摘要:地理資訊系統(GIS)是在計算機軟件技術支援下采集、儲存、管理、檢索和綜合分析各種地理空間資訊,以多種形式輸出數據與圖形產品的計算機系統。介紹了GIS的數據組織及其在配網自動化中的主要應用,包括離線和在線兩個方面,提出了基於組件的系統開發模式及建立WEBGIS的必要性和可靠性。
關鍵詞:地理資訊系統 配電網自動化 應用
以實際地理位置爲背景的電力設備分佈圖,不僅能在設備管理上爲用戶增加設備空間位置的資訊,而且透過實時資訊能準確地反映配電網的實時工作狀況。因此,GIS已成爲配電網自動化不可缺少的組成部分。
1數據組織
地理空間數據是指以空間位置爲參考的數據,地圖是空間數據的一種表達方式,空間位置通常是用空間實體與某中參數座標系統的關係來表達。
各種地理空間實體,如居民區、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爲點、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。
這種空間數據的組織能滿足配電網自動化的要求,根據實際地理位置佈置設備、線路,展示配電網的實際分佈,採用層的概念組織圖形和管理基礎數據,自由分層,層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數據對應的還有屬性數據,既對圖形相關要素的描述資訊,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。
這些屬性數據的用途爲結合圖形進行檔案資料的查詢提供具體資訊。對已經在管理資訊系統(MIS)中錄入和使用的部分屬性數據,可透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。
屬性數據可存於任何關係型數據庫中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等傳統的關係型數據庫不能管理具有地理屬性的空間數據,所以大多以檔案形式存儲。從數據的多用戶、訪問安全性以及數據操作的高效性來講,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(空間數據庫引擎),透過SDE把地理空間數據加到商業關係型數據庫:MAPINFO公司的 SPATIALWARE上,可以將地理數據存儲到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81數據庫具有空間數據的管理能力。
2 配電網GIS的建立
目前開發配電網GIS有兩種趨勢,一種是把GIS作爲整個配電網自動化的基礎平臺,另一種是把GIS作爲其中的組成部分,與SCADA等其他系統共同完成整個配電網自動化的功能。筆者認爲第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區SCADA系統的功能已經完成,並且投入執行,作爲新增加的GIS只要透過數據庫的關聯,就能實現資訊的共享,而且又能保證各個子系統的獨立性,使整個系統的可維護性增強。同時減少了開發GIS子系統的.工作量,免去了資金的重複投入。
3 配電網自動化中GIS實現的功能及其特點
GIS在配電網自動化中的應用可以分爲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:在以地理圖爲背景的配電網分佈圖上,可以分層顯示變電站、線路、變壓器、開關到電杆以及到用戶的地理位置。由於這些圖形均爲矢量圖,可完成無級放大、縮小和漫遊,並且地理的比例尺及視野可以任意設定。
B:空間數據測量:測量兩點、多點之間的距離和任意定義區域的面積。透過鼠標定位,既可得出該點的座標,可完成配電線長度的測量,也可以統計供電區域的面積。
C:設備檔案管理:管理所有的配電系統設備檔案和用戶檔案,根據要求進行各種查詢統計。主要根據屬性數據與空間數據關係,進行雙項查詢。條件查詢(從數據庫查詢圖形,按設備的屬性數據庫查找設備地理位置,對典型設備可以進行查詢、顯示、列表、統計)和空間查詢(從圖形查詢屬性數據,在圖形上對任意設備進行定點查詢和多邊形小區查詢,並且顯示、列表和統計)
D:設備檢修管理:根據檢修管理指標,自動地進行校覈,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,並提出設備檢修計劃。
E:用戶報裝輔助決策:透過直接在地圖上部設報裝用戶位置,系統根據報裝容量,電流強度等自動的搜尋設定範圍內(範圍值可以在介面上靈活設定)滿足要求的變壓器,選擇不同的變壓器系統自動在圖上畫出最佳的架設路徑,並給出具體的長度。
F:開操作票:把開操作票的任務放在GIS介面上完成,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。分爲拉開關、停線段、停饋線等不同方式,根據不同的操作自動搜尋停電範圍,預演操作結果,確認後打印停電通知單。
3.2在線應用
在線方面應用主要包括:
A:反映配電網的執行狀況:讀取SCADA系統實時狀態量,透過網絡拓撲着色,反映配電網實時執行狀況。對於模擬量,透過動態圖層進行數據的動態更新,確保數據的實時性。對於事故,推出報警畫面(含地理資訊),顯示故障停電的線路及停電區域,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:根據地圖上負荷控制點的位置,結合獨立執行的負荷監控實時系統,以用戶的負荷控制終端的基本數據爲數據,實現各種查詢和分析功能,用圖表方式顯示結果。根據負荷點的地理分佈及其各種實測數據,進行區域負荷密度分析,制定負荷專題圖,透過不同時期的對比,輔助電網規劃。
D:停電管理:他是配網自動化中管理系統的重要組成部分,利用打來的故障投訴電話彌補配電自動化資訊採集的不足,根據用戶停電投訴電話中故障地點的數量和位置,進行故障定位,確定隔離程序;並且分析故障停電的範圍,排除可能的故障點順序。根據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、準確地找到並隔離故障點,恢復供電。
E:與用戶抄表與自動記費系統接口:遠方抄表與自動記費系統向GIS傳送用戶地址、用戶的名稱以及用電負荷等資訊,GIS可以顯示抄表區域和區域的負荷情況,使數據更加直觀。