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应用国产g i s 平台研究开发配电网地理信息管理系统 摘要 地理信息系统( g i s ) 技术在电力系统信息化中起着重要作用。它为电力企业 提供一个基于地理信息维护和管理的平台，把各种线路信息有选择的形象的显示 在管理人员面前，并集成了s c a d a 、e m s 等系统，提高了电力系统的管理水平。 目前电力系统中广泛应用的g i s 系统，它在不同层中以点、线、面等符号表征不 同类实际地物，如行政区域、公路、水系、桥梁、电网。输配电线路通过先进的 g s m 网络完成地域分布广泛的配电数据的可靠传输、汇总，为提高配电网的管理 质量提供了有力的保障。同时，与之相配套的基于g i s 的配电数据采集系统，通 过与配网g i s 系统的有机结合，为完成配电网的线损管理、电压管理、无功管理、 全网潮流、配电运行设备的监测与对配电网进行智能无功补偿功能等高级应用提 供了基础支持。 电力系统向高度信息化、自动化的方向发展，电网规模的日益扩大，需要管 理庞大的电力设备设施数据、用户数据、规划数据等。而科学的决策在某种程度 上依赖于决策者所掌握的信息量的大小。发电变电、输电系统均是包含大量信息 的复杂系统。而g i s 可以最大限度地将有关信息集成起来，从而为电力系统决 策人员提供一个多元化的决策依据。电网互联技术的发展，导致电力系统地域的 扩大，在规划选址、经济运行中涉及诸多关联因素，如资源、人口、经济发展、 社会活动等，它们都与地理系统有关，将地理信息作为电力系统管理的主线，能 够形象地描述系统，有效地组织数据信息。 天长市区g i s 地理信息系统是以新的自动化配电设备为基础，利用现代电子 技术、通讯技术、计算机及网络技术将配电网在线和离线数据、配电网数据和用 户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的管理系统。 关键词：地理信息系统，配电网，a m f m g i s a p p l yt h eg i sp l a t f o r mr e s e a r c hm a d e i nc h i n at od e v e l o p d i s t r i b u t i o nn e tg e o g r a p h yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t m a k eas u m m a r yg e o g r a p h yi n f o r m a t i o n s y s t e m ( g i s ) t e c h n o l o g yp l a y a i m p o r t a n tr o l ei np o w e rs y s t e m a t i ci n f o r m a t i v ep r o c e s s i to f f e r so n ef o rp o w e r e n t e r p r i s et h ep l a t f o r mt h a td e f e n d e db a s e do ng e o g r a p h yi n f o r m a t i o na n di s m a n a g e d ，h a v ev a r i o u sl i n ei n f o r m a t i o n st h ei m a g eo fo p t i o ns h o wi nf r o n to f a d m i n i s t r a t o r ，a n di n t e g r a t e ds c a d a ，e m sw a i tf o rs y s t e m ，r a i s et h el e v e lo f m a n a g e m e n to fp o w e rs y s t e m n o w ，t h es t i l l 2d i m e n s i o n st h a tp o w e ra p p l i e s e x t e n s i v e l yi ns y s t e mh a v es y s t e m a t i cg i s ，i ts o l i c i t sn o ts i m i l a ra c t u a ln a t u r a lo b j e c t i nd i f f e r e n t l a y e rw i t ht h es y m b o lt a b l es u c ha sp o i n t ，l i n ea n ds u r f a c e ，i f a d m i n i s t r a t i v ea r e a ，h i g h w a y ，w a t e r d e p a r t m e n t ，b r i d g e ，e l e c t r i f i e dw i r en e t t i n g i t s b i g g e s