基于GIS的数字化班组配网实时电子图纸移动应用平台研究

陈启龙 王彬楠 刘晓辉 陈业伟 赵昱臣

（国网河南省电力公司郑州供电公司）

0 引言

随着移动互联网和智能手机技术的持续发展，移动客户端在配电领域的应用取得了显著的成就。其中，通过“豫电助手”移动应用平台的引入，实现了配电自动化系统、PMS系统和OMS系统的紧密连接，使得配网电子图纸可以随时随地进行浏览［1］。这项创新性的技术改革一定程度上解决了现场人员在工作中无法实时获取配网图纸、运行方式和二次信号等难题，显著地提升了配网运维检修工作的效率［2］。

传统的配网接线图维护方式包括使用AutoCAD软件、GIS和配网自动化系统［3］。然而，这些方式都存在着一些局限性。首先，传统方式往往需要事先将图纸打印出来或者下载到手机上，这不仅增加了工作量，也不便于在紧急情况下迅速获取必要信息。其次，GIS和配网自动化系统只能在特定的网络环境下使用，这限制了实时获取信息的便利性，特别是在野外或者网络信号不稳定的情况下［4］。而通过“豫电助手”平台的引入，这些问题可以得到解决，工作人员可以随时使用智能手机或平板电脑浏览配网接线图，无需提前准备或特定网络环境的限制。这极大地方便了现场工作人员，使得他们可以在需要时快速获取所需信息，从而更加高效地进行配网运维检修工作。

总的来说，移动客户端技术的应用为配电行业带来了革命性的变革，使得配网接线图的获取变得更加便捷和高效［5］。不仅提升了工作效率，也为配电运维工作注入了新的活力。

1 模型结构与主要单元

1.1 信息流程

系统数据流程如图1所示。

图1 系统数据流程图

APP的数据部署采用了两种方式将信息传输至手机端。首先，在初始安装阶段，系统会加载主要数据，其中包括了重要的配网设备模型。其次，在固定时间间隔内会发布更新的数据文件，或者可以通过南网企信平台进行下载更新数据的操作。维护人员会通过新的台账文件导出最新的配网设备模型，打包成文件后发给工作人员。工作人员下载好文件后通过APP提供的数据同步模块读取该文件，从而实现本地数据库的更新。通过这样的方式，用户能够及时获得最新的配网设备信息，保证了数据的准确性和实时性。

1.2 软件需求

软件的设计目标：

（1）PC端WEB系统提供完整的维护功能，包括设备图标维护、台账数据处理等；

（2）PC端WEB系统实现基于地图的设备查询、导航等功能；

（3）PC端WEB系统实现设备搜索功能；

（4）APP提供基于地图组件的配网设备定位及导航功能；

（5）APP提供多种设备搜索方式，提供基于地图的设备搜索定位；

（6）APP提供基于短信告警系统的告警设备地图查询；

（7）APP能查询获取配电自动化系统配电线路实时运行方式，在线获取继电保护、配电自动化实时信息和异常信号。

1.3 软件开发平台与运行平台

本文采用Eclipse IDE作为开发平台，它是一款专为应用系统开发者设计的软件开发环境。

本文PC端部分运行于JavaEE平台，包括JAVA容器Apache／Tomcat服务器以及中间件Spring＋IBatis＋DWR。

1.4 软件的功能模块

PC端WEB系统提供完整的维护功能、实现基于地图的设备定位及导航、实现设备搜索功能等。

APP提供基于地图组件的配网设备定位及导航功能、提供基于地图的设备搜索定位、提供基于短信告警系统的告警设备地图查询功能、能够查询配电自动化系统配电线路实时运行方式、能够在线获取继电保护、配电自动化实时信息和异常信号等。

1.5 具体实施方案

下面结合图1对具体实施方式进行详细说明。

（1）APP应用HTTP方式向应用服务或者指定的网页地址发送包括10kV线路设备工况、10kV线路故障详情、以及10kV线路的顺序事件记录等请求。

（2）应用服务器或指定网页接收到请求后，对所接收请求进行数据分析。

（3）应用服务器进行数据分许需要向数据库服务器发送数据获取请求。

（4）数据库服务器根据所接收到的请求返回数据，生成结果集给应用服务器。

（5）应用服务接收APP的请求，对数据结果集进行处理，并以适当的数据格式响应。对于文字或数字请求，以JSON格式返回相应数据；对于故障信息，以JSON数据格式返回故障详细记录至相应APP，同时获取故障相关10kV配电网线路的运行简图，并对故障区段进行标识。

