（电气工程专业论文）德州电网输变电设备移动管理系统的研究.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 本文介绍了地理信息系统应用于输变电设备管理的发展现状，并提出了开发德 州电网输变电设备移动管理系统的重要意义。本文具体设计了该系统的功能结构和网络 结构，包括网络的总体连接方式、地理信息系统平台的选择、数据的同步方式、数据库 的配置、系统的开发环境及硬件设施，以及各功能模块的具体功能设计，并给出了构建 电网模型的方法。最后总结了该系统的实际应用情况，并对该系统的直接和间接经济效 益进行了具体的分析。 关键词：输变电设备，移动管理系统，g i s ，p d a a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n ts t a t u so ft h eg i s s a p p l i c a t i o ni nt h e m a n a g e m e n to ft r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o ne q u i p m e n t ；b r o u g h tu pt h es i g n i f i c a n t m e a n i n g o fd e v e l o p i n gt h em o b i l em a n a g e m e n ts y s t e mo ft r a n s m i s s i o na n d d i s t r i b u t i o ne q u i p m e n ti nd e z h o up o w e rn e t w o r k t h i sp a p e rd e s i g n e di nd e t a i lt h e f u n c t i o ns t r u c t u r ea n dt h en e t w o r ks t r u c t u r e ，w h i c hi n c l u d e st h en e t w o r k s g e n e r a l c o l l e c t i o nm o d e ，t h ec h o i c eo ft h eg i s sp l a t f o r m ，t h ed a t a ss y n c h r o n i z a t i o nm o d e ， t h ec o n f i g u r a t i o no fd a t a b a s e ，t h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n ta n di t sh a r d w a r e f a c i l i t i e s ，a sw e l la st h es p e c i f i c 如n c t i o nd e s i g ni ne a c hf u n c t i o nm o d u l e m e t h o d s o fc o n s t r u c t i n gp o w e rn e t w o r k sm o d e la r eg i v e ni nt h i sp a p e r f i n a l l y ，t h i sp a p e r s u m m a r i z e dt h ea c t u a la p p l i c a t i o nc o n d i t i o n ，a n dc o n c r e t e l ya n a l y s i st h ed i r e c ta n d i n d i r e c te c o n o m i cb e n e 丘to ft h i ss y s t e m l i uh o n g w e i ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f y a n gm i n g y u k e y w o r d s ：t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o ne q u i p m e n t ，m o b i l em a n a g e m e n t s y s t e m ，g l s ，p d a 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 本文介绍了地理信息系统应用于输变电设备管理的发展现状，并提出了开发德 州电网输变电设备移动管理系统的重要意义。本文具体设计了该系统的功能结构和网络 结构，包括网络的总体连接方式、地理信息系统平台的选择、数据的同步方式、数据库 的配置、系统的开发环境及硬件设施，以及各功能模块的具体功能设计，并给出了构建 电网模型的方法。最后总结了该系统的实际应用情况，并对该系统的直接和间接经济效 益进行了具体的分析。 