ts h o r t c o m i n gi ss i m p l eg e o m e t r i cf i g u r e ，s t a n d a r df o r mc a nn o tr e f l e c tt h e p o w e re q u i p m e n tf a c i l i t ye n v i r o n m e n t a lt o p o g r a p h yl a n d f o r m ss u c ha sl i n ea n dr o d t o w e r r e a l l y ，c a nn o tb et ot o u r ，o p e r a t i n ga n do v e r h a u lp e o p l et oo f f e rat r u es y s t e m e n v i r o n m e n t t h r e e d i m e n s i o n a lg i sc a ns u r m o u n tt h e s et ob eb e l o w a p p l yf i c t i t i o u s r e a l i s t i ct e c h n o l o g yt ob ea b l et ol o s et h a ne a s ye s t a b l i s h m e n te l e c t r i f i e dw i r en e t t i n g l u ot h r e e - d i m e n s i o n a ls i t es c e n e i to f f e r st h eg e o g r a p h yi n f o r m a t i o nt h a tg l o b a l l o c a t i o ns y s t e mg e t st og i v et ol o s ea sl o n g i t u d e ，l a t i t u d ea n de l e v a t i o nh i g he t c e l e c t r i f i e dw i r e n e t t i n gl u oe q u i p m e n ta n dt o p o g r a p h yn a t u r a lo b j e c t ，m a k el o s e e l e c t r i f i e dw i r en e t t i n gl u o ，s u b s t a t i o n ，t h ep e r i p h e r ye n v i r o n m e n to ft r a n s m i s s i o n n e t w o r k ，t h es p a c em o d e lo fn a t u r a lo b j e c tg e tt os h o wa c c u r a t e l y ，a n df i c t i t i o u s r e a l i s t i ct e c h n o l o g ym a k e st h r e e d i m e n s i o n a ls i t es c e n eh a v ee a c ho t h e rf u n c t i o n t h e g i so ft r a n s m i s s i o nn e t w o r ks t i l la s k st oe s t a b l i s hs p a c ed a t a b a s ea n de q u i p m e n t p r o p e r t yd a t a b a s eo nt h r e e - d i m e n s i o n a lm o d e lf o u n d a t i o n ， m a k ei tc a nc e r t a i ns p a c e l o c a t i o nc o r r e s p o n d i n gs h o wp o w e rs y s t e m a t i ce q u i p m e n ti n f o r m a t i o n ，a n di st ol o s e e l e c t r i f i e dw i r en e t t i n gl u ot r a n s p o r tb a t t a l i o n ，m a n a g e m e n ta n dp r o g r a mt oo f f e rd a t a r e s o u r c e t h i sp a p e rb a s i st h r e e d i m e n s i o n a ll o s et h ee l e c t r i c a l r e q u i r e m e n to f m a n a g i n gs y s t e m ，c h o o s ev r m ll a n g u a g ea n dj a v al a n g u a g ee