（电气工程专业论文）配电网地理信息系统的设计与实现.pdf

沈刚j 业人学硕士学位论文 摘要 随着国民经济的飞速发展，电力用户对电力的需求在不断的提高，城乡电网也在迅 猛发展。以往那种主要靠图纸和配电人员的工作经验对配电线路进行管理和维护的方 法，不仅显得落后。而且严重影响了工作效率。如何用先进的管理方法来替代在电力生 产中传统的低效、烦琐的手工管理模式，使电力建设和管理进一步高效化、自动化、科 技化，越来越受到人们的重视。随着信息产业的迅猛发展，特别是计算机技术的广泛地 应用，为配电线路管理模式的改变提供了可能。 在电力系统配电线路的设备管理中，需要处理大量的设备数据和图纸，这些数据和 图纸均和地理位置密切相关。本文针对某地区l o k v 配电网管理现状与需求，运用地理 信息系统( g i s ) 和卫星定位系统( g p s ) 先进技术。应用基于网络环境的大型关系数 据库，完成了基于c ，s ( c l i e 叫s 删模式的l o k v 配电网地理信息系统的设计与实现。 它主要的功能就是利用计算机在地理信息系统上进行有关图纸和文件的管理，并可及 时、准确、完整地提供出电力部门所需要的各类管理信息。此系统的建成不但对电力安 全生产起到了有力的保障，同时对线路的科学规划等提供了辅助决策的功能。主要内容 与成果如下： 1 设计建立1 0 k v 配电网空间数据库：在对配电网空白j 数据特性的分析基础上，完 成了空间数据的合理分层；通过对设备台帐的分析，完成各类属性表结构的设计；实现 空间数据表和属性数据表的集成并将其置于大型关系数据库管理系统中。 2 制作了配电网络电子地图：将该地区l ：5 万地形图导入到本系统，并实现其配 准；采用手持o p s 仪，测量了所辖3 5 条l o k v 线路的分歧、转角和变台的地理信息； 按照空间数据库的分层设计原则，将使用g p s 仪所测得的数据导入到本系统，建立了 1 0 k v 配电网络电子地图。 3 组织完成鲅鱼圈区1 0 k v 配电网络g i s 系统的开发：应用基于组件式g i s 技术 完成了地图操作、地图编辑、数据维护、信息查询、统计等功能的设计与实现，达到了 预定效果。 关键词；配电线路，地理信息，卫星定位，空问数据，安全生产 配电网地理信息系统的设计与实现 d e s i g n a n d r e a l i z a t i o no fp o w e rd i s t 衲u t i o nn e 钿o r kb a s e do ng i s a b s t r a c t w i t t lt t 峙t i o n a le c o 嗍yr 印i d l y 岫e l o p i n g ，t h ec o n s 咖粥d 伽捌n df o r e l e c t r i c i t y i s l l i g h s o t l 圮p o w 盯d i g 啊b l i t i n e t 】i r o r k i s 槲i l g 既p a n d e d 卸d i l n p r o v e d a l a r g es c a l e i i l 地c i 哆觚dm r a lc o 咖t h em 锄a 西n ga n dm a i n t a i l l i n gm e t i l o dt op o w 盱d i s t r i b u 石o n n e t w 酞，砌c hi si l l a i l l i yd e p c n d 缸t t h ed f 鲫l r i l 】| g s 锄dt h ew o r k 麟p e r i e n c ef o rt i l e d i s 岍b 眦i o n 琳t w o 咄so l d 如ut h n es t a f f ，n o to n l y1 0 0 k sb h 删sb ma l 甜诧c t s w o d 【面ge 掇c i 衄c yh e a v i l y h o wt 0m a k et b ee l 仃i c a lc o m ：仉l c t i 觚d 瑚n a g c m 曲tb e i l i g l l i ye 仿c i c n t ，锄l l o m a l i c ，i 删f i cf 缸h 口孤l du 耐v 锄暇甜m 锄l a i ；e j m e n tm e ( b o dt o r 印l et l 】屺o l dm a m l a i “n d0 fm 锄a g e m tw i l i c hi sn o te f n c i 明ta n dt r i “a l ，m a ti sp a y c d a 曲e l i t i b ym 锄yp e o _ p l ec o n c 锄c dm o 