GIS在学校配电网管理中的应用

胡元军 张晓红

（苏州农业职业技术学院，江苏苏州 215001）

对于整个学校的电力系统来说，配电系统是对其进行协调规划的主要部分，对于整个电力系统的发电变电、电力运输、电力分配、学校各部门用电起着重要作用。因此学校对于配电系统的管理工作要格外重视，通过采取先进的管理技术保证配电系统的安全运行，才能确保整个学校的电力系统稳定可靠的满足全校师生学习生活当中的供电需求[1]。随着我国计算机技术的不断革新，学者们已经将地理信息系统GIS引入到配电网的管理当中，许多企业运用GIS技术建立数字电网对企业生产各个环节的配电网进行信息化管理，极大优化了产业结构，许多学校也开始将GIS系统应用到学校配电网的管理当中。

1.GIS在配电网管理中的基本功能

（1）电子地图的建立及管理：GIS可以从国家标准的电子地图当中获取某一区域的电子地图，建立对指定区域电子地图的分区显示、快速定位与寻找，并且能够对整个电子地图进行实时更新与漫游。

（2）对配电网中的设备进行管理：GIS可以对配电网当中的各种设备进行图形显示、数据查询、对某一时段的数据进行统计与分析等。

（3）对配电网进行自动制图：GIS可以提供某一区域内配电网的各种图形绘制，例如结合GPS定位系统对某一区域配电网当中线路的铺设信息进行自动化线路走向图形绘制，还可以根据建立的电子地图绘制出配电网当中的首次接线图、指定区间的电缆断面图、室内室外网络接线图等，并且能够对某一区域内配电网的电力数据进行折线图、柱状图等不同统计图形的呈现，这些图形当中的数据都会进行实时更新便于管理人员进行电力检查与维护。

（4）对某一区域的电网进行数据分析：GIS可以根据某一区域配电网当中所用的设备信息、线路分布的空间信息及拓扑关系建立一个电物理空间、设备空间以及电地理空间的仿真电网模型，并且综合这一仿真模型当中的各项数据对该区域停电情况进行预判，对电路系统复合大小、线路的折损情况进行分析，从而为管理人员进行配电网优化提供数据支持[2]。

（5）多地区配电网实现数据共享：在GIS广泛应用的过程中，各地区之间电力系统信息化与自动化体系不断完善，配电系统之间产生了紧密的联系，实现了不同地区电力系统之间的数据共享，并且系统能自动对无效数据进行删除避免产生数据的冗余，实现了不同地区之间配电网数据的深层挖掘与利用，为我国总体的配电网数据管理带来便利。

2.GIS在配电网管理中的特点

（1）在空间定位上呈现分布式特点：GIS系统具有空间定位的特点，在空间定位上分散呈现且不可重叠，在属性方面表现为多层次的特点。例如，在某一地理位置上，配电系统当中的电力线路分布与当地的地理位置是重叠的，但是在GIS系统当中进行分析时，是按照不同的层次进行数据处理的。

（2）系统内部数据体量大：GIS系统当中包含的数据大多是以点、线、面的矢量化方式呈现的。例如，对于配电系统当中的电力线分布，GIS系统分析的关注点在于电力线之间的逻辑连接，系统数据收集时一般收集的是电力线两个端点的矢量信息。并且由于GIS系统要对不同的电力线走向、转折点信息、设备信息等进行不同的数据处理，因此系统内部所包含的数据量非常庞大。

（3）信息呈现的多样性：GIS系统当中不仅包括配电网地理实体的物质呈现和电力能量本身的呈现方式，还有根据这些实体物质衍生出来的一系列数字、文字、电子地图、单位时间内的变化影响、进行数据分析之后产生的一系列纸质材料等，具有信息呈现的多样性特征。

3.现阶段学校配电网管理中应用存在的问题

学校配电网的发展是随着每个学校建设规模的不同以及学校内部用电负荷的变化进行建设的，现阶段学校的配电网结构随着学校发展变得越来越复杂，而传统的配电网管理已经不适应学校配电网的管理需求。

（1）学校配电网连接的设备数量巨大：有些学校由于占地面积大，配电系统分布广阔，一个学校当中配电网所包含的电力设备数量庞大并且种类繁多，教学用电、生活用电等分布于学校的各个地区，配电网时常处于不断变化之中，传统的配电网管理系统对数据的维护工作任务艰巨。

（2）传统人工管理效率低下：现阶段有些学校对于配电网的管理还停留在传统的人工管理阶段，当电力系统出现故障时需要人工检查解决，整个过程费时费力并且效率低下。此外，人工管理情况下，工作人员对配电网的了解基本处于“摸黑”阶段，配电网发生故障之后，维修人员对于故障发生的原因只能从现场状态进行了解，无法根据信息化系统当中的直观数据进行更准确的判断，并且在配电网日常的管理中也无法做到故障预判。