s t a b l i s h m e n tc a ne a c h o t h e rt h r e e d i m e n s i o n a ll o s ee l e c t r i f i e dw i r en e t t i n gl u os y s t e m ，a n du s e k e y w o r d ：g e o g r a p h yh a ss y s t e m a t i ci n f o r m a t i o n ，d i s t r i b u t i o ni sn e t e d ，a m f m g i s 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 - 6 图3 7 图3 8 图3 9 图4 1 图4 2 图4 3 图5 1 图5 2 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 - 6 图6 7 图6 8 图6 - 9 图6 1 0 图6 1 1 图6 1 2 插图清单 县级供电企业管理与输变配电生产管理的层次对应图1 0 输配电生产管理系统图一1 0 图形子系统功能图。1 1 设备台帐管理子系统功能图1 1 配电运行管理系统功能图12 调度运行管理系统功能图1 2 输电运行管理系统功能图1 3 变电运行管理系统功能图1 3 辅助决策系统功能图1 4 线路单线图2 5 线路沿线截面图2 5 高压配电线路条图2 6 g i s 系统硬件结构图，一2 7 g i s 系统数据流程图2 8 配电网络图整体效果显示3 0 3 5 k v 变电站接线图3 0 系统可靠性指标31 负荷点的供电可靠率31 节点数据一3 2 支路数据3 3 电压降落3 3 电压偏移率一3 4 经济性指标一3 5 线路负载率3 5 变压器容载比3 6 线路供电能力不足比例3 7 插表清单 表6 - 1 负载率过高的线路表3 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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 金壁些太堂 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谢 意。 学一名：乡移 签聿啉1 毒是 产 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆工些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权业 羔些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： ：弓蜣学 签寄b 努j 0 7 篝舌勇f 日 电话： 邮编： ， 哆日 j ，纱 汐歹 月 ，y 名 年 昧而 者 口 文 期 沦 日 位 字 致谢 在本人攻读工程硕士学位两年多的时间里，自始至终得到了导师张兴教授的 悉心指导和无微不至的关怀。从课题的选题到课题的研究都倾注了老师的大量心 血。在张老师的指导下，我拓宽了自己的知识面，顺利地完成了工程硕士学位论 文。张老师渊博的知识、务实的作风，创新的治学精神和诲人不倦的指导作风， 使我获益匪浅，无微不至的关怀更令人感动，这对我以后的工作和学习都有极大 的帮助。在此，谨向给予我巨大帮助的张老师致以最诚挚的谢意和祝福! 同时，感谢天长、全椒供电公司的同仁的热心帮助。 另外，向所有支持我和鼓励我的老师、同学、家人致以最真挚的感谢。 作者：卢峭峰 2 0 0 9 年6 月 第一章绪论 1 1a m f m g i s 技术的发展简介 1 1 1g i s 技术发展 地理信息系统( g i s ) 是6 0 年代中期开始发展起来的一门技术，它是介于 信息科学、空间科学和管理科学之间的交叉学科，是计算机科学迅速发展的产物。 它可根据事物的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析、结果输出等处理， 提供决策支持、动态模拟、统计分析、预测预报等服务，其应用覆盖工业、农业、 交通运输、环保、国防、公安等诸多领域，特别是g i s 与m i s 相结合，其应用 将更加广泛。g i s 给信息系统带来的不仅仅是地图显示，而且将各种数据进行直 观的、可视化的分析和查询，发掘隐藏在数据之中的各种潜在的联系，为用户提 供一种崭新的决策支持。 在西方发达国家，g i s 技术经过二十多年的发展，已经进入产业化阶段，涌 现出一大批以g i s 为核心的信息技术产业公司，并且形成了上百亿美元的市场， g i s 的应用渗透到了社会经济生活的各个方面。中国g i s 的发展起步于八十年代 初期，早期是引进国外的g i s 软件为主，随着国内g i s 基础研究的发展以及应 用领域的不断扩大，一批科研机构、高等院校和公司也积极投身于g i s 软件产 品的开发，于是在九十年代相继有一些国内的g i s 软件产品问世。