关键词：输变电设备，移动管理系统，g i s ，p d a a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n ts t a t u so ft h eg i s sa p p l i c a t i o ni nt h e m a n a g e m e n to ft r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o ne q u i p m e n t ；b r o u g h tu pt h es i g n i f i c a n t m e a n i n g o fd e v e l o p i n gt h em o b i l em a n a g e m e n ts y s t e mo ft r a n s m i s s i o na n d d i s t r i b u t i o ne q u i p m e n ti nd e z h o up o w e rn e t w o r k t h i sp a p e rd e s i g n e di nd e t a i lt h e f u n c t i o ns t r u c t u r ea n dt h en e t w o r ks t r u c t u r e ，w h i c hi n c l u d e st h en e t w o r k s g e n e r a l c o l l e c t i o nm o d e ，t h ec h o i c eo ft h eg i s sp l a t f o r m ，t h ed a t a ss y n c h r o n i z a t i o nm o d e ， t h ec o n f i g u r a t i o no fd a t a b a s e ，t h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n ta n di t sh a r d w a r e f a c i l i t i e s ，a sw e l la st h es p e c i f i c 如n c t i o nd e s i g ni ne a c hf u n c t i o nm o d u l e m e t h o d s o fc o n s t r u c t i n gp o w e rn e t w o r k sm o d e la r eg i v e ni nt h i sp a p e r f i n a l l y ，t h i sp a p e r s u m m a r i z e dt h ea c t u a la p p l i c a t i o nc o n d i t i o n ，a n dc o n c r e t e l ya n a l y s i st h ed i r e c ta n d i n d i r e c te c o n o m i cb e n e 丘to ft h i ss y s t e m l i uh o n g w e i ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f y a n gm i n g y u k e y w o r d s ：t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o ne q u i p m e n t ，m o b i l em a n a g e m e n t s y s t e m ，g l s ，p d a 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文德州电网输变电设备移动管理系统的 研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 华北电力大学工程硕士学位论文 1 1 选题背景及其意义 第一章引言 近几年来，随着德州电网的迅速发展，德州供电公司的输变电生产业务的管理 工作中出现了一些越来越突出的问题，这些问题限制了公司业务发展的需要，具体 表现在如下几个方面：1 、电网设备资料的数据信息的共享性差，保管、更新中存 在一定的冗余，难以实现公司内部的协同办工；2 、日常巡检是由手工制定巡检计 划、手式记录巡视结果，这种方式存在着管理成本高、监督不到位等明显缺陷；3 、 检修派工所采用的两票工作流程都是由相应的工作负责人开票，再送到各相关负责 人核实审批，并且需要经过多人的审批，相关票据需要打印带到现场，这种方式使 工作程序繁杂且增加了差错率；4 、在外进行办公时不能随时随地浏览公司内部相 关通知、新闻和经授权的部分办公系统资料，也不能随时随地进行相关业务的审批。 如上所述的一些问题的根源，在于德州电网现有的管理模式存在着一个突出的 缺陷，就是缺乏实用、高效、信息源相对统一的办公环境的问题。而解决这些问题 的必由之路是在生产单位之间、各工作岗位之间，建立能够保证需要共享的信息与 实际生产数据同步更新，并及时传递的数字化信息神经网络。