且将一体化作为设计思想，能够灵活地将数据从外部数据源提取出来。本文对配网规划与辅助设计系统建设的实践情况进行研究，从数据共享、数据整合入手，对配电网模型进行探讨，并提出数据接口研究及应用的有关方案。

关键词：GIS；配网规划；系统数据接口

中图分类号：TM76 文献标识码：A

配网规划系统中相关数据通常分散在GIS、MIS、SCADA等系统中。收集规划数据通常由人工进行，在配网规划中具有十分重要的作用。配网规划内容包括：市政规划等文本资料；电网现状图等资料；电网参数等；变电站功率等运行资料。这些数据形式不同，所处系统不同，比如GIS系统中为电网地理接线图，CAD系统中为土地利用信息等。由此可见，配网规划工作具有综合性。

1.配电网络模型

配网规划系统的基础是配电网络模型，能够对配电网的计算机数据结构进行描述，包括配电网络原件与连接关系。进行潮流分析、可靠性分析等都需要配电网建模。电网模型按照层次进行划分，分为电网层次与电网原件两种结构。具体包括：电网层次结构能够反映出电网元件之间具有的层次关系，这些层次分为上下级与包容关系。例如变电站之中存在一些馈线，线路、开关、环网站又集合成馈线，一些配变又集合成线路；电网拓扑结构又是电网元件间连接关系的反映，包括线路始点、末点以及始点与末点的设备类型等。在进行配电网建模时需要将这两种电网模型体现出来。为满足配电网模型的需求，电网建模设计包括电网元件模型、电网层次结构设计等5部分。

2.提取外部数据的流程与整体解决框架

2.1 提取外部数据的流程

现阶段已经投入运行并且与配网有关的重要管理系统有SCADA、MIS、CIS、GIS、CAD等系统或者辅助系统。针对SCADA、、CIS、GIS等的外部数据提取分为两个部分进行：现状数据的提取、导入。现状数据的提取是指从这些系统中提取出目标字段，按照这些数据的内部关系进行关联，能够形成新的规划数据库，并且将其保存在服务器上。现状数据导入是指对规划数据库中的图形与属性进行转换，同时简化电网，重建拓扑关系与所属关系。

2.2 数据接口的整体框架

对数据流程进行分析，将数据接口的设计分为两部分：规划数据库与数据导入设计。规划数据库、DWG方案库都能对电网进行描述，利用数据库表的结构实现，虽然结构上没有差别，但是在范围与模型是否详细上存在一定的差异。规划数据库按照配网规划中的主要原件能够分为：变电站表、开闭所表、线路表等5个表。不同类型的元件表能够对该种元件的电气属性进行记录，并且反映出与其他元件之間的联系，从而实现对电网结构的描述。

对数据库进行提取的过程是对SCADA、CIS、GIS系统中的数据进行转换的过程，利用映射、变换的形式将其变成规划数据库。映射与变换的过程与这些系统的结构与数据具有密切的关系，过程具有一定的不确定性。不同制造商的系统甚至用一个制造商不同时期制造的系统存在一定的差异，会造成这个过程的变化。为了减少这些变化引起的一系列不良反应造成的影响，能够利用GIS中间件FME来提取数据库。该种中间件不仅能够实现空间数据的读写、存储、转换，还能将数据进行GIS与CAD格式的转换。

3.数据接口研究与应用

3.1 SCADA数据接口

配网规划系统数据接口的主要功能是从配电自动化与SCADA系统中获取配网规划中需要用到的各种数据，便于分析网络运行的状态找出其中存在的薄弱环节。对网络运行进行优化与短期规划都要依靠SCADA系统才能实现。

进行配电网数据库的设计时，需要对SCADA系统中的数据进行充分考虑，将该系统中遥测、遥信与配电设备原件进行关联，能够获取配电网自动化相关信息。配电网自动化系统通常包括设备层、子站层、主战层3层结构。其中的设备层具有繁杂的装置、众多的协议。子站层相当于适配器，能够对设备层的细节进行屏蔽，提供104等通信协议，并且将有益信息进行过滤，将不同测点信息转发给不同主站层，由主站层的服务器进行数据的接收，存入数据库。

为了减弱SCADA系统对配电网规划产生的影响，保证规划能够独立进行不受SCADA系统的影响，利用商用数据库接口标准进行SCADA系统中数据的获得与提取。利用这些商用数据库接口具有如下益处：利用标准接口的特性能够实现对实时数据库特殊性的屏蔽，从而保持调用商用数据库与实时数据库的方式一致；能够被大多数数据库显示与处理控制支持与接收，易于开发系统；方便维护与管理、共享这两种数据库的数据。

3.2 GIS数据接口

由GIS进行描述的电网模型面向设备模型，其属性数据与连接关系都记录在该系统的数据库中。接入配电网规划系统时，利用OGC进行图形数据的载入，利用模型进行GIS中面向设备模型的研究，以此完成对数据质量的检查，并进行改正。面向设备在校验完成后，需要进行一系列处理，如将原有的单端原件转变为双端、将站内与站外连接起来、对网络进行简化等，形成面向馈线模型与区段模型。在对这些模型进行提取的过程中，系统能够实现对馈线、环网图进行自动提取、主接线图自动生动等功能。用户能够对主接线图进行修改，但是需要保证连接关系、计算模型不能发生改变。在同一窗口中，能够将地理接线图、环网图同时显示出来并且进行联动。

在设计单个项目时，用户能够依照相关标准进行设计范围的选择，例如区块地理、供电、馈线等。在建立完成网络模型后，可以将其与项目文件、配置等进行同时保存，能够随时进行更新与提取，但是不必再重新生成。完成配电网网络模型的提取后，用户能够进行候选线路、站址的增加。系统能够为电网编辑工作提供作业工具，帮助其完成网络模型的建立，保证图库的一体化。对网络进行提取的整个过程，不仅能够实现网络的进一步简化，提高工作效率，还能解耦复杂的配电网，实现对复杂系统的分解。

结语

作为配电网规划、设计、开发的关键环节，数据接口与电网建模工作需要被给予足够的重视。进行系统的开发时，首先要对需求进行调查与分析，才能进行数据接口方案的确定，以便成功完成系统的规划。在建设系统的过程中，需要分析外部数据源，并对配电网现状进行评估，对理论进行计算，并且对系统规划中所需要用到的数据模型进行优化，才能保证数据接口设计方案的科学性与实用性。

参考文献

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