就目前来说， 国内g i s 应用领域的市场大部分还处于待开发阶段，国外g i s 软件在国内占据 了主要市场。 为了提高供电质量，满足国民经济发展和社会用电需求，国家投入巨资实施 城乡电网改造，使城乡电网装备水平明显提高，电网运行性能指标向国际水平靠 拢。城乡电网建设与改造工程主要有两部分内容，一部分是电网设备的建设与改 造，另一部分工作则是应用先进科学技术，提高电网生产经营的科学管理水平。 根据国内外的应用经验来看，电力g i s 系统是我国城乡电网建设与改造工程需 要使用的关键信息技术之一。电力g i s 最初应用于配网管理，随着信息技术的 发展，应用水平的提高和技术的相互渗透，电力g i s 的应用正向深度和广度不 断扩展。近年来，g i s 技术在供电企业的应用经历了技术研究阶段、小区域试验 阶段、大规模投入三个阶段，现在已经进入了实用化阶段。 1 1 2g i s 技术与a m f m g i s 技术 不同应用领域对g i s 的理解不尽相同。美国联邦数字地图协调委员会 ( f i c c d s ) 对g i s 的定义是：“g i s 是由计算机硬件、软件和不同方法组成的 系统；该系统具有支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示的功能， 并可解决复杂的规划管理问题。基于上述定义，可以看到，g i s 具有以下特点： ( 1 ) g i s 是计算机化的技术系统，它由良好的硬件环境、多功能的软件模 块、描述地理实体的空间数据和良好的用户界面所组成，g i s 具有结构、功能和 应用效益高度统一的特征。 ( 2 ) g i s 的操作对象主要是具有地理坐标的空间数据。所谓空间数据即指 点、线、面或三维要素等地理实体的地理坐标及相关的属性数据和拓扑数据，这 是g i s 区别于其它信息系统根本标志，也是它的最大技术难点。 ( 3 ) g i s 的优势在于它的数据综合、地理模拟和空间分析能力，在于它集 空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示于一体的数据流程。这既是 g i s 的核心，也是g i s 的优势所在。 g i s 技术是从地学领域开始起步，但早己超出了地学领域的应用范畴。从 g i s 软件的发展来说，大致可以分为三种：第一种是基于地理分析基础的综合性 g i s 软件，如e s r i 公司的a r c i n f o 和i n t e r g r a p h 公司的m g e 产品。第二种是基 于计算机辅助设计( c a d ) 软件上开发的具有g i s 功能的软件，如：a u t o d e s k 公司的a u t o m a pm a p2 0 0 0 ；b e n t l y 公司的g e o g r a p h i e s 等。第三种是基于桌面 制图系统发展起来的桌面g i s ，如m a p l n f o 公司的系列产品。但不管是哪一种 g i s 产品，现在都在走向标准化和开放。 a m f m g i s 是指在g i s 技术的基础上，采用先进的计算机图形技术、数 据库技术、计算机网络技术，建立满足公共设施管理企业行业技术规范、生产流 程和管理制度的自动制图与设备设施管理系统。 a m 是指自动制图( a u t o m a t e dm a p p i n g ) ；f m 是指设备设施管理( f a c i l i t y m a n a g e m e n t ) 。a m f m 发展到今天，大致经过了三个阶段。第一个阶段，a m 和f m 是相互独立的，a m 以c a d 为基础，绘制设施工程图，管理设施的图形 数据；f m 以数据库为基础，管理设施的属性数据，a m 与f m 之间没有联系， 各自完成相应的工作。第二阶段，随着计算机图形技术、数据库技术的发展， a m 和f m 融为一体，即成为a m f m 系统，它能够统一管理设备设施的图形 和属性数据。但这些技术都不能准确地描述设备设施的实际地理位置以及设备之 间的具体位置关系。于是a m f m 的发展就进入了第三个阶段，即a m f m g i s 阶段，在这个阶段中，采用g i s 技术描述设备设施，从全局把握设备设施的 空间分布情况、使用情况和供求现状，做到科学规划、规范设计、及时维护、合 理使用。 a m f m g i s 的应用领域涵盖了从电力、电信、管网、交通、市政、军事 等领域，这些领域的公共特征就是具有网络特征的公共设备设施。a m f m g i s 区别于c a d 系统的一个重要特征就是具有数据综合、地理模拟和空间分析 能力。 2 1 2 供电系统应用g i s 技术的领域 1 2 1 设备设施管理 配电网结构复杂，设备设施种类繁多，地域分布较为广泛，并且变换频繁， 采用普通的数据库软件难以进行有效的管理。利用g i s 开发的应用系统，由于 有不同比例尺的电子地图，特别是大比例尺的电子地图( 1 ：5 0 0 、1 ：1 0 0 0 ) 为 参考，使得被管理的设备设施对象既有空间位置属性，又有设备固有属性；既有 设备设施对象之间的空间关系，又有设备设施与最终用电户的联接和位置关系。 