旭a 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d so f m 孤a g e m 饥ti n f o m l a t i o nf b rt i l ee i 洲c a ld c p 缸h n e n t 垃m e l y ，a c c u r a t e l ya n dc 伽叩l e t e i y t h c s y s t e mt h 砒i sb u i l d e di s to l l i yp o w 删o u 曲t 0g i i a 眦t c cc l 洲c a l 幽t ) ，p r o d u 商 b ma l s op r o v i d c st l l eb 鹤i so f 叫】【i l i a r yd 。c i s i 蚰sf o r t h ep o w 盯d i s 硒b u t i o n 眦怕，o r i 【sp r d g m m i 蚰t i 矗c l y t h em a j nc o n k i i t s 锄dr e 蜘l l 招a sb e l o w ： 1 1 1 1 es 唧o f d i s 丽b m i o n 玳粕，o 血d a t a b a 辩 s p a t i a ld a t a h a ：s p a t i a ld a t ac h 蹦i c t c ro fd i s 砸b u t i n e t ，0 r ! kw 鹳锄a l y z c di i ld e t a i l s a i l dd a t ai n o d e lo fd i 鲥b u t i n 哪哪kw 鹅s c tl l p ，a n ds p a l i a i 砌o n n a t i o no fd i s t r i b u t i 一一 沈刚j ：业人学硕士学位论文 n 嘶o r l 【w 勰c 矾a l o g u c d 嘲s o n a b l y d i s 仃i b u t i o n t 、j i r o r kd a 船w e 佗a c q u i e db y 璐i i l g h 卸d h o l dg p s 1 1 1 ed i s t f i h m o n 帆o r ks p a i i a ld a l ao fp o l e s ，昀璐f o m - e r s ，柚ds 、疵h c se t c ， 憾c o d e d 锄di n p u t t e di i l _ t 0as p a t i a id a t a b 跚p r o p c r t yd a t a b a ：p r o p 哪d a l ac h 孟哪i c t e fo f d i 嘶b u d o nn n w o i kw 鹤姐a l y 髓d 锄dc l 硎f i e dm 嬲o m b i y t h eb 嬲i c 蛐o fd i s t r i b i 缱i 叩 n 蝴咄i nm l a l i 蚰t 0t h ei 划h m 谢o no fd i s n i b u t i o nm u l 站s 孤de q l l i p i n e n t s 姐di i l 】f b ：衄a 矗 p r o p e 时诅b l e sa n dc o n n t i o nl a y o mo fs u b 姐t i o nc t c w e 地i l l l u t t e d 曲时d a 土a b a d 巩a b a i n t e 黟a l e d ：s p a t i a ld a 诅觚dp r o l 嫩t yd a l aw e 聆i n t c 掣a t c di i l 锄鲥t yr c l a l i 蚰s l i i p 出呦l b a m 雒i a | 萨m 咖s y s t e m 。 2 m a p p i n go f d i s 廿i b u t i o nn c t w o r kg i s b a s e d 廿i es p a l i a l 血协a c q u i s m o i l ，嘲n a b l ei a y e r i n g 锄dc o d i n g ，t h es 锄d a 】r d d i s t r i b u t i o nn e t w o r kf a c i l m e ss y m b o ll i b m r yw 嬲c o n s 臼1 l c t e da n dd i s t r i b u t i n c t w o r km a p w 酗d i 孙m f 酮n g 佗l a t e dm l 酷a n d s t a n ( i a r d so f p c l w 盯i