电力选址选线信息规划管理平台设计与实现

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 梁经龙 李 陟 朱晓东 尚 宝

输变电及新能源工程选线、选址工作，作为工程设计的前期业务，是一项关键复杂的系统工程[1]，该业务涉及的数据量大、不确定因素繁杂，同其他领域交集广以及更新变化快等特点，且随着电网建设难度的增加、建管要求的提高，导致通过传统方式或工具已无法给出完善的工程路径或站址规划方案。此外，面对日益紧张的电力通道和各相关设计单位相对独立的信息数据，由于无统一平台协同工作，各项目人员无法及时反应相互间设计情况，导致设计风险升高，造成工程投资浪费、工期延误等设计事故时有发生。

当前，国内已有不少商业软件应用于电力系统的规划设计领域，但随着电网规划工作的深度和难度不断增加，以及我国对于地理信息数据安全等级不断提高，目前市面上的软件逐渐暴露其局限性。一是传统设计使用的电网规划系统数据格式单一，多基于CAD等为展示手段，并且此类矢量数据大多属于涉密数据。二是目前行业内主流方式采用商用导航软件，其数据服务隶属于对应商业公司，企业自身无法管理，同时地理信息数据的更新频率也无法满足工程设计的时效性要求，公用的商业互联网地图，使得数据安全无法得到保障，存在较大的泄密隐患。三是传统的设计系统，基本上并未考虑各专业间的协同和数据共享，不同项目的人员无法及时沟通、配合，数据无有效信息化管理手段。四是电网通道资源日趋紧张，而新能源和传统输电线路设计虽有相同地方，但仍有很大差异，而以往的规划软件也并未将两方面融合考虑，不具备较为完整、统一的规划管理功能。

针对上述问题，亟待开发一套以信息数据共享，各相关专业协同设计为核心的辅助决策系统，作为输电线路初可研工程前期规划的主要工具，填补电力设计企业在此方面的空白，一定程度提高电力设计企业前期规划的效率与准确性。

1 系统架构及体系设计

基于对电网规划工作的强现势行、数据量大以及业务处理负责、决策关系重大等特点[2]，本系统的逻辑架构划分为六个层次两个体系，分别是基础设施层、数据管理层、数据访问层、应用服务层、应用层、用户层以及信息化标准体系和信息安全防护体系。其中，数据访问层、应用服务层、应用层和用户层分离，便于系统的扩展，采用C/S模式运行。

图1 系统体系架构

1.1 基础设施层

基础设施层包括系统运行所需的硬件、软件、网络、操作系统软件等，是系统正常运行和使用的保障。

1.2 数据管理层

数据管理层管理对象涵盖了平台所需的各类基础数据、设计专题数据以及工程数据等内容，通过对各类数据进行分层组织与分类管理，基于大型数据库管理系统搭建一个集中、统一管理的选线选址业务数据库，通过完善数据存储管理基础设施建设，统一软硬件和网络环境，结合存储系统和容灾备份技术应用，建设面向专业应用的系统工程、公共资源、业务审批等子级数据库，统一数据资源管理，为各应用服务的数据访问、管理、共享提供有效支撑。

1.3 数据访问层

数据访问层是支持各专业应用服务的基础，借助各类主流技术手段，提供对统一存储管理的灾害业务数据库的数据存取访问支持。通过ADO.NET、ODP.NET、微软企业类库等方式对数据库进行整理，然后生成LOD数据进行发布，提供大容量数据的快速数据访问支持。

1.4 应用服务层

应用服务层是所有应用服务的基础。在系统各功能模块的基础上，抽取类似功能构建通用应用服务，既包括抽象的功能服务，也包含封装的组件对象，通过通用组件和功能服务供其他应用模块调用，完成业务变更时组件修改即可满足全部系统修改的要求。

1.5 应用层

应用层集中、直观地体现系统的各项应用功能，面向用户提供基础功能、方案数据可视化和地物分类分库管理，完成多专业协同校审设计，切实提高工程数据集中管理效率，保障基础数据源的唯一性、规范性和工程勘测数据安全性。实现思路是通过简单有效的协同设计，资源共享方式，移动互联技术来提升选址手段、提高工作效率。

1.6 用户层

用户层主要根据电力规划选址信息管理系统的相关服务对象的特定需求，构建符合不同层次用户的界面。主要分为五类用户，一是项目管理员，负责工程的新建、修改，人员录入和用户角色设置；二是项目经理，负责工程进度的把控，设计人员和主任工程师的人员分配；三是设计人员，负责工程方案数据的规划设计，工程地物数据的整理与录入；四是主任工程师，负责方案数据发布的审核；五是超级管理员，包含上述所有用户的权限，还负责公共资源库的管理工作。

1.7 信息标准化体系

信息标准化体系主要满足信息资源共享的需要，为系统集成和整合提供标准。解决系统的数据多源性和多重性问题，提供系统集成依据和信息采集、传输、交换、存贮、处理和共享等环节制定或采用的相关技术标准。

1.8 安全防护体系

安全防护体系是指提供系统软硬件方面整体安全性的所有技术工具和措施的总和，依据平台设计对安全防护方面的要求，实现对山西省电力规划选址信息管理系统的全面安全防护。防护措施覆盖平台各个部分，包括数据安全、应用安全、系统安全、网络安全等。

