電力GIS

在電力系統中, 輸電網絡、配電網絡、發電廠及設備、用户和負荷、煤、水、地熱、風力等能量資源都是按照地理分佈的;標明有各種電力設備和線路的地理位置圖是電力部門用來管理、維修電力設備和尋找及排除設備故障的有利工具。開始, 這些圖資系統完全由人工建立, 即從行政部門取得一定精度的地圖後, 由電力部門標上各種電力設備和線路的符號, 並相應建立設備和線路的技術文檔。這樣,不僅要消耗大量的人力資源, 而且資料更新的週期長, 不能充分滿足電力系統運行的要求。為滿足不斷髮展的要求, 電力部門已經建立了一些電力圖形信息系統, 開始以計算機為載體來傳遞圖形信息和設備信息。

隨着電力系統的發展, 面對越來越密織的電網、複雜的電力設備、時刻變化的負荷信息、不斷變遷的道路和建築, 以及人們對供電質量、環保狀況、電力市場化體制改革等問題的日益關注, 電力系統規劃、運行、營業部門必須對其龐大而繁雜的信息進行採集、存儲、分析和快速處理, 傳統的電力圖形系統難以滿足電網的建設和安全經濟運行的要求。為了實現輸電網建設和配電網改造及發展的合理規劃, 提高電能的質量和供電可靠性, 降低線損, 提高電力設備運行的安全性、經濟性, 需要將現代化的計算機和通信技術用於電網的管理, 將各種圖形、地圖、數據信息統一共享。

國內外已經開發出許多著名的G IS 處理軟件, 它們在地理基礎信息方面處於領先地位, 比較適於市政、交通規劃等部門, 但並不適於電力部門直接使用。專業的GIS 處理軟件在屬性信息的處理上側重於基礎地理數據的屬性數據, 但是在電力系統中最重要的信息不是非常精確的地理座標、高程等地理信息, 而是在一定的位置顯示支持下的有關設備、線路的台帳信息, 屬性信息比空間信息更加重要。因此, 在建立電力系統時, 必須要根據電力系統的運行特點和要求, 在一定的軟件支持下, 採取一些特殊的技術和方法, 建立適用的連接空間位置與屬性信息的數據庫系統, 並根據電力系統的實際運行要求, 側重於對屬性庫的分析和設計。

具有開放式環境及很強的可擴充性和可連接性。GIS技術支持多種數據庫管理系統，如 ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型數據庫；運行多種編程語言和開發工具；支持各類操作系統平台；為各應用系統，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等提供標準化接口；可嵌入非專用編程環境。

GIS平台採用與世界同步的計算機圖形技術、數據庫技術、網絡技術以及地理信息處理技術。系統設計採用最新技術，支持遠程數據和圖紙查詢，利用系統提供的強大圖表輸出功能，可以直接打印地圖、統計報表、各類數據等。可分層控制圖紙、無級縮放、支持漫遊、直接選擇定位等功能。系統具備完善的測量工具，現場勘查數據，線路杆塔等設備的初步設計，並可直接進行線路設備遷移與相關計算等，實現線路輔助設計與設備檔案修改。具有線路的方位或區域分析判斷功能，為用户提供可靠的輔助決策，綜合統計分析，為管理決策人員提供依據。特別是把可視化技術和移動辦公技術納入GIS系統的總體設計範圍。地圖精度高，省級地圖的比例尺達到1：10000或1：5000，市級地圖比例尺達到1：1000或1：500，地圖能分層顯示山川、水系、道路、建築物、行政區域等。

具有很強的可擴充性和可連接性。在應用開發過程中，考慮系統成功後進一步發展，包括維護性擴展功能和與其它應用系統的街接與整合的方便。開發工具一般採用J2EE、XML等。

電力GIS除具備GIS的基本特點外還具備如下特點：

1、電力系統運行參數實時性及信息的動態變化性，需要對瞬間信息及時收集、處理和分析。電力GIS對數據處理、存儲容量和傳輸速度均有較高的要求。

2、電網的多屬性數據要求GIS具備足夠的穩定性和可靠性。根據電力行業技術標準及電力企業業務需求，系統具有良好的可維護性。電力GIS能夠實現數據的一次輸入和多次輸出，以保證數據的一致性操作，實現數據的統一管理和多層保護等，構建高可靠性和高準確性的業務系統。