n ( 1 u s 时 3 商印锄di i l l p l 锄e n 协t i o no f d i g 砸b 嘶o nn c t w o r kg i s a i ii n 钯g f a t e da p p l i c 撕s y s t e mb a s e do ng i so f t l l ed i 嘶枷缸i l i 恤s 锄d i n f - 0 彻a t i o nm 锄鲋n 胁tw 鹳d e v e l o p e df o rt h cd i s 缸b u t i o n t w o 血m a 舱g 懿t h cs y s t e m h 邵t h ef u n c t i 咖o fm 印脚n go 删i o i l ，e d i t i o i i ，d a 脑m 瓤扭g e m c n t ，i i i f o m a l i o ni i l q l i i r ya i l d s t 撕s t i c 鼬c k 眄w o r d 。：d 缸t r i b u 石o nn e 似o r l g i s ，g p s ，s p a t i 曩id 量纽b a 薯e s a 如哆p m d u c t i 帅 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得沈阳工 业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。 签名：丝! i 坠日期：竺= 21 ：z 。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：华导师签名：牡日期：二兰弹 沈阳t = 业大学硕士学位论文 1 绪论 电力企业作为国民经济的支柱产业有其自身特点，其设备结构复杂且地域分布广 泛，根据不同的分工，分成很多垂直部门，如调度、用电、输变电等。这些部门之间既 彼此独立，又相互合作。随着科技的进步以及国家经济的迅速发展，现有的电网规模不 断地扩大，以往传统的电网管理模式越发不适应时代的发展，因此要求有一个基础平台 应用在电力企业的各部门中以满足电力企业统一管理、统一规划的需要。以g i s 为平 台的配电网地理信息系统应运而生，以其良好的开发性和可扩展性、集成并融合企业内 已有的s c a d a 、m i s 系统，并以其丰富直观的表达形式、强大的地理数据管理和分析能 力为复杂电网的数据管理、分析和维护检修提供了强有力的保障。同时它能正确、全面、 及时地获取电力企业的各种资源信息，为电力企业的管理者和决策者提供辅助决策的依 据，从而保证电网安全、高效的运作，以及为更多用户提供更加完善周到的服务。 1 1 研究的目的与意义 配电网络的管理涉及到点、线、面各个层次上的庞大的电力网线、设备、参数、用 户数据以及图形信息的管理。在电力行业的发展过程中，各个电力部门都积累了大量的 配电网纸质数据。这些纸质资料的缺点为： ( 1 ) 带来的数据更新困难、更新周期长； ( 2 ) 资料容易损坏丢失； ( 3 ) 日常查询不直观、快捷； ( 4 ) 无法为配电网改造提供决策参考等。 所以，对配电网进行简单的数据管理已经远远不能满足直观、实时、综合、总揽 全局等更高的要求。以g i s 为平台的“配电网地理信息系统”可以最大限度的将有关信 息集成起来，提供给配电网管理人员一个现实电网的缩微化管理对象，使管理人员在可 视化的地理背景下直观的对配电网进行同常管理。 基于g i s 的配电网管理系统具有如下意义： ( 1 ) 将电网数据动态化、图形化，建立了图形与数据的关联，提高了电网数据查 询的智能化； 配电网地理信息系统的设计与实现 ( 2 ) 通过实现资料的实时更新，提升了资料的利用价值，提高了劳动生产率： ( 3 ) 通过共享使各级人员能及时、准确的掌握实际电网数据和设备信息，提高管 理工作效率及电网旋工作业的安全性； ( 4 ) 有助于电网的总体规划及设计，随着近几年电力负荷的持续快速增长，为解 决供求矛盾，各地均加大了对电力基础设施的建设，该系统可以提供的辅助决策，提高 电网规划的科学性； ( 5 ) 多项管理过程提供信息支持； ( 6 ) 使电网结构一目了然，管理更加方便快捷。 1 2g i s 在国内外的发展现状及在电力企业的应用现状 1 2 1 g l s 在国内外的发展现状 在国外，g i s 是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起， 至今已成为一门涉及测绘学科，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1 9 6 3 年， 加拿大测量学家r ft o m l i n s o n 首先提出了地理信息系统这一术语，并建成了世界上第 一个g i s ( 加拿大地理信息系统c g i s ) ，并用于自然资源的管理和规划。