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地理信息系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動化中的應用
摘要:地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計算機軟件技術支持下采集、儲存、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息,以多種形式輸出數(shù)據(jù)與圖形產品的計算機系統(tǒng)。介紹了GIS的數(shù)據(jù)組織及其在配網(wǎng)自動化中的主要應用,包括離線和在線兩個方面,提出了基于組件的系統(tǒng)開發(fā)模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
關鍵詞:地理信息系統(tǒng) 配電網(wǎng)自動化 應用
以實際地理位置為背景的電力設備分布圖,不僅能在設備管理上為用戶增加設備空間位置的信息,而且通過實時信息能準確地反映配電網(wǎng)的實時工作狀況。因此,GIS已成為配電網(wǎng)自動化不可缺少的組成部分。
1數(shù)據(jù)組織
地理空間數(shù)據(jù)是指以空間位置為參考的數(shù)據(jù),地圖是空間數(shù)據(jù)的一種表達方式,空間位置通常是用空間實體與某中參數(shù)坐標系統(tǒng)的關系來表達。
各種地理空間實體,如居民區(qū)、街道、市政管線、電話亭、電力線路等,在計算機中的表達一般抽象為點、線、面這3種最基本的實體,任何空間實體都可以用點、線、面,再加上說明和記號來表示。
這種空間數(shù)據(jù)的組織能滿足配電網(wǎng)自動化的要求,根據(jù)實際地理位置布置設備、線路,展示配電網(wǎng)的實際分布,采用層的概念組織圖形和管理基礎數(shù)據(jù),自由分層,層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數(shù)據(jù)對應的還有屬性數(shù)據(jù),既對圖形相關要素的描述信息,如配電線路的長度、電纜型號、線路編號、額定電流、配變型號、編號、名稱、安裝位置、投運時間、檢修情況和實驗報告等。
這些屬性數(shù)據(jù)的用途為結合圖形進行檔案資料的查詢提供具體信息。對已經(jīng)在管理信息系統(tǒng)(MIS)中錄入和使用的部分屬性數(shù)據(jù),可通過共享途徑直接獲取,末錄入的則必須在GIS中進行錄入和編輯。
屬性數(shù)據(jù)可存于任何關系型數(shù)據(jù)庫中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫不能管理具有地理屬性的空間數(shù)據(jù),所以大多以文件形式存儲。從數(shù)據(jù)的多用戶、訪問安全性以及數(shù)據(jù)操作的高效性來講,這種儲存形式力不從心。各大GIS 公司相繼推出這類產品。如:ESRI公司的SDE(空間數(shù)據(jù)庫引擎),通過SDE把地理空間數(shù)據(jù)加到商業(yè)關系型數(shù)據(jù)庫:MAPINFO公司的 SPATIALWARE上,可以將地理數(shù)據(jù)存儲到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數(shù)據(jù)庫具有空間數(shù)據(jù)的管理能力。
2 配電網(wǎng)GIS的建立
目前開發(fā)配電網(wǎng)GIS有兩種趨勢,一種是把GIS作為整個配電網(wǎng)自動化的基礎平臺,另一種是把GIS作為其中的組成部分,與SCADA等其他系統(tǒng)共同完成整個配電網(wǎng)自動化的功能。筆者認為第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區(qū)SCADA系統(tǒng)的功能已經(jīng)完成,并且投入運行,作為新增加的GIS只要通過數(shù)據(jù)庫的關聯(lián),就能實現(xiàn)信息的共享,而且又能保證各個子系統(tǒng)的獨立性,使整個系統(tǒng)的可維護性增強。同時減少了開發(fā)GIS子系統(tǒng)的工作量,免去了資金的重復投入。
3 配電網(wǎng)自動化中GIS實現(xiàn)的功能及其特點
GIS在配電網(wǎng)自動化中的應用可以分為離線和在線兩個方面。
3.1離線應用方面主要包括:
A.圖形的操作:在以地理圖為背景的配電網(wǎng)分布圖上,可以分層顯示變電站、線路、變壓器、開關到電桿以及到用戶的地理位置。由于這些圖形均為矢量圖,可完成無級放大、縮小和漫游,并且地理的比例尺及視野可以任意設定。