换言之，即应加强覆 盖德州供电公司全部业务环节、贯穿整个生产流程的电网生产信息共享环境的建 设。由于德州供电公司生产部门中几乎所有的工作都与空间信息( 地理空间) 有关 系，所以上述电网生产信息共享环境的建设可以用现代空间信息管理技术地理 信息系统来实现。 地理信息系统，简称g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，是国际上近年来 发展起来的一门新兴边缘科学，是融地理学、几何学、计算机科学及各类应用模型 为一体的综合性高新技术。g i s 的最大特点就在于它能够把现实生活中的各种信息 有机地与反映地理位置的图形信息结合在一起，可根据查询统计与分析需要将这些 信息真实、图文并茂地展示在用户面前，也可将分析决策模型处理结果提交各级管 理部门作决策参考。 将地理信息系统应用在德州电网输变电设备管理中，建立一套基于地理信息系 统的输变电设备数字化移动管理系统，对于德州供电公司具有重要的实用价值。首 先，将生产中的各个环节和岗位整合到了同一个平台上，将构筑企业协同工作的环 境，有利于输变电生产决策和管理信息化。其次，利用系统的计划管理和无纸化办 公功能，可合理安排人力、物力，节省工时和办公费用，这将有利于降低生产成本、 提高经济效益。再次，系统会使各部门、班组之间将形成一个相互督促、相互制约 的闭环管理，将有效防止推诿和安全环节上的漏洞。最后，系统的移动办公功能和 变电巡检功能将迸一步提高工作质量。综上所述，基于地理信息系统的输变电设备 l 华北电力大学工程硕士学位论文 数字化移动管理系统，将使德州供电公司输变电设备管理工作迈入了一个崭新的阶 段，实现真正意义上的电子化、信息化和智能化管理。 1 2 国内外研究现状 国外g i s 技术发展迅速，在电网g i s 建设方面取得很多成果，形成细节化、实 时化、归纳化程度都较高的数字化电网管理系统。如日本中部电力公司提出“使用 i t 向客户提供一次到位的服务理念，通过计算机系统网络及g i s ，使公司与客户 间信息传递更加快捷，减少部门问的转递，短时间就能响应用户请求；美国的c o n e d i s o n 电力公司将g i s 与s c a d a 、c i s 、抄表系统进行集成；日本九州电力公司以 g i s 为依托，完成了对所有变电站( 约5 0 0 座) 的遥测与遥信以及对所有柱上断路器 ( 约1 0 万台) 的遥控瞳1 。 国内电力企业在g i s 建设方面做了较多摸索，形成了一些具有实用价值的电力 输变电g i s 应用。已建设好的电力输变电g i s 系统大多都已具备了输变电设备数据 及图形的管理及综合查询功能，与电网数据达到了最大程度的整合。如：系统能将 各电压等级的输配电线路图、线路上的各种设备图、变配电站图、开关站图及基础 地形图进行分层综合显示，还可对输配电设备进行灵活多样的查询与统计。对于不 同等级的用户还可进行权限管理。不同的系统又具有其特色。 如文献 1 ，3 ，4 ，5 提出的系统集成了s c a d a 、m i s ，它能够即时全面准确获取 电力企业的各种资源信息，并加以提炼、分析，为电务企业的管理者和决策者提供 辅助决策的依据。 文献 5 ，6 提出的系统能够进行潮流、负荷、线损、和故障分析，实时信息显 示功能采集“三遥 变电所配电线路实时负荷信息，实现对电网监控以及实时信息 和电网状况的动态显示。 文献 5 ，7 提出的系统能够进行开关、闸刀、熔丝操作及停电范围分析、供电 电源分析、配变供电范围分析、线路阻抗分析，因此能够对停、供电范围进行合理 的预测。 文献 8 提出：部分系统在g i s 系统中实现了输变电运行管理的部分功能，如 设备轮换管理、巡视管理、缺陷管理和检修管理等。 目前，国内外电力g i s 能够实现的功能在某些方面仍然不够完善，尚需要一些 面向电力企业具有较高实用价值的功能。如输变电移动巡检，移动办公，在线绝缘 子实时监控接口，b r c ( 条码扫描) 等。在网络连接方面，也需要探讨并实施出一 套更加合理、可靠、经济的方案。 2 华北电力大学工程硕士学位论文 1 3 本文的主要工作 以地理图形信息为背景，同时与p d a ( 掌上电脑) 、g p s ( 卫星全球定位) 、g p r s ( 无线通讯) 、b c r ( 条码扫描) 等先进技术相结合，将德州供电公司的输变电资料 管理、生产技术管理、巡视管理、检修管理、检测管理等整合到一套信息管理系统 当中，以实现输变电运行与管理等多种功能，建立一套更加科学的输变电设备巡检 方法和管理模式。 论文工作具体包括以下几方面内容： 1 系统的组网方案、软件开发环境及平台；电网模型的建立及其在数据库中 的存放方式。 2 系统功能设计及开发。将系统化分成主要功能模块( 包括g i s 功能、输电 业务、输电移动巡检) ，并详细分析、设计各功能模块所能完成的功能并将它们开 发出。 3 系统的实际应用情况；系统实施前后所带来的直接、间接的经济效益、社 会效益的分析对比。 3 华北电力大学工程硕士学位论文 2 1 系统概述 第二章系统的体系结构和总体设计方案 2 1 1 项目背景及总体需求分析 近几年来，德州电网得到了迅速发展。