不久，美国哈 佛大学提出了较完整的系统软件s y m a p 。这可算是g i s 的起步。 进入7 0 年代以后。由于计算机软硬件水平的提高，促使g i s 朝着实用方向迅速发 展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的g i s ，在自然资源管理和规划方面发挥 了重大的作用。1 。如从1 9 7 0 年到1 9 7 6 年，美国国家地质调查局就建成5 0 多个信息系 统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和同本等国相继发展了自己的g i s 。 8 0 年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应 用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理 信息产业的形成。到1 9 9 5 年，市场上有报价的软件已达上千种，并且涌现出了一些有 代表性的g i s 软件，如美国e s r i 公司的a r c g i s ，i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a 和 p i n f o 公司的i l a p i n f o 等。 我国g i s 的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步( 1 9 7 0 一1 9 8 0 ) 、准备 ( 1 9 8 0 1 9 8 5 ) 、发展( 1 9 8 5 1 9 9 5 ) 、产业化( 1 9 9 6 以后) 阶段。g i s 已在许多部门和 2 沈刚：i ：业大学硕十学位论文 领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统己在资源 开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通讯、地图测 绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、 犯罪分析、运输与导航、l l o 报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。一批g i s 软件已研制开发成功( 如g e o s t a r ，c i t y s t a r ，m a p g i s 等) ，一批高等院校已设立了一 些与g i s 有关的专业或学科，一批专门从事g i s 产业活动的高新技术产业相继成立。此 外，还成立了“中国g i s 协会”和“中国g p s 技术应用协会”等”。 1 2 2g i s 在电力企业的应用现状 g i s 由于其强大的数据分析功能和空间分析功能已被广泛应用于电力系统中与空 间信息有密切关系的各个方面。由于输电网地域广阔，经过地区的地形复杂，引入g i s 技术来为下一步施工运行管理和工程模拟电算提供信息保证，从而可进行工程优化设 计，并可以满足电压等级的提高和电网容量的增大要求以及输电线路运行的可靠性和故 障排除的及时迅速性。 由于电厂地下管道复杂，使得采用g i s 技术来管理、维护电厂的地下管网成为了一 个很主要的应用方面。采用g i s 技术，使得整合不同变电站不同地理位置的电气设备在 线监测信息成为可能。由于配电网包括有众多地理位置各异的设备、网络、用户等，使 得配电网g i s 研究成为电力g i s 研究的重点。在配电网运行方面，其综合信息系统可以 管理变压器的负荷以及在事故中负荷转移；随着监视控制和数据采集( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ，s c a d a ) 技术在嗍s 中的广泛应用，如何合理结合g i s 与s c a d a 为配电网管理服务也成为许多学者研究的重点4 1 。在配电网规划方面将g i s 及 人工智能( r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 方法引入到配电网规划问题的研究之中。 结合g i s 空间及网络分析的拓扑特性和a i 方法的鲁棒性及高效性等优点，采用g i s 技 术帮助分析决策，综合运用g i s 和算法来实现配电网优化规划。应用基于g i s 的城市电 网规划计算机辅助决策系统来优化城市电网规划，解决城市电网规模大、不确定和不精 确因素多以及涉及领域广等问题嘲。 