因此，利用g i s 技术不但能对电网进行有效的设备设施管理，并且能利用设备 图形之间的拓扑关系，进行电网的在线和离线计算。 1 2 2 集成和开发各种专业应用系统 计算机技术应用于供电系统的领域很多。就g i s 技术来说，不能只局限于 它的地理特性、图形表示特征上，g i s 技术可以深入到许多电力专业应用的领域。 比如在s c a d a 系统中，传统的电网系统一次图通常是在矢量图或光栅图上叠加 潮流和电压等实时信息，当电网的规模较大时，只能用简化系统一次图的方法来 表现出电网拓扑关系；而采用g i s 技术后，除能保留s c a d a 系统的原有功能外， 还可以利用g i s 在数据表现上的优势，将电网系统用g i s 层的概念、过滤技术、 g i s 的面向对象数据模型，从宏观到微观逐步或交叉地表现电网中设备设施的逻 辑关系、台帐信息、实时状态、运行信息等。 1 2 3 为各种供电行业的负载计算提供基本参数 配网潮流的计算是个复杂的问题，关键在于基础拓扑结构和基本数据的采 集，利用g i s 技术可以很好地解决这个问题。配电网络中设备和线路变化频繁， 拓扑结构更是经常发生变化，而g i s 支持下的配网信息系统可以动态实时获取 到配网的拓朴结构、技术参数，为研究配网潮流提供了良好的基础数据。g i s 还 有很好的数据表达能力，可以成为表示计算结果的平台。在g i s 系统中，不仅 能够很好地显示文本数据，还可以用图形形式来直观地表达信息，如潮流的方向 和大小。这样，配网潮流计算的专题研究就可不必为原始数据输入和输出花费精 力。 1 2 4 提高供电企业的用户服务质量 g i s 技术还可以帮助提高供电企业的用户服务质量，比如，在g i s 支持的配 电网系统中，可以提高用户报修和用户用电报装的效率。由于在城市配电网中一 般采用1 ：5 0 0 和1 ：1 0 0 0 的电子地图，利用地图中的建筑物对象可以很方便地 表达到每一个电力用户；在这种地图数据上再关联各种设备设施对象后，就可以 在用户和各种设备设施之间进行交互访问。不仅可以方便快捷地在系统中对用户 的位置进行定位，还可以查询到某个用户是出哪个变压器进行供电，并追溯到是 由哪个变电站供电，这样就为用户报修提供了重要的信息。结合用电m i s 中的 用户用电容量信息，以及图形库中的用户与邻近的变压器、线路之间的位置信息， 就可以为用户报修提供辅助决策信息。 1 3 电力g i s 的现状分析 1 3 1 应用现状 国外电力g i s 应用的发展经历了“c a d + 数据库”阶段、“传统g i s 应用”阶 段，9 0 年代初期，进入“a m f m g i s 应用”阶段。建立“数字电网”及“协同工作 环境”为特征的电力g i s 系统，已成为发达国家电力企业，为增强自身竞争能力 ( 降低生产成本、提高服务水平) 而进行生产经营“业务流程重组”工作、提高电 网运行科学管理水平的必不可少的工具。 国内现处于a m f m g i s 应用的初期，a m f m 是p u i 领域的信息化专用技 术，成为供配电系统各种自动化的基础。g i s 的特点在于以地理信息为背景，将 图形和数据库相结合来描述和管理各种电力设备的参数属性以及电网内的运行 控制信息。在离线方面，a m f m g i s 的主要应用有设备管理系统、用电管理系 统、规划设计系统；而在线应用上，a m f m g i s 主要和s c a d a 的系统结合， 互相交换运行数据和图形数据为调度员提供准确的电网地理信息；另外还可以作 d m s 的投诉电话热线系统，快速、准确地根据用户的故障投诉电话判断发生故 障的地点、抢修队伍目前所处位置、及时派出抢修人员，缩短停电时间。 目前，用于电力行业的g i s 软件主要是e s r i 系列产品、m a p i n f o 系列产 品、s m a l l w o r l d 、s i c a d 以及国内的g r o w 等。 1 3 2 存在问题 1 3 2 1 数据结构的局限性通用 g i s 平台软件考虑到海量多边形数据之间的求交，以及多边形属性叠加、 赋值等问题( 实现o v e r l a y 功能的基本操作) ，所以在核心数据结构上采用了强 化技术策略，而在电网g i s 应用中，不存在对大量多边形进行求交操作的需 求，因而通用g i s 平台软件的拓扑结构分析功能需改进。 1 3 2 2g i s 基础平台的选择问题 电力g i s 应用是直接融入现代电力生产经营活动之中的，全新的生产经营 信息数字化的管理工具，从应用的角度上，从底层的软件平台结构到高级实用功 能，都会因实际的电网生产运行及经营管理方式的不同有较大的差别。目前， 商用g i s 平台不是缺乏网络高级分析就是投入的资金太多，不能满足实际应用 的需要。电力企业选择g i s 平台时，要考虑实现设备设施的管理，还要能够 实现电网网络的高级分析，同时还要考虑电力部门用户多，资金配置、开发工作 量问题，真正做到电力g i s 的实用化。 