截至2 0 0 5 年1 2 月底，由德州供电公司 负责管辖的2 2 0 k v 线路1 6 条，总长度为6 9 8 0 3 公里，1 1 0 k v 线路2 3 条，总长度为 3 3 7 6 6 9 公里，3 5 k v 线路1 3 条，总长度为1 1 3 0 4 9 公里；2 2 0 k v 变电站9 座，变压器 总容量为2 0 7 0 m v a ，l l o k v 变电站1 3 座，变压器总容量为9 2 9 m v a ，3 5 k v 变电站8 座， 变压器总容量为1 6 3 9 m v a 。 具体设备的包括：杆塔( 附属设备：金具，拉线，绝缘子，避雷器，接地装置， 基础，地线) 、导线( 附属设备：接续管，间隔棒，防震锤) 、光缆、变电站、发电 厂、交叉跨越、分界点、换位点、电缆、影子杆塔、特巡点等。 随着线路和变电站的不断增加，德州供电公司在用的输变电生产业务管理的计 算机管理软件系统已不能满足业务发展的需要，急需解决输变电业务管理缺乏实 用、高效、信息源相对统一的办公环境的问题。 另外，目前设备定期巡回检查的执行，主要依靠运行值班员的工作责任心以及 事后的奖罚进行监督，缺乏有效的监督管理方法，因此执行的不是很好。巡视及缺 陷管理工作一直以来都是供电部门工作的难点。而到位情况以及缺陷统计则是巡视 及缺陷管理工作中主要存在的难题；由电网发展、无人值守变电站增加带来的巡检 到位率和巡检质量监控的问题同益突出。这些问题主要体现在： ( 1 ) 巡检人员知识水平参差不齐，在现场仅仅凭经验判断，没有方便的标准 可以在现场参照； ( 2 ) 巡视设备面广量大，巡线人员责任心有好有差； ( 3 ) 巡视报告内容五花八门，对同一种缺陷的描述不统一，使更高一层管理 人员无法判断缺陷的类别，更无法安排处理； ( 4 ) 巡视周期内缺陷报告数量很大，伴有重复报告缺陷，靠人力根本无法分 类整理，也就不能为消除缺陷提供科学的依据； ( 5 ) 人工誊写缺陷记录使工作量巨大，缺陷巡视的效率降低，而且缺陷报告 书不易保存；手工纸记录的方式，在繁杂的数据统计上，也因为效率低、繁琐也不 利于实际工作。 德州供电公司组织了相关人员，结合日常输变电业务的实际工作需求，通过对 在用各种计算机管理系统应用情况的调研，发现解决电力生产管理中存在问题的必 4 华北电力大学工程硕士学位论文 由之路是在生产单位之间、各工作岗位之间，建立能够保证需要共享的信息与实际 生产数据同步更新，并及时传递的数字化信息神经网络。换言之，即应加强覆盖德 州供电公司全部业务环节、贯穿整个生产流程的电网生产信息共享环境的建设。由 于德州供电公司生产部门中几乎所有的工作都与空间信息( 地理空间) 有关系，所 以上述电网生产信息共享环境的建设可以用现代空间信息管理技术来实现，具体说 来就是采用a m f m g i s ( 自动制图设施管理地理信息系统) 技术，建立电网空间 资源管理系统，来提高电网资料和信息的管理水平。 具体表现在以下功能需求： 1 ) 数据管理。以关系型数据库为平台，建立系统与数据库的即时连接，建立设 施数据库，实现数据的储存、读取、增删、修改等功能。 2 ) 设施管理。可以管理设施的基础数据并可以从设施数据库中提取数据，能够 查询设施。可以向设施库中添加，或从设施库中删除、修改设施。实现设施的库存、 运行、维修、报废等状态的管理。可以调用地理信息模块，查看设施的地理位置并 定位。 3 ) 办公管理。实现对与设施管理相关的规章、制度和办公文档的动态管理，实 现收发文和图文查询。 4 ) 地理信息查询。可方便地查询与设施相关的地理或区域的各种信息。可查询 任意目标物体或点、线、面，特别是设施周边的多媒体属性信息，包括文本、图形、 图像、声音、三维动画和影视信息的查询。 5 ) 网络化。实现系统的远程管理，无需管理员在服务器上进行操作。 6 ) 输变电移动巡检。有效地对线路的巡线人员进行管理；保证巡查的到位率； 规范巡线工作流程；提高巡线的质量，减少线路上因工作人员失职、失误造成的缺 陷故障，保障了线路的安全运行。 2 1 2 系统建设的意义 通过该系统的实施，不仅能够满足生产管理的需要，解决生产中存在的问题， 还将使德州供电公司输变电设备管理工作迈入了一个崭新的阶段，实现了真正意义 上的电子化、信息化和智能化巡检管理，实现了信息共享，构筑了网络协同工作环 境。这不仅提高了运行管理水平，提高了供电企业的安全和效益，同时也为公司建 立统一的生产管理信息平台积累经验，逐步建立覆盖输、变、电网，以及通信网络 管理的空间及拓扑信息模型，为电网设备管理、电网运行管理、通信网管、呼叫中 心、电网规划等应用提供及时、准确、共享和集成的基础应用环境。 该系统实现的输变电移动巡检功能，将能够快速、高质量地完成巡检工作，减 轻巡检人员工作强度，提高工作质量；各种巡视记录的填写符合电力部门规范；能 5 华北电力大学下程硕士学位论文 够提供给巡检人员导航提示，特别是户外远距离作业时，能够准确地将所检设备准 确定位在电子地形图上，减少寻找设备的时间；能够即时监督巡检人员，当巡检人 员记录电力设备信息时，系统同时记录了巡检人员的位置信息，提高巡检人员的责 任感；所记录数据能够方便地与服务器数据库同步。 