配电网地理信息系统的设计与实现 ( 2 ) 通过实现资料的实时更新，提升了资料的利用价值，提高了劳动生产率： ( 3 ) 通过共享使各级人员能及时、准确的掌握实际电网数据和设备信息，提高管 理工作效率及电网旋工作业的安全性； ( 4 ) 有助于电网的总体规划及设计，随着近几年电力负荷的持续快速增长，为解 决供求矛盾，各地均加大了对电力基础设施的建设，该系统可以提供的辅助决策，提高 电网规划的科学性； ( 5 ) 多项管理过程提供信息支持； ( 6 ) 使电网结构一目了然，管理更加方便快捷。 1 2g i s 在国内外的发展现状及在电力企业的应用现状 1 2 1 g l s 在国内外的发展现状 在国外，g i s 是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起， 至今已成为一门涉及测绘学科，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1 9 6 3 年， 加拿大测量学家r ft o m l i n s o n 首先提出了地理信息系统这一术语，并建成了世界上第 一个g i s ( 加拿大地理信息系统c g i s ) ，并用于自然资源的管理和规划。不久，美国哈 佛大学提出了较完整的系统软件s y m a p 。这可算是g i s 的起步。 进入7 0 年代以后。由于计算机软硬件水平的提高，促使g i s 朝着实用方向迅速发 展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的g i s ，在自然资源管理和规划方面发挥 了重大的作用。1 。如从1 9 7 0 年到1 9 7 6 年，美国国家地质调查局就建成5 0 多个信息系 统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和同本等国相继发展了自己的g i s 。 8 0 年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应 用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理 信息产业的形成。到1 9 9 5 年，市场上有报价的软件已达上千种，并且涌现出了一些有 代表性的g i s 软件，如美国e s r i 公司的a r c g i s ，i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a 和 p i n f o 公司的i l a p i n f o 等。 我国g i s 的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步( 1 9 7 0 一1 9 8 0 ) 、准备 ( 1 9 8 0 1 9 8 5 ) 、发展( 1 9 8 5 1 9 9 5 ) 、产业化( 1 9 9 6 以后) 阶段。g i s 已在许多部门和 2 沈刚：i ：业大学硕十学位论文 领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统己在资源 开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通讯、地图测 绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、 犯罪分析、运输与导航、l l o 报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。一批g i s 软件已研制开发成功( 如g e o s t a r ，c i t y s t a r ，m a p g i s 等) ，一批高等院校已设立了一 些与g i s 有关的专业或学科，一批专门从事g i s 产业活动的高新技术产业相继成立。此 外，还成立了“中国g i s 协会”和“中国g p s 技术应用协会”等”。 1 2 2g i s 在电力企业的应用现状 g i s 由于其强大的数据分析功能和空间分析功能已被广泛应用于电力系统中与空 间信息有密切关系的各个方面。由于输电网地域广阔，经过地区的地形复杂，引入g i s 技术来为下一步施工运行管理和工程模拟电算提供信息保证，从而可进行工程优化设 计，并可以满足电压等级的提高和电网容量的增大要求以及输电线路运行的可靠性和故 障排除的及时迅速性。 由于电厂地下管道复杂，使得采用g i s 技术来管理、维护电厂的地下管网成为了一 个很主要的应用方面。采用g i s 技术，使得整合不同变电站不同地理位置的电气设备在 线监测信息成为可能。由于配电网包括有众多地理位置各异的设备、网络、用户等，使 得配电网g i s 研究成为电力g i s 研究的重点。