1 3 2 3 缺乏电力g i s 的标准和应用规范 4 电力g i s 的应用需求推动市场迅速发展，而相应的技术标准和应用规范制 定未能及时完成。这种“市场发展超前。技术标准滞后”，阻碍了电力g i s 的应用 推广。 电力g i s 的标准化可以分两个层次理解，一是狭义的标准化，其内容包括 数据、数据交换、数据库转换、图形、软件等方面的标准，即主要包括空间数据 标准和信息技术标准两个方面。二是广义的标准化，内容更加广泛，包括算法、 行业标准等方面的内容。主要可以分为四类：应用标准、数据标准、信息技术标 准和行业标准。 应用标准有利于节省费用，提高效率和方便应用，而且可以大大提高电力 g i s 系统的可移值性、可操作性、可伸缩性。 第二章天长配电网信息化现状 2 1 信息化现状 天长市供电公司具有资产密集、设备可靠性要求高、运行安全性要求高、业 务处理关联性强、信息化水平高、追求最佳效益等特点。但是目前也存在不少问 题，设备资料不齐全，许多线路信息掌握在少数的一线工人手中，大多数人员( 包 括管理者) 不能共享，配电线路管理不是很方便，也容易出现漏洞。大量的电 网数据分析、图纸的绘制等工作采用人工方式，效率较低，出错率高。 多年来，天长公司的技术人员与管理人员，为了管好设备应用创造了多种先 进的管理方法，特别是计算机技术的应用更为电力系统的设备管理提供了先进的 技术手段。但是，由于受到技术手段的限制，天长供电公司的计算机辅助设备管 理上基本上处于低水平的应用阶段，主要是用数据库技术对设备的技术参数和运 行参数进行管理，有的地方虽然应用了如a u t o c a d 一类的图形处理技术来绘 制线路走向图或进行某种工程设计，显然其应用与数据库管理是脱节的，图形和 数据信息不能充分共享，简单的图形处理技术更无法将地理信息应用到设备管理 上。 目前天长市供电公司已经有了生产m i s 、营销m i s 、s c a d a 、9 5 5 9 8 等信 息系统，在建设这些系统的同时已经为供电公司培养了一批同时具有电力专业知 识技能和信息化技术的人才，这就为配网地理信息系统的建设和日后正常运行提 供了有力的保证。 针对天长市供电公司的实际情况，系统建设就要求从生产实际出发，讲求实 用性，利用该套系统，将天长市供电公司的配电线路( 含部分输电线路) 的设备 管理和图形管理结合空间信息管理起来，通过制定规范的数据格式和规则，将配 电线路的设备管理全部实现电子化和规范化，同时实现生产管理中使用的多种图 纸的计算机绘制或自动生成( 例如自动生成横平竖直的线路接线图、线路条图、 截面图等等) ，大大地节约图形绘制的人工成本和时间，并及时为生产各使用人 员方便地提供设备资料信息、空间信息及图形信息的查询、统计。同时可以为管 理人员提供各种全局报表信息，为管理决策提供依据。 在实现以上基础功能的基础上，我们可以结合已有的生产m i s 、营销m i s 、 9 5 5 9 8 和s c a d a 系统实现数据的接口。实现与生产m i s 、营销m i s 数据的共享， 将s c a d a 系统中实时数据引入系统，不但可以查看遥信、遥测等实时信息，还 可以利用这些数据进行理论线损的计算、停电可靠性的分析等，同时可以为 9 5 5 9 8 系统提供图形和数据服务，提高用户报修的反应速度，实现优质服务。 6 2 2 面向应用需求开发配网g i s 系统 随着天长市电网建设的发展，电力用户对提高供电可靠性、电能质量、工作 效率和优质服务等方面都提出了较高的要求。相对滁州其他五个县公司，天长供 电公司担负着较为繁重的供电任务，迫切需要采用现代化配网管理工具来提高工 作质量、工作效率和服务水平。因此，建设配网g i s 系统，既是供电企业为满 足市场经济发展与建设的需要，也是现代化电网建设的必然要求。 从本质上看，配网g i s 是一种直接融入现代电力生产经营活动之中的、全 新的生产经营信息管理工具，同时它应是未来的“数字电网管理系统”中的重要组 成部分；从应用角度看，它的具体实现方式无论是底层软件平台结构还是高级实 用功能，都因不同国情下电网生产运行模式以及经营管理方式的不同而产生较大 的差别，具有强烈的“本地化”色彩。 因此，我们所面临的严峻问题，是如何将最终用户的复杂需求提炼为g i s 系统能够识别的“语言”，进而转化为系统中的一部分。这样做的结果必然会发现， 有些功能需求是目前国际上现成的商品化g i s 软件难以支持的，由此就引发了 系统平台的一次“革新”，有时甚至是一场“革命”；否则，用户的合理需求得不到 满足，开发工作就无法继续开展。因此，最理想的配网g i s 软件，应能最大限 度地满足实际生产的需求，从底层平台到上层应用都应采取面向应用需求的发展 策略。 事实上，目前国际上g i s 技术市场的发展趋势，也已经完全走出“技术推动 应用”发展的昨天，而进入了“应用牵引技术”进步的崭新时代。不但开发出的配 网g i s 系统要具有较高的性能和效率；另一方面，基层电力部门的实际需求， 又反过来促进着国产g i s 软件平台的技术创新和技术进步，在我国g i s 软件技 术领域，建立起了现代r r 技术发展必不可少的，市场需求与支撑技术的“互动促 进”机制，这对于我国发展自主知识产权的r r 技术来说是极为重要的。 