输变电移动巡检功能，还将给电力行业的运营管理带来极大的方便。当电力设 施有新增或变更时，直接用该系统就能在实地及时对变更做出响应，并能实时地把 数据传回单位；在线路巡检时，坐在舒适的单位办公室即能实时监控所有巡检车辆 的动向。本系统的使用使得原来的电力设施数据采集与线路巡检的过程信息化，将 原来的线路巡检、野外测量工作融为一体，克服巡检过程中的种种不尽如人意的地 方，如原有的纸质记录不利于数据的保存，原有的操作方式不利于查询检索，原有 的操作方式不能实现监控中心和移动用户之间的通讯。 2 1 3 系统实现的目标 实现对设施以及相关办公文档和流程的有效管理，可以实时、快速查询设施的 相关属性信息及其地理信息，动态显示设施的位置信息和属性信息，实现设施管理 的各项功能；并能满足网络化的需求，对线路巡检进行有效的管理和监督。 ( 1 ) 建立多空间数字电网模型：从设备空间、地理空间、拓扑空间、电物理 空间不同角度对电网生产运行特性进行抽象概括，建立了多空间数字电网模型。 ( 2 ) 开发实用化电网数据维护工具：以电力专业工作流程和管理特点为基础， 开发实用化的电网数据维护工具，实现“所见即所得”，提高了数据维护的方便性 和易操作性。 ( 3 ) 构筑企业协同工作环境：综合运用计算机网络技术、图形技术和a m f m g i s 技术，建立一个基于a m f m g i s 技术和企业级c s 、b s 结构的网络协同工作环境。 可以通过网络访问，与m i s 实现无缝联接，实现数据共享，使德州供电公司信息管 理实现“分散管理、集中共享 。 ( 4 ) 完善业务流程指导生产：基于生产管理需要，完善业务流程，实现了数 据共享。系统规范化流程能够满足有关部门的业务需求，能够指导基层单位共同完 成生产任务。 ( 5 ) 建立信息整合的平台：具有丰富的开放式数据和业务接口，为各种电力 信息化系统提供多种空间的基础数据，实现电网信息共享，打破信息孤岛。 ( 6 ) 强大的设备数据查询与统计：充分考虑了生产实际对设备和巡检管理的 要求，可以实现操作使用方便，管理功能良好，数据的统计、分析接近实际工作习 惯，查询功能完善，能有效地监督和管理巡检制度的执行情况等目标。 ( 7 ) 建立输变电移动巡检及缺陷管理系统：将数字地图和空间设备模型移植 6 华北电力大学工程硕士学位论文 到p d a 上，结合g p s 、g p r s 、b c r 等先进技术，开发输变电智能实时巡检管理系统、 运行检修安全移动管理系统等，实现在任何时候、任何地点随时获得工作所需信息 的目的。缺陷管理实现非巡检发现缺陷的输入、设备缺陷查看、查询功能；实现缺 陷上报、消缺登记功能，按设备类型、地点、型号条件进行缺陷统计并打印： 2 1 4 系统的设计原则 为达到系统的总体设计目标，根据系统工程的设计思想，本系统的具体设计应 遵循以下基本原则，作为进行总体设计的指导和依据。 ( 1 ) 实用性 系统设计开发应在需求分析基础上进行，系统的功能设置、数据结构设计除了 要满足实际工作需要，还要真正的架构出数据流程和信息应用的最佳途径，充分的 发掘出信息的使用价值，真正实现管理科学化，系统实用化。 ( 2 ) 安全可靠性 系统从实际出发，符合企业的条件和人员素质状况，在人机界面的设计上应与 实际相符合，为系统的使用者提供良好的人机界面；系统应具有较强的纠错能力和 处理突发事件的能力，不至于因某个动作或某个突发事件而导致数据丢失和系统瘫 痪。 数据库的安全可靠性：数据库中的所有数据应是准确可靠的，并能够进行定期 或不定期的数据备份。 ( 3 ) 容错能力 电力系统是一个实时运行的系统，系统的稳定性和可靠性是建设系统首要考虑 的问题，电力部门曾规定供电可靠性必须大于9 9 9 7 ，这就要求基础操作平台应具 有强大的容错能力，即对系统的稳定性、强壮性要求非常高。 ( 4 ) 数据共享一致 电力部门工作节点多且分散，并发操作性强，对实时处理要求很高。在电力信 息管理系统中典型的工作节点就有用电科、营业厅、报修中心、调度中心及局m i s 用户等。其中像供电所等节点多是远程工作节点，这种分散的应用要求数据必须全 局统一，并且能够安全地实现共享。 2 2 系统功能结构设计 为了描述系统的功能，在这罩引入功能模块这个概念。所谓功能模块，是指把 一个系统分解成若干个彼此具有一定独立性、同时也具有一定联系的组成部分，这 些组成部分就称为功能模块一1 。对于一个信息系统，按功能逐步自顶而下，由抽象 到具体，逐层将系统分解为一个多层次的具有相对独立功能的许多模块。模块化是 7 华北电力大学工程硕士学位论文 系统设计的必然趋势，它可以将复杂的系统简单化，将大问题分解为小问题来解决， 使系统更易于实现和维护。 该系统的功能模块按以下原则划分： ( 1 ) 按系统功能需求划分模块，使每个模块实现相应的功能。 ( 2 ) 各功能模块相互独立，模块间的联系采用与数据库或数据文件交互的方 式。 按上述原则，得到系统的功能模型树，如图2 一l 。 基于地理信息系统的输变电设备数字化移动管理系统 系统组成图 6 1 5 背应il 安全管理 用 3 2 5 8 电网模型| i 检修管理权限管理 _ _ _ _ _ _ _ 一 设备台帐 。