在配电网运行方面，其综合信息系统可以 管理变压器的负荷以及在事故中负荷转移；随着监视控制和数据采集( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ，s c a d a ) 技术在嗍s 中的广泛应用，如何合理结合g i s 与s c a d a 为配电网管理服务也成为许多学者研究的重点4 1 。在配电网规划方面将g i s 及 人工智能( r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 方法引入到配电网规划问题的研究之中。 结合g i s 空间及网络分析的拓扑特性和a i 方法的鲁棒性及高效性等优点，采用g i s 技 术帮助分析决策，综合运用g i s 和算法来实现配电网优化规划。应用基于g i s 的城市电 网规划计算机辅助决策系统来优化城市电网规划，解决城市电网规模大、不确定和不精 确因素多以及涉及领域广等问题嘲。 配电网地理信息系统的设计与实现 g i s 具有的较强的空间数据分析和关联分柝功能正是删s 系统所需要的。其空自j 信 息分析功能可大致分为空问信息处理、空间信息分析、数值地形分析和网络分析等。通 过以上介绍，可以看出g i s 技术已在电力系统中特别是配电网中锝到了广泛应用。“” 1 3 本课题研究的主要内容 本论文的主要内容为： ( 1 ) 论述了g i s 的总体概况。首先开宗明义阐述了研究基于g i s 的配电网管理系 统的目的和意义，随后介绍了g i s 国内外发展历程和发展趋势及g i s 技术在电力企业应 用的情况，分析了该技术相对于其它相关技术的优越性。 ( 2 ) 在掌握该地区配电网的自然状况的基础上进行全面的需求分析，从发展的角 度对本系统进行了科学的规划。 ( 3 ) 论述了系统总体结构，并从理论的角度阐述了地理信息系统的数据结构和拓 扑结构在配电网g i s 系统中的应用，最后介绍了系统可以实现的主要功能。 ( 4 ) 叙述了系统集成开发的一些技术问题与代码实现。 ( 5 ) 叙述了本人在此项研究成果中所作的工作进行了归纳总结，并对本系统的未 来i i i 景进行了展望。 沈阳一f ：业大学硕士学位论文 2 配电网g f s 的系统规划 2 1 配电网的自然状况 该配电网络地处辽南地区，当地的水路、陆路交通非常便利，是东北地区重要的物 资进出口口岸及出口加工业所在地。该供电局担负着整个地区的供电任务，随着港口 的发展，配电网络在近几年中也相应的大幅度增多，截止目前为止拥有2 2 0 千伏变电站 z 座，6 6 千伏变电站1 1 座，l o 千伏配电线路3 5 条，共计4 5 4 6 7 公里，其中柱上开关 1 4 8 台，油开关1 1 台，充气或真空开关1 3 7 台，配电变压器4 3 5 台，容量5 5 0 3 0 千伏安， 用户变压器6 2 0 台，容量1 5 9 9 1 0 千伏安。原来配电运行、配电维护班各一个。为了适 应线路建设和维护的需要，现在增至两个配电运行班，一个配电检修班以及一个低压修 理班。 2 2 配电网g i s 的需求分析 在国家振兴东北老工业基地的战略指引下，该地区经济在快速、持续发展，配电网 络大幅增加，设备分布更加广泛，原有的管理模式暴露出诸多问题，如： ( 1 ) 传统的手工绘制或a u t o c a d 绘制的图纸的工作量越来越大，加之不能充分调动大 部分配电工作人员参加到这项工作中，导致了出图的周期为较长( 一般为二、三个月) ， 大大滞后于现场的安全管理； ( 2 ) 同时传统的图纸体现不出配电设备的实际地理位置，不能为新建线路与原有线路 问的如何经济有效的联络提供设计依据： ( 3 ) 传统的图纸的共享性能差。配电条图一般保存在配电班组，由于图纸要根据变 化的现场进行不断更新，配电管理人员即使人为将其复制到自己的机器中，也达不到与 班组的同步更新； ( 4 ) 传统的图纸体现不出更多的配电设备信息，且不具备智能收索功能，当要查询某 一设备信息时，要查阅很多相关的资料，不但烦琐而且工作量大。 针对这种配电管现状和管理模式，我们提出了采用配电地理信息系统来替代传统的 管理方法，使它能实现以下即定功能： ( 1 ) 配电网资料的管理简便、快捷，通过简单培训就能达到一般配电生产人员均能 配电网地理信息系统的设计与实现 熟练操作； ( 2 ) 图纸的变更要能跟上线路的改造速度，一般更新周期要缩短到一周内完成，借 以为安全生产提供保证： ( 3 ) 设备的信息查询要能达到即点即现，并具有一定的统计功能： ( 4 ) 配电线路图在比例范围内要尽可能的准确( 允许在一定的误差范围内) ，从而 能为线路的规划、决策提供依据； ( 5 ) 具备很好的输出效果，能根据需要打印相关的图纸； ( 6 ) 共享性好，便于各级生产人员的浏览、使用、操作，系统的权限管理要明确 能赋予管理人员和普通用户不同的使用功能。