（3）缺乏对于配电网的智能化管理：传统的配电网管理方式对于学校内部一些老校区当中电缆纵横交错的情况很难进行详细的梳理，存在极大的安全隐患，需要经常派人员进行现场巡逻便于发生故障后进行定位，致使配电网管理任务繁重[3]。并且传统的管理方法无法对学校配电网相关数据进行智能分析，不利于后续学校电网系统的优化。

4.GIS在学校配电网管理中的应用

4.1 对学校配电网进行可视化应用

GIS管理系统在对学校配电网进行管理时能够将地理信息系统当中的可视化技术应用到日常管理工作中，通过对GIS数据库当中储存的学校不同地区的电网数据进行链接来实现整个学校配电网内部空间信息与不同设备属性信息的统一化管理，使学校配电网管理工作更加科学明晰，如图1所示。在可视化系统当中，可以加载学校内部包含地理信息的各种配电网图形文件，对电子地图进行放大、缩小等基础操作，还可以在电子地图上进行数据移动、选择等基础处理，也可以同时浏览学校不同区域的配电网。此外，可视化还可以进行一些常规的编辑工作，例如绘制电杆、变压器、中断器等的图形元件，进行电线杆位置的修正、移动电子地图当中的插件，查看学校任何一个地点的电子设备属性、对某一数据或电子设备进行自定义备注等。可视化操作能够让管理人员清晰的了解到学校任何一角落的线路、设备等的相关状况，便于管理人员对学校配电网进行全面的变更与管理。

图1 GIS在学校配电网管理中的可视化应用

4.2 对学校配电网数据进行查询与分析

GIS系统可以为学校各部门提供相应的配电网地理化分析、电子设备的数据统计与数据查询。系统会按照不同的地理区域、配电网当中过往出现的停电事件进行不同的分类与数据汇总，便于维修人员和管理人员查询与分析。GIS系统还能够对于学校电子地图当中的用户进行定位查询，对学校教学用电、生活用电进行统计，例如智能化的对学生宿舍进行电压限制、用电量统计，对教学实验室当中的用电费用进行管理等。管理人员通过在系统内部根据自己想要了解的内容逐一输入查询条件，就可以看到系统呈现出的信息筛选情况，还可以实现图形数据查询和电子设备属性数据的单向或双项查询服务。为了做到便捷管理，GIS系统能够在电子地图上逐一对学校不同区域的用户进行地址编码，对于数据进行分区打印，避免出现学校配电网管理当中区域交叉等混乱局面。

4.3 对配电网进行实时监控与故障预测

GIS系统通过与配网SCADA系统进行动态链接能够在 GIS图形当中对学校配电网运行情况进行实时信息呈现并进行动态着色[4]。在运行过程中GIS系统能够做到对当下数据与历史数据的双重动态分析，随时观测配电网当中的线路情况，并且能够对不同地区存在电路负荷过大情况的线路进行不同颜色的标记。此外，当学校配电网在任何时间段或任何区域发生故障或突发事件时，GIS系统能够做到以事故发生点为中心，在电子地图上划定一定范围，自动收集该范围内所有设备及线路发生故障前后特定时间段内的所有数据并向管理人员作出警报，并对这些故障数据自动分析与处理，对故障点进行精准定位并且提供修复方案。此外，GIS系统通过不断的数据分析能够对潜在的风险进行预判，在电子地图上对可能出现故障、停电情况的区域进行标记，为管理人员对整个配电网进行检修提供有价值的数据参考。

4.4 实现对学校配电网数据不同途径的更新与应用

GIS系统当中的数据更新板块可以根据学校配电网运行情况进行批量的属性修改、数据更新等，为学校配电网管理部门的技术人员提供便捷的数据应用与流转，实现配电网图纸资料在机器内部的闭环管理。配电网资料管理人员可以摒弃对CAD图库的维护，直接利用GIS库的数据转换功能将GIS图形转变为CAD格式或者DXF格式，使学校整个配电网图纸设计、施工环节以及调度环节线路图流转更加便捷。此外，GIS系统可以通过结合电力GPS线路巡查对整个学校的配电网进行更加便捷的巡逻与检查，巡线员运用手持GPS巡查系统，在移动端记录学校配电网巡查的航点与航迹，GPS手持系统会自动将巡查员巡逻过程当中的时间和空间位置、检验工作当中的有效数据自动上传到GIS系统当中，GIS系统能够自动根据GPS采集到的经纬度坐标在电子地图当中自动生成杆塔符号及线路图[5]。

5.结语

现阶段GIS已经在各个领域的配电网管理当中得到了广泛应用，在学校配电网管理过程中，GIS系统能够增强管理的可视化效果，能够基于学校配电网当中的具体信息进行数据分析与处理，提供给管理者科学的故障解决方法与配电网维护决策。并且随着GIS系统的深入发展以及我国对各领域配电网信息化改造的进行，GIS系统当中搭载的先进技术越来越多，对配电网的管理体系也越来越完善，对于学校配电系统管理当中的数据分析科学化、故障解决可靠性，对于学校师生用电服务质量的提升发挥着越来越重要的作用。