故障图为SVG文件，其生成步骤为：

1）获取故障详细记录；

2）获取10kV线路原始线路模型图；

3）根据故障记录信息中的故障信号，进行故障区域着色。

（6）APP应用通过HTTP方式接收应用服务，并对处理后的JSON类型的数据进行解析并展示。

（7）APP通过轮询服务端获取故障通知和开关变位等消息，将消息推送给用户，用户点击通知会跳转到故障和开关变位的详情页面，方便后续的故障分析和定位。

2 主要功能模块

2.1 故障查询模块

配电网故障查询系统的功能非常重要，主要目的是及时向配电网工作人员提供故障信息以便快速响应和解决问题［6］。在这个模块中，根据现实设备的情况来看，设定三种条件对故障信息进行筛选：

（1）变电站名称。变电站在整个配电网结构中扮演着至关重要的角色，它可以被看作是所有其他设备的“源头”。通过选择特定的变电站名称，可以在瞬间缩小查询范围，从而大幅度提高了查询的效率。这意味着工作人员可以更快速地获取到与该变电站相关的故障信息，有针对性地进行处理。

（2）线路名称。每一条线路都具有独一无二的编号和名称。因此，可以根据线路名称或者设备编号来指定查询范围，获取该设备的历史故障信息，使得工作人员可以深入了解特定线路的故障情况，以便更有针对性地进行维修和维护。

（3）起止时间。这个条件非常灵活，可以精确到某一天的故障信息。系统将会显示在特定日期内该设备发生的所有故障信息，这些信息的显示精度可以达到秒级。这使得工作人员可以精确的了解对故障事件的发生时间，从而更加有效地制定解决方案。

这三个条件的结合可以使配电网工作人员能够高效地获取所需的故障信息，为故障处理提供了有力的支持。无论是通过缩小查询范围、深入了解特定线路的情况，还是精确把握故障发生的时间，都为故障的处理提供了有力的工具和依据。

2.2 SOE信息查询模块

SOE（事件顺序记录）信息查询模块在配电网故障排查中起着重要的作用，包括了诸如开关变位等不同信号类型的记录，为工作人员提供了重要的参考依据［7］。通常情况下，SOE信息的获取精度可以达到毫秒级别，但最终的时间分辨率会受限于变电子站的时钟精度以及事件获取的具体方法。

由于SOE信息量庞大，为了使其更具实用性，必须进行信号类型的筛选。因此可以根据特定的需求，选择性地提取与故障排查相关的特定信号类型，从而帮助配电网工作人员进行有效的查询和分析。

2.3 线路信息状态模块

本功能模块是为了满足配电网工作人员对线路信息状态的展示和查询需求而设计的。其中包括四个子功能模块：

（1）最后负荷状态模块。提供了当前选中设备的A相电流、B相电流、C相电流、C相电压这四项数值，以图形化方式展示，还具备放大缩小功能。

（2）当日负荷详情模块。提供了单台终端产品在一天内的运行负荷信息，包括时间、A相电流、B相电流、C相电流、C相电压和开关状态，有助于进行运行分析。

（3）日负荷曲线模块。提供了终端产品连续的日负荷曲线，便于分析线路的运行状况，包括C相电压走势曲线、三相电流走势曲线等。

（4）保护定值模块。展示了各个设备的保护定值，包括速断保护定值、过流保护定值等20项保护定值查询，提供了描述列与数值列。

这个功能模块为配电网工作人员提供了全面的线路信息状态，并通过图表、曲线等方式直观地展示，方便了信息查询和检测。

2.4 后台数据获取

本模块实现了硬件设备与系统的连接，通过硬件的接口编程来实现［8］。每个硬件都有对外的接口，可获取外部设备的状态信息并进行控制，这个功能需要接口系统框架和接口文档的支持，通过接口编程实现底层信息的获取。在本文的设计中，获取硬件运行信息之后，该项数据会传送到数据库，随后将手机APP连接到后台服务器，最后由服务器将硬件状态信息反馈给用户，并提供控制权限。

3 主要模块设计方案

基于本文所设计的软件功能模块，采用EclipseIDE平台开发软件应用系统，最终软件显示界面如图2～图6所示。

图2 电子图纸主界面图

图3 变电站各支线列表图

图5 配自设备实时数据图

图6 配自设备遥测数据图

4 结束语

本文利用豫电助手APP平台，通过整合PMS系统、OMS系统与配电自动化系统，使配网电子图纸能够在源头实时共享，解决了现场人员无法及时获取配网电子图纸、运行方式和二次信号等信息的问题，从而显著提高了配网运维检修工作的效率。具体来说：其一，可以共享实时运行方式和二次设备信息，为基层班组在故障抢修时提供准确详实的信号数据，方便进行问题判断。其二，通过GIS在地图上展示设备的信息，使抢修人员能够准确找到设备，从而提高了抢修效率。其三，这一举措真正实现了图纸在源头的唯一性，基层单位无需再安排人员进行年度图纸绘制工作，从而节省了大量人力物力，进一步推动了配网运检业务的数字化和智能化转型。