3、電力系統是一個龐大複雜系統，電力網的廣域性和電力設施的分散性及設備的多樣性，實時信息量大，系統接口複雜，信息的覆蓋面廣，電網的各種電壓等級及多用户連接等需要GIS具備拓撲分析和轉換能力。

4、電力GIS的單機工作站方式已經落後，且不適合電力企業信息系統實際需要。電力行業應用的GIS平台安裝在局域網環境下，在網絡的應用和開發上整合信息，實現資源共享。

5、電力GIS具備安全保護的特點，電網設備的高精確度測量的經緯度座標數據是國家基礎信息資源，是國家安全的信息。

面向對象的數據建模，具有建模規則庫、電網圖的編輯及輸出工具。電力GIS平台包括基本構件層、系統環境層、數據庫連接層、圖形與數據接口工具層、應用系統層等。分層建立各種數據模型，並建立各層的連接關係。

將測繪部門提供的電子地圖轉換成GIS 可用的方式, 如地形圖、道路圖、房屋圖等作為本系統的背景圖, 給人以直觀的地形地物印象。

以電子地圖為背景底圖, 提供各種電力設備的編輯工具, 使用户能在地理背景圖上直觀地按照電力設備的實際分佈情況進行空間增加、刪除、修改等操作, 同時還提供相關的屬性操作。在建模的過程中, 遵循一定的邏輯建模規則(如導線必須架設在杆塔上), 保證建模的合理性。

配電網及其設備的分佈情況在圖形終端上顯示。輸入各種設備名稱和設備編碼, 能夠在地圖上準確定位到該設備, 查看其屬性信息;對某類設備,根據用户需要統計各種數據, 如變壓器總容量、線路總長度等;根據需要採用專題地圖的方式將數據圖形化, 不僅使數據以更直觀的形式在地圖上體現出來, 如顯示、無極縮放查詢對象、漫遊和查詢對象的屬性顯示等, 而且用户能夠儘可能地直接從地圖中獲取對象的信息, 如以不同的顏色和形狀來區分不同狀態和電壓等級的設備等。

用户查詢包括街區、道路、主要用户的查詢、漫遊並顯示其相應的屬性信息等。

製作高品質的電力設備圖, 地圖的要素將隨着數據庫內容的變化而及時改動, 使更新週期縮短。

1)配電電網追蹤及拓撲分析。利用配電網GIS數據庫(包括實時屬性)中杆塔與導線的連接關係、變電站內進線出線的對應關係以及杆塔上開關或刀閘的分合狀態, 動態計算出網絡的拓撲結構, 並可在GIS 背景圖上着色顯示。因此,GIS 的配電網拓撲結構對於檢修、故障隔離、故障恢復、開關操作、潮流分析和負荷轉移等功能的實施將起很大的作用。

2)供電可靠性分析。在配電網GIS 中可進行供電可靠率、用户平均停電時間、用户平均停電次數等方面的可靠性分析, 在線統計停電時間, 輔助分析故障原因及故障影響範圍等。

最優化停電隔離點決策。當接收到故障停電報警信號或需要對某台設備及某條線路進行檢修時, 配電網GIS 系統可利用決策模型自動決策出最小停電範圍的最優化停電隔離點, 給指導搶修操作提供依據, 並提高供電可靠性。

將電網及設備的圖形信息、屬性信息和實時的信息在網上發佈, 所有的信息通過網絡進行傳輸,加快信息的傳輸速度, 同時方便信息的查詢, 企業內部人員或者客户可隨時查詢電力設備運行狀況或者瀏覽相關的主要記錄。

電力GIS 發展到電力AM/FM/GIS , 才開始真正進入電力生產環節, 並引起了電力生產經營業務流程的革命性變化, 而AM/FM/GIS 技術本身也在電力應用需求的促動下, 得以脱胎於傳統GIS 技術而成為一個具有相對獨立的計算機應用技術分支。傳統GIS 以解決地學領域(測繪、國土、環境等)應用問題為目標, 適用於建設宏觀、靜態、穩定的信息管理系統, 而AM/FM/GIS 以解決電網、管網等城市設施控制、管理方面問題為目標, 適用於具體、動態、實時的信息處理系統。電力部門一般將電力AM/FM/G IS 應用系統稱為電力GIS 。顯然, 一個實用的電力GIS , 必須擁有技術先進、結構開放的底層AM/FM/GIS 平台軟件, 以及產品化、實用化、可用户化的AM/FM/G IS 應用軟件。