B:空間數(shù)據(jù)測量:測量兩點、多點之間的距離和任意定義區(qū)域的面積。通過鼠標定位,既可得出該點的坐標,可完成配電線長度的測量,也可以統(tǒng)計供電區(qū)域的面積。
C:設備檔案管理:管理所有的配電系統(tǒng)設備檔案和用戶檔案,根據(jù)要求進行各種查詢統(tǒng)計。主要根據(jù)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關系,進行雙項查詢。條件查詢(從數(shù)據(jù)庫查詢圖形,按設備的屬性數(shù)據(jù)庫查找設備地理位置,對典型設備可以進行查詢、顯示、列表、統(tǒng)計)和空間查詢(從圖形查詢屬性數(shù)據(jù),在圖形上對任意設備進行定點查詢和多邊形小區(qū)查詢,并且顯示、列表和統(tǒng)計)
D:設備檢修管理:根據(jù)檢修管理指標,自動地進行校核,自動列出各項指標的完成情況,提醒工作人員安排設備檢修工作,并提出設備檢修計劃。
E:用戶報裝輔助決策:通過直接在地圖上部設報裝用戶位置,系統(tǒng)根據(jù)報裝容量,電流強度等自動的搜索設定范圍內(范圍值可以在界面上靈活設置)滿足要求的變壓器,選擇不同的變壓器系統(tǒng)自動在圖上畫出最佳的架設路徑,并給出具體的長度。
F:開操作票:把開操作票的任務放在GIS界面上完成,直觀、簡單地在地圖上用鼠標電擊選取操作對象,就能把操作對象的名稱及其當前狀態(tài)填入相應的操作票表單中,再在標準動作庫及術語庫中選擇操作目標結果,就能方便、準確地開操作票。
G:模擬操作:可以做計劃內停電檢修前的預演。分為拉開關、停線段、停饋線等不同方式,根據(jù)不同的操作自動搜尋停電范圍,預演操作結果,確認后打印停電通知單。
3.2在線應用
在線方面應用主要包括:
A:反映配電網(wǎng)的運行狀況:讀取SCADA系統(tǒng)實時狀態(tài)量,通過網(wǎng)絡拓撲著色,反映配電網(wǎng)實時運行狀況。對于模擬量,通過動態(tài)圖層進行數(shù)據(jù)的動態(tài)更新,確保數(shù)據(jù)的實時性。對于事故,推出報警畫面(含地理信息),顯示故障停電的線路及停電區(qū)域,做出事故記錄。
B:在線操作:在地理接線圖上可直接對開關進行遙控,對設備進行各種掛牌和解牌操作。
C:負荷管理:根據(jù)地圖上負荷控制點的位置,結合獨立運行的負荷監(jiān)控實時系統(tǒng),以用戶的負荷控制終端的基本數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù),實現(xiàn)各種查詢和分析功能,用圖表方式顯示結果。根據(jù)負荷點的地理分布及其各種實測數(shù)據(jù),進行區(qū)域負荷密度分析,制定負荷專題圖,通過不同時期的對比,輔助電網(wǎng)規(guī)劃。
D:停電管理:他是配網(wǎng)自動化中管理系統(tǒng)的重要組成部分,利用打來的故障投訴電話彌補配電自動化信息采集的不足,根據(jù)用戶停電投訴電話中故障地點的數(shù)量和位置,進行故障定位,確定隔離程序;并且分析故障停電的范圍,排除可能的故障點順序。根據(jù)維修隊伍的當前位置,給出到達故障地點的最佳調度路徑,可以迅速、準確地找到并隔離故障點,恢復供電。
E:與用戶抄表與自動記費系統(tǒng)接口:遠方抄表與自動記費系統(tǒng)向GIS傳送用戶地址、用戶的名稱以及用電負荷等信息,GIS可以顯示抄表區(qū)域和區(qū)域的負荷情況,使數(shù)據(jù)更加直觀。
4系統(tǒng)的開發(fā)
應根據(jù)GIS在配網(wǎng)自動化中的應用功能進行模塊劃分,由于GIS數(shù)據(jù)量大,維護工作比一般管理系統(tǒng)復雜,需要一定的專業(yè)知識,另一面,根據(jù)供電企業(yè)部門的職能劃分,對GIS也提出了不同的要求。因此對建立整個配網(wǎng)GIS來說,根據(jù)功能大致可分為3個自系統(tǒng)。
A:系統(tǒng)編輯,系統(tǒng)自維護,主要完成配電網(wǎng)圖形的編輯和數(shù)據(jù)庫的維護。
B:實時運行子系統(tǒng),能夠對配電設備進行各種操作,并實時反映操作結果。
C:瀏覽,查詢子系統(tǒng),查看當前電網(wǎng)狀況,完成各種查詢、統(tǒng)計和分析。
隨著平臺及應用技術的不斷發(fā)展,GIS的應用越來越來深入,廣泛。
參考文獻:
(1) 朱義勇,宣曉華,王孟龍,配電管理系統(tǒng)(DMS)的技術要求(J)電力系統(tǒng)自動化,1999,23:37——37
(2) 王學超,配網(wǎng)自動化中動態(tài)地理信息系統(tǒng)(J)電網(wǎng)技術,1999(8):58——60
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