2 3 配电g i s 的应用目的及其相关关系 配电g i s 技术的推广应用，首先应对配电g i s 的应用目的及其相关关系有一 个统一、明确的认识，否则，会引起管理上的混乱、投资上的重复，阻碍生产力 发展。配电g i s 是计算机的应用软件系统，应用目的是为了建立一个具有空间 和地理方位的数字化配电网，为供电企业配电运行部门提供一种现代化管理手 段，以提高配电网运行管理水平，提高生产率和工作效率。此外，配电g i s 还 可以支持供电企业内部的其他管理过程，如业扩报装、电网规划、无功电压管理、 可靠性管理、负荷管理、施工管理、停电预安排管理等。配电g i s 的应用将会 推动企业内部业务流程的重组，为供电企业进一步适应市场化经营和提供高服务 品位奠定了基础。 配电g i s 与配网自动化是两个不同的概念、是不同的系统，各自具有不同功 能、不同的应用目的，是不能相互替代但又可相互支持的系统。配网自动化系统 7 是一个实时监控系统，主要目的是缩短停电时间、提高供电可靠性。它采集的实 时信息可支持配电g i s 的实时化，扩大了配电g i s 的应用范围。而配电g i s 是 一个信息系统，通过提高企业内部数字化管理水平达到提高生产率和工作效率的 目的。但它提供的地理信息，可以对配网自动化系统进行可视化运行，更加真实 和实用。两者结合使用，将会极大地提高配电网运行管理水平。 第三章整体设计目标与思路 3 1 系统应用模型 一个实用的生产管理系统，只有基础的设备管理、业务报表管理和运行报表 管理是远远不够的。如果只包括此类数据管理，生产管理系统就不能达到预期的 效果。基于g i s 的生产管理系统的最大优势是它与其他系统的集成和统一。它 能直观地反映了电力系统的电网及设备的分布，同时通过对电网上设备的基础资 料及附属设备资料、运行状况的管理和维护直接反映电网的实际状态，而电力上 的其它应用系统，如s c a d a 系统、d m s 系统、负控系统、远程抄表系统，由 于缺少g i s 的地理背景基础，尽管反映了电网上部分设备实时状况，但却不能 直观地反映电网实际的状态，而且这些系统是一些相对独立的应用系统，归属不 同的部门，这就大大地减少了应用系统的数据共享性及有效性。而这正是g i s 的优势所在。 基于g i s 的系统由于其独特的图形操作界面，直观反映现实中电网的分布情 况，一旦基础数据录入完毕，它不仅可以方便地将本身系统的数据共享给其它系 统，更主要的是它可以通过与各个不同系统的接口获取其它系统的数据，通过与 图形数字电网的关联，在应用图形窗口直接反映各种设备的实时状况，不但使其 它分散的系统数据得到极大的共享和利用，而且可以综合利用这些系统的数据， 并根据系统的本身拓扑关系，来分析电网的在线运行情况，为领导的辅助决策提 供真实可靠的依据。 例如，可根据与s c a d a 系统及配网自动化系统的接口获取变电站内及线路 上设备的实时数据，并根据电网拓扑来分析线路的实际线损，可分析当设备故障 跳闸时的负荷转移方案等，又如，通过与用电系统的接口，直观查询设备或用户 的负荷数据及用电信息等等。这些都是g i s 本身所能提供给用户的基本功能和 应用。除此之外，其它系统也可充分利用g i s 系统的信息来提高本身系统的应 用水平和效率。例如t c m 系统，如果能构建在g i s 之上，不仅能根据电网的拓 扑及实时状况为用户报修提供原因分析结果，还可通过与g p s 系统的接口或直 接与g p s 结合为用电抢修辅助决策给出最佳抢修路径。在用户业扩报装中，除 了能为用户提供可接装的方案外，还可加入流程管理，在应用系统中用自动流转 业扩报装申请单，省去设计部门、施工部门等的大量现场勘测工作，帮助电力部 门提高用户服务质量和形象。 9 图3 1县级供电企业管理与输变配电生产管理的层次对应图 3 2 系统功能框架 3 2 1 总体功能框架 输变配电生产管理系统由图形建模、设备资产管理、配电、输电、变电、调 度运行管理等九个子系统组成，囊括了电力生产管理的方方面面，为分析电网的 在线运行情况和领导的辅助决策提供真实可靠的依据。 图3 2 输配电生产管理系统图 3 2 2 各子系统应用功能框架 图形子系统 1 0 图形子系统的应用为电力企业的生产运行管理提供一个具有空间地理信息 的网络模型，它以空间信息( 地理环境) 和属性信息( 电网资料和用户资料) 为基 础，与电力生产应用相结合，为生产管理服务，以图形信息为背景直观地显示电 网的现实状况，为县级电力企业构建“数字电网”。 图3 3图形子系统功能图 设备台帐管理 设备台帐管理子系统为电力生产管理提供基本的图形显示、设备管理、查询 统计、打印输出等基本功能。系统对于设备的管理在包含设备台帐等属性资料的 基础上可以通过关联相关属性台帐的方式十分方便地将与该设备相关的资料挂 接进该设备维护系统，并能实现相关属性资料与该设备的一一对应，方便用户维 护和查询。 图3 4 设备台帐管理子系统功能图 配电运行管理 配电运行管理子系统是生产管理系统的重要组成部分，主要包括配电线路、 设备的运行记录、业务管理等功能。