_ 一 图档管理 = 系统维护 燮l丝8 囝匝 功能 l 一” 蛩医 帐l i 习商 培训记录 = 文件管理 = 相关键接 输电巡视l ：巡视记录il 运行记录 交电蓉动巡ii 移动办公检ii 。 p d 设备 台帐 输电检修 输电巡视 收发邮件 等 输电移动 审批 系统接口 图2 1 系统的功能模型树 以下是对几个主要各模块的功能做出的解释： ( 一) g i s 功能模块 该模块主要用于显示地理信息和输变电网络信息，用户通过图形化界面进行浏 览。对地理底图和输变电网络地图进行无级放大缩小、视图漫游、快速浏览，图层 控制、注记显示等；显示输变电线路的走径图、模拟图和断面图；显示线路、杆塔 等的设施图形图像等多媒体信息；对重点地区进行三维立体图形显示，提高输变电 网络周围地理环境可视化效果。 ( 二) 输电业务功能模块 输电业务功能是系统的核心功能之，它将完成有关输电业务的各项功能。包 括对各杆塔和线路的台帐管理、运行记录管理、设备缺陷及消缺管理、带电作业管 g 华北电力大学工程硕士学位论文 理、定检项目管理、安全管理、各种材料及审批管理以及系统接口管理。 ( 三) 输电移动巡检功能模块 移动巡检功能既独立形成一个体系，又与输电业务功能共同完成某些功能。此 模块包括4 个子模块，分别为用户登录、电子地图、检修业务和巡检业务。其中电 子地图子模块主要完成g p s 巡检导航、缩放地图、设备查找及属性查询还有添加与 管理红线等功能。检修业务和巡检业务子模块都具有相应的票据功能及相应的处理 页面，同时能够做到轨迹跟踪与到位监督。 2 3 系统网络结构设计 2 3 1 网络的总体连接方式 图2 2 为系统的整体网络结构设计方案。整个网络包括了5 个组成部分，分别 为系统服务器部分、局域网办工部分、系统接口部分、p d a 移动巡检部分和移动办 公部分。其中系统服务器部分是整个网络体系的核心，其它4 个部分时刻与它进行 着数据的交换。下面就分别介绍这5 个组成部分的连接与数据交换过程。 ( 1 ) 系统服务器部分包括3 个服务器，分别为高性能数据库服务器、高性能w e b 服务器g i s 应用服务器和p d a 数据同步服务器。 ( 2 ) 高性能数据库服务器是整个系统的核心，它负责存储系统内的所有数据，并 与系统接口部分、高性能w e b 服务器g i s 应用服务器、p d a 数据同步服务器交换数 据。 ( 3 ) 高性能w e b 服务器g i s 应用服务器是支持系统内b s 结构数据处理的服务 器，它与局域网办工部分、移动办公部分交换数据；它使这两部分可以直接通过i e 浏览器可以直接访问系统。 ( 4 ) p d a 数据同步服务器是系统与p d a 移动巡检部分的桥梁，它负责与移动公司 通过v p n 交换数据。 ( 5 ) 在野外作业p d a 巡检系统、变电巡检扫描系统、移动办公系统与移动公司的 数据交换都通过g p r s 来完成。 ( 6 ) p d a 巡检系统的坐标信息来自检修车辆上的g p s 装置，g p s 装置将从卫星接 收来的g p s 坐标信息通过篮牙传送给p d a 。 9 华北电力大学丁程硕士学位论文 德卅系统网络陶 图22 系统 i 9 络结构 华北电力大学工程硕士学位论文 2 3 2g p r s 及其接入方案 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 的中文名称是通用分组无线业务。它 是g s m 标准化组织( e t s i ) 制定的一套标准，以实现移动分组数据业务。它具有传 输速率快、可灵活支持多种数据应用、网络接入速度快、高效利用网络资源，降低 通信成本、可长时间在线连接、计费合理等优点。 由于业务点分布广泛，而中国移动的g p r s 网络的覆盖可以做到无缝覆盖，保 证了整个业务的整体接入。各个分站点和德州供电公司通过g p r s 网络相连，将各 地的数据信息发送至中心的服务器中。g g s n 通过专线连接到德州供电公司，我们在 山东g g s n 和德州供电公司之间提供g r e 的隧道，并且采用加密的技术保证网络的 安全；可以在g g s n 上单独为德州供电公司的用户设立a p n 接入码，可以拒绝非该 a p n 的用户登陆服务器；在g p r s 的防火墙中对非授权用户进行拦截；在用户终端和 基站之间也是经过加密进行传输的，在基站和g g s n 之间也是使用经过加密的隧道 技术，最大限度的保证网络和数据的安全。 德州g p r s 接入具有以下特点： ( 1 ) 覆盖范围广：山东g p r s 网络是中国移动统一网络的一部分，在山东已经 实现了无缝覆盖，包括农村和城市，特别适合德州供电公司在城市和农村等业务点 使用。 ( 2 ) 安全性：本方案采用的是专网方式，与外部网络完全分离。并且采用了 隧道技术和端到端加密技术，可以保证德州供电公司网络接入高安全性的要求。 ( 3 ) 稳定性：山东g p r s 网络自开通以来，一直处于稳定的工作状态。各项技 术指标均处于全国领先水平。通过对客户的调查，客户对网络运行情况满意度极高。 