2 系统功能设计

基于上述架构体系，结合规划的流程体系，本系统划分为数据管理维护与规划、协同设计与角色分配及选址选线设计三大类模块，工程信息管理、数据管理、选线选址、地图管理、地图工具和权限管理六个功能模块。如图2所示。

图2 系统功能结构图

2.1 数据管理维护与规划

主要完成工程数据、电网专题数据、通道数据等数据的查询、维护和数据分类规划功能，并选择加载第三方公开卫片资源（微软、天地图等）或私有地理信息数据多样是切换和公共资源数据的高效管理。系统用户登录系统后，通过工程打开功能打开与其授权的相关系统工程进行工程相关数据查看、编辑、导出等操作。系统中各类能源数据以点、线、面的形式存储于对于分类的数据库中，各类型数据按照建库初始规划成指定样式，统一管理。解决设计人员在选址选线过程前期的数据采集预分类，工程发布、路径图生成等工作。

2.2 协同设计与角色分配

传统的设计往往未考虑各相关专业在统一平台中的协同设计，以减少设计差错。设计人员依据所定义的角色和相关权限通过协同校审流程，控制对应数据的可见性，通过审批流程查看数据审批的进度及相关意见，工程设计人员各司其职，实时对选址选线方案数据信息纠正和相互沟通，完成工程的精细化协同设计。

2.3 选址选线设计

以往输电线路及新能源选址选线设计都是各自为战，以各自工程设计的准确、安全可靠和造价最低为目标，突出了个体的设计效率和单体工程的经济效益，却忽略了整体规划的合理性和经济性。由此，在本系统中将规划选址选线设计功能统一考虑，旨在解决送变电专业和新能源专业在进行工程前期规划和选址时信息无共享、不对称所导致存在选址冲突风险。本系统通过简单有效的协同设计，资源共享方式，及移动互联技术来提升选址手段、提高工作效率，避免出现设计冲突以解决对设计失误工程造成的经济损失，利用计算机快速、准确的分析能力，结合GIS对多样化数据的支撑，利用规避分析、统计及不同规划区的严格分类，利用点、线、面几何空间曼哈顿距离算法和线、面优化切分算法对选址选线方案开展精确的决策分析。

3 系统关键技术及特色

3.1 电网专题数据库建设

工程路径、站址规划方案的设计，必须依托于电网专题数据、电网工程数据、新能源工程数据及沿线的国家规划数据、时效性强的高清地理影像数据，本系统建设出一套规范、完善的分类编码、目录、标准图例体系、标绘线型、图案填充样式等规则库，并通过整合不同的资源数据，通过底层GIS实现影像数据同电网专题数据库数据的索引自动匹配、解析，并将分析后的结果计入路径、站址设计方案的限制条件库中，由系统自动进行迭代比较，完成最终的冲突校验及规划方案优选。

表1

3.2 基于GIS系统的电力选址选线规划数据综合管理展示平台

系统按照选址选线工作习惯作为交互模型与设计方法，提供友好的人机交互界面，并通过自身强大的空间负荷预测功能，有效减少电网规划数据收集的工作量[3]，为设计人员提供全面的辅助功能。通过线路风格的相关参数、转交安全距离等参数设置，实现所见即所得的展示方式，并借助系统可方便查看各种拥挤地段的多种方案分析结果和通道规划变更情况，从而为选址选线提供有力的数据支撑和规划依据。

图3

3.3 冲突校验及方案对比

系统对设计规划的工程方案进行线路全长、曲折系数、转角个数、交叉跨越等数据进行比较，并根据比较结果，给出推荐线路，并对当前方案与非本专业的所有工程中已发布的方案进行冲突校验，并将结果在系统中以表格和分析决策相关信息在GIS系统中以实时展示方式展现，使得设计人员能直观准确地发现设计中存在的问题。设计人分别从方案的可行性和规划工程的障碍物数量、跨越方案等方面分别比对出不同方案的优劣性，从而实现工程方案的优化设计。

3.4 移动互联技术

移动互联技术叠加设计数据和专题数据，设计数据和专题数据采用轻量级本地客户端数据库管理，叠加调用现有第三方公开版卫星影像数据API进行底图展示，设计人员外业踏勘时，根据现场实际情况对路径、站址等根据实时定位，进行优化、调绘等操作，所有标绘数据存储到本地客户端，保证的数据的安全性。

本文研究的电力选址选线规划信息管理平台，结合电力设计行业实际情况和行业需求，应用最新的设计、软件、计算机技术方法，以GIS为底层，叠加协同校审系统，实现行业先进、适应行业设计习惯的电力选址选线协同设计规划管理平台。随着平台的应用深化，对未来精准规划线路路径及新能源站址及风机机位选址提供坚实的设计依据，实现电网和新能源在进行工程前期线路规划和选址时信息共享以及方案冲突校验，提高电力设计企业的工作效率与准确性，另一方面，实现了项目前期的数字化、信息化，为响应业主方数字化三维设计，提供可靠的基础数据来源。