系统可利用g i s 电网图完成设备的巡视、 检修、缺陷、运行维护等工作，可以根据各种不同业务流程进行自动流转。 图3 5 配电运行管理系统功能图 调度运行管理 主要是在配电系统进行计划检修或是出现故障需要进行负荷转移时，分析网 络的各方面因素，提供负荷转移的决策分析、最小停电范围分析等，人机交互式 辅助制定操作票及工作票，能为调度人员提供一系列可行的调度方案。 图3 - 6 调度运行管理系统功能图 输电运行管理 输电运行管理子系统是融合计算机图形和数据库于一体，用来存储和处理输 1 2 电线路空间位置和相关属性的应用子系统。它以真实、图文并茂的形式来满足输 电线路检修、运行管理对空间信息的要求，借助其独有的空间分析和三维可视化 表达能力，直观反映输电线路的立体模型，进行各种辅助决策。 图3 7 输电运行管理系统功能图 变电运行管理 变电运行管理作为一个单独的子系统，主要是对站内的设备进行设备台帐等 属性资料管理和维护，建立完善的报表系统，规范站内设备运行操作的流程，同 时包含实时数据的采集与监控。 图3 8 变电运行管理系统功能图 辅助决策 辅助决策子系统是供电生产管理系统中的上层应用。在这个系统中，需要由 服务器端提供g i s 基础信息、用电系统的用户信息、s c a d a d m s 系统的实时 系统数据等。并综合集成和利用各系统数据，为领导及相关部门提供决策分析服 务。 辅助决策管理子系统 供 电 可 靠 性 分 析 线 路 阻 抗 分 析 线 路 负 荷 转 移 分 析 最 优 停 电 诗 案 分 析 最 佳 抢 修 巡 视 路 径 线 损 分 析 计 算 图3 - 9 辅助决策系统功能图 农 村 电 网 规 划 辅 助 停 电 管 理 负 荷 管 理 工作管理系统 本系统是根据电力企业运行管理工作的特点，对人员基本信息、工作派遣、 工作过程跟踪监督、工作结果考核进行全面管理的信息系统。 基于g i s 的县级t c m 系统( 故障抢修与投诉管理系统) 本系统是在输变配电g i s 系统的基础上，对原有用电营销系统功能的扩展和 补充。当系统接收到用户的故障报修信息时，在地理背景图上进行故障定位，判 断故障原因，生成辅助抢修方案，利用g p s 技术进行抢修车辆调度管理，以最 快的速度回复用户、排除故障。 w e b 浏览 将电网及设备的图形信息、属性信息和实时信息在广域网上发布。公司员工 可通过公司局域网、广域网或异地人员通过电话拨号上网对电力设备运行状况和 主要记录进行查询、浏览，客户端只需安装i e 浏览器，操作方便，维护简单， 投资少。 3 3 基本技术要求 3 3 1 标准化 系统开发应遵循有关国际标准国家标准、行业标准或地方标准，必要时予以 扩充，形成天长供电公司的企业标准。 1 4 ( 一) 图形标准 中华人民共和国1 ：5 0 0 、1 ：1 0 0 0 、1 ：2 0 0 0 地形图图式标准( g b 7 2 9 2 8 7 ) 本标准作为地形图图式的基本标准，但为了系统处理和分析需要，将某图图式作 必要的简化和分层存放，使系统满足系统处理需要。 用户也可用数字化绘制的电子地图。 ( 二) 信息分类和编码标准 1 中华人民共和国国土基础信息数据分类与代码( g b t b 9 2 3 9 2 ) 2 中国信息分类体系及编码规范化研究。 3 其他有关信息分类和编码的暂行稿( 讨论稿) 4 原电力部门和电力行业有关编码标准。 ( - - ) 符号库 根据图式标准和应用需要，在系统建设前期建立一套适合贵局应用的标准符 号库，其中包括： 1 、线状符号标准库 2 、点状符号标准库 3 、面状符号标准库 ( 四) 数据字典 系统需求分析之后，根据系统的功能需求和数据要求，建立一整套系统的数 据字典，详细描述每个数据项的类型、长度、小数位数、采用编码标准和叠加图 形单元的类型等要素，作为系统中各应用规模开发时的数据标准。 ( 五) 软件开发标准 1 、中华人民共和国计算机软件开发规范 2 、中华人民共和国软件工程术语 3 、中华人民共和国计算机软件产品开发文件编制指南 4 、国家经济信息系统总体规划方案 5 、 电力工业网、省局管理信息系统使用化验收指南 系统保证的标准化要求 制定各种对象的统一代码和结构，确定各级共享数据库目录、内容和结构； 运用系统工程的方法制定软件设计的总体框架和结构。 系统生成的各种报表符合国电公司、网、省电力公司的有关规定和要求。 系统软件总体结构数据流程标准化。 系统预留与各部门管理信息、负荷管理和配网自动化系统的接口，保证今后 有计划地实现连接。 3 3 2 专业要求 遵循国际标准以及国家电力公司的设计原则，针对国内供电行业的实际应用 需求，全面描述供电设备的信息特征、网络地理特征及逻辑特征，与供电部门中 1 5 的其它系统通过开放接口进行数据交换，为调度、设计、施工、运行维护、网络 分析、故障报修等各部门提供完备的设施数据和应用功能，支持全分布式网络结 构，提供i n t e m e t i n t r a n e t 接入，从而满足供电行业多层次、多部门、多用户、 多地域的运作要求。系统符合国家电力公司和网省公司的有关标准、规范的实用 化系统。 3 3 3 信息共