g p r s 实时在线的特点使数据传输时间分布均匀和实时传送，不会出现峰值流 量，能够保证系统工作状态的稳定。 其次，由于g p r s 的网络质量好，信号强覆盖广，可以实时与德州供电公司的 服务器进行通信，速度也比较快，能更好的完成业务数据的传送。其接入方案如图 2 3 所示。 华北电力大学t 样硕十学位论文 等园g l ，点? 7 岁 图2 3 德州g p r s 接入方案 233 系统结构 当前，软件系统更新很快，但是大多数软件仍然不脱离c s ( c l ie n t s e r v e r ， 客户机服务器) 结构。c s 结构是一种典型的“瘦服务器肥客户机”的结构，随 着w e b 的发展，这种结构遥渐显示出了它的不足”： ( 1 ) 缺乏集中的管理。除了要在服务器上安装软件外，对每台客户机都要安 装客户软件的一份拷贝。对于用户数量较多的情况时，系统的维护和管理变得十分 困难，同时维护费用也很高。 ( 2 ) 增加了客户端的载荷。由于大量的企业逻辑组件放在客户端，从而要求 客户端必须具备完成组件功能的能力，当客户端应用变得复杂的时候，甚至需要更 换客户机来适应需要。 ( 3 ) 满足不了客户端跨平台的要求。连接到i n t e r n e t 的系统有很多种，例如 w i n d o w s ，s o l a r ls ，l l n u x 等等：浏览嚣也有很多种，例如i n t e r n e te x p l o r e r ， n e t s c a p e ，0 p e r a 等等。c s 结构往往只能适用于某一种操作平台或浏览嚣，不能 满足跨平台的需求。 由于c s 结构的1 ；足，出现了b s 结构，即b r 。w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构，它是对c s 结构的种变化或者改进的结构。从结构上看，b s 结构遵循三 层式结构体系( 即浏览器w e b 服务器数据库服务器) ，而c s 属于两层式结构。b s 结构和c s 结构相比，主要区别是增加一个中间层即w e b 服务器。在这种结构下， 客户端就不负责原来的数据存取，只须在客户端安装浏览器即可。把原来的服务器 舅 紊v 删谴箍 华北电力大学工程硕士学位论文 作为数据库服务器，在数据库服务器上安装数据库管理系统和创建数据库。w e b 服 务器的作用就是对数据库进行访问，并通过i n t e r n e t i n t r a n e t 传递给浏览器。w e b 服务器既是浏览器的服务器，又是数据库服务器的浏览器。这样，客户机就变为一 个简单的浏览器，形成了“肥服务器瘦客户机”的结构，把复杂的应用程序移到 w e b 服务器上，从而大大缓解了这一难题。 b s 结构同c s 结构相比较，具有以下优点1 ： ( 1 ) 可以非常容易地实现多用户监控。 ( 2 ) 开发环境与应用环境分离，便于系统的管理与升级。 ( 3 ) 应用环境为标准的浏览器，简化了传统系统中较为复杂的开发方法；降 低了对用户的培训、安装、维护等费用。 ( 4 ) 易于实现跨平台的应用。 为了保证系统的运行质量及效率，必须选择适当的网络结构。根据电力系统现 行的机构设置和管理模式，充分考虑电力系统在管理和业务等方面的特殊要求，以 及系统扩展的需要，并结合以上讨论，系统结构采取以下方案： ( 1 ) 为了利用c s 的某些优点，并考虑到在电力巡线工作中，客户端p d a 并 不需要与服务器端随时随地的实时交互，p d a 移动巡检部分采用c s 和b s 结合方 式，通过有线( p d a 通过数据线直接和台式电脑相连) 和无线( g p r s ) 两种数据传输途 径，实现在办公室、野外现场施工，外地出差等都能办公。 ( 2 ) 现多数外接系统( 如在线绝缘子检测系统、调度系统等) 自成体系，它 们只与数据库服务器直接交换数据，因此它们与系统的接口多采用c s 结构。 ( 3 ) 局域网办工部分和移动办公部分采用b s ( 浏览器服务器) 结构，即在 局域网内，通过i e 浏览器可以直接访问系统。 2 4 数据的同步方式及数据库的选择 2 4 1 数据的同步方式 数据同步指后台系统( 后台数据库服务器) 和前端( p d a ) 之间的数据交换。交换 的数据主要为输变电移动巡检相关的现场记录，相关的设备台帐数据，相关的现场 检修票据数据等。同步分为有线和无线方式：无线方式通过g p r s 连接后台数据库， 现实客户端和后台服务器实时数据交换；有线方式为通过p d a 自带通讯线和办公电 脑连接( u s b 口) ，显示p d a 和后台数据库服务器的数据交换。 1 3 华北电力大学工程硕士学位论文 2 4 2 数据库的设计要求 输变电设备移动管理系统需要完善的开放分布式数据库管理系统，故数据库需 满足以下要求： 1 ) 具有可靠、高效、安全和高性能的管理和访问机制； 2 ) 具有分布式处理、并行处理、数据完整性、性能优化等特点，符合国际标准； 3 ) 具有灵活性、可扩展性，数据和程序可以在数据库和软件间进行访问和移植； 4 ) 通过多种安全检查、数据对象的访问控制、授权和权限的管理； 5 ) 支持所有数据类型，包括基本的数据类型、声音、图像及用户自定义数据类 型等； 6 ) 支持数据源的多样性； 7 ) 支持系统管理工具和软件开发工具来进行维护、扩充等。 2 4 3 数据库平台的选择 0 r a c l e 公司是全球最大的信息管理软件及服务供应商，同时也是世界最大的应 用软件供应商。其主要产品o r a c l e 是以高级结构化查询语言( s q l ) 为基础的大型关 系数据库，具有众多优点，是目前最流行的客户服务器体系结构的数据库之一， 也是配电g i s 系统首选产品”。 因此本系统采用o r a c l e 9 i ，作为后台数据库平台。 2 5 地理信息系统及其平台的选择 2 5 1a m f m g i s 系统在配电管理系统中的地位 随着我国城市建设的飞速发展，电力用户对提高电网的供电可靠性、电能质量、 工作效率和优质服务方面都提出了更高的要求。因此，供电部门在电网的规划改造、 调度管理、运行维护、业扩报装以及故障情况下的快速反映等方面，都对信息技术 和信息工具提出了更高的需求。因此，供电企业利用现代化的计算机网络，建设电 网a m f m g i s 系统，是企业为满足市场经济和城市建设的需要，也是现代化电网建 设对电网管理现代化提出的必然要求n 钔。 自动绘图a m ( a u t o m a p i n g ) 提供了将变电所设备的地理图形( 电气设备) 和各种 线路图形( 母线、连接线) 以矢量形式输入、编辑、绘制和输出的工具； 设备管理f m ( f a c i l i t ym a n a g e m e n t ) 指对地图上的各种设施的属性数据进行管 理，包括对这些数据进行查询、分析、统计等功能；f m 包括离线应用和在线应用两 种。离线应用主要是对诸如设备参数和用户信息等静态数据进行管理。在线应用指 对实时数据进行显示和监控。 1 4 华北电力人学t 程硕士学位论文 地理信息系统g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 主要生成配网模型、图形 数据和人机界面等。实时数据全部来自s c a d a 的实时数据库，g i s 直接读取数据库 显示实时数据，提供对空间地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策 的处理方法引。 配电系统的管理范围从变电站、馈电线路一直到各个用电用户的电度表为止， 其中变电站既有输电变电站，又有配电变电站；馈电线路既有架空线路，又有地下 电缆；而用电用户既有公用的市政用电，又有重要程度不同的大、中、小用电用户， 所以配电系统中的设备数目繁多，而且这些设备大多是与地理位置有关，管理任务 十分繁重。另外，配电系统的正常运行、检修、故障排除、恢复供电、用户报装、 电量记费、规划设计等，都要用到详细的设备信息，其中就包括设备的空间信息， 因此一个完备的配电管理系统必然要有一个地理信息系统来负责分析、处理设备的 空间信息，并将电网的结构和动态运行状态显示出来。与e m s 系统的处理对象不同， e m s 系统的重点在于电力系统发、输电的逻辑模型，而且网络结构不经常变化，电 网管理系统所处理的电网的网络结构处于经常变动的状态下，网络拓扑关系可能随 时需要重新建立，只有通过地理信息系统强大的空间分析能力和完善、可靠的空间 数据、属性数据的组织方式才能保证配电系统其他功能( 电量记费、投诉电话管理、 操作票管理等) 的可靠运行。g i s 的主要功能是综合分析与检索空间数据，利用数据 库技术把空间数据和属性数据对应起来。应用于电网管理系统中的g i s 可以把自动 绘图设备管理提供的最新的设备信息、空间信息与s c a d a 提供的实时运行状态信 息有机的结合起来，可以有效的改进电力分配和故障情况下的抢修调度，以及用于 日常维护管理，提高调度员和设备维护人员监控系统、处理故障的能力】。 2 5 2 电网对g is 的要求 g i s 广泛应用于那些具有明显设备线路连接关系的管线管理行业( 企业) 或运 行维护部门。g i s 由于能够有效地表达设备设施之间的拓扑关系，能够对管线行业 ( 企业) 的设备设施进行管理、控制，以及运行和维护，因而被广泛地应用于电力、 电信、市政、石化、油田、军事、公安消防等众多领域n 引。然而g i s 应用于电网管 理之中又有与其它领域不同的特点，表现在如下几点n 引： ( 1 ) 对图形操作的性能要求高。图形操作效率的高低，在系统中将直接影响 应用功能的实现。当系统效率太低时，应用功能便无法满足实际使用要求； ( 2 ) 地物图形( 街区图，河流图，建筑物图等) 数据仅是系统中一种背景辅助 数据，没有地物图形数据时，在系统图形数据( 设备图、接线图) 的支持下，系统应 用功能仍能照常运行，通常地物图形不经常变动，而电网图形系统是随时变动的； ( 3 ) 电网运行实时数据( s c a d a 数据) 和电网运行中的网络拓扑结构，在系统运 1 5 华北电力大学工程硕士学位论文 行中处于实时动态更新状态； ( 4 ) 由于在电网管理系统中，要在g i s 平台上建立许多电力专业