系统的安全性要高，便于维护； ( 7 ) 该配电管理系统要能与营业居民远程抄表系统有很好的结合性，为今后的配电 自动化建设做打好基础。 2 3 系统运行环境及开发环境 软件要求： ( 1 ) 服务器操作系统：w i n d 佣s2 0 0 0s e r v e r + s p k 4 以上 ( 2 ) 服务器端数据库：o r a c l e9 i ( 3 ) 客户端：w i n d 渊s2 0 0 0 x p 、i e5 5 以上 ( 4 ) 开发工具：d e l p h i7 0 、p i n f 0 6 5 、m a p x 5 0 2 2 4 硬件选择 配电地理信息系统所采用的硬件包括以下几个部分： ( 1 ) 服务器硬件环境：c p up 42 6 g h z 、内存2 g b 、硬盘双8 0 g 热备、c d r o m ( 2 ) 客户机硬件环境：p 4 以上主机、1 2 8 m 以上内存、4 0 g 以上硬盘、c d _ r 例 ( 3 ) 外部设备：打印机、绘图仪、扫描仪、g p s 接收仪 ( 4 ) 网络结构：采用1 0 0 b a s e t 星型拓扑结构，上层采用交换式集线器或交换机， 下层采用l o 明集线器，网络传输线采用5 类线，网卡采用l o 渊，全双工网卡 6 沈阳1 = 业大学硕士学位论文 2 5g i s 基础平台的选择 电力系统的g i s 的应用与地理学上的g i s 应用有很大的不同，因此我们应充分考虑 电力系统本身的特点来选择和使用g i s 平台。 g i s 平台的选择要满足以下五点要求： ( 1 ) 容错能力 ( 2 ) 数据统一及共享 ( 3 ) 二次开发能力 ( 4 ) 网络拓扑分析能力 ( 5 ) 数据转换能力嘲 目前已有的地理信息系统开发平台主要有e s r i 公司的a r c i n f 0 、b e n t l e y 公司的 m i c r os t a t i o n 、m a p i n f 0 公司的 l a p i n f o 等。这些公司的产品均各有其优点，并都有在 电力市场中成功应用的案例。 由于e s r i 公司的a r c i n f o 虽然功能强大，但产品价格昂贵，本配电g i s 系统选用 了性价比适中的i i a p i n f 0 公司的m 印i n f o 产品。作为一家全球较早开始从事地理信息 系统软件研制的公司，作为桌面地理信息系统的代表，其产品帅i n f o 有着它自身的特 色： ( 1 ) 较强的地图显示处理和数据查询分析功能。可同时支持多种格式的栅格图像 和矢量图形。提供强大的图形编辑工具。它能够精确地在屏幕上查询、分析与其相应的 地理数据库信息，对于属性数据和查询分析的结果，还可采用专题图方式显示。 ( 2 ) 支持关系型数据库管理。m a p i n f o 内置型数据库管理系统，支持s q l 查询， 通过o d b c 可以动态链接到多种关系数据库“”。 ( 3 ) 完善的系统开发工具。m a p i n f o 系统软件提供m a p b a s i c 作为配套的用户开发 工具。妇p i n f o 具有对象链接与嵌入功能。允许v b 、v c + + 、d e l p h i 等开发语言，把m a p i n f o 地图作为一个对象加以调用“。 ( 4 ) 采用图层概念组织管理数据，具有完备的地图制作工具，可方便地绘制地图， 包含丰富的符号库。 ( 5 ) 对工作环境的配黄要求不高。 配电网地理信息系统的设计与实现 针对开发中数据功能管理要求的不同，采用了m a p i n f o 与胁p x 配合的方式，以达 到更完美的效果。 2 6 系统的总体目标 通过融合全球定位系统( g p s ) 、地理信息系统( g i s ) 等空间技术，结合l o k v 配电网 络的实际管理需求，分析其空间数据、属性数据的基本特征，设计合理的空间数据模型， 为配电网管理者提供一个配电网的缩微化模型。达到配电网管理实现信息化、直观化、 科学化、规范化和自动化的目标：将配电网g i s 系统建设成整个配电网信息共享平台， 统一录入、删除、修改配电数据。避免重复劳动，为配电网管理、规划设计、故障维护 等提供信息支持：实现配电网设备的地图化：使管理者直观的看到设备分布和线路走向 图，提高配电网规划、设计、管理的直观性和整体性；运行数据的可视化：通过后台大 型数据库的支持，除了可以获得地图上设备的二维地理信息，还可以获得多个专题第三 维结构，即通过点击等方式获得对象的各种属性数据“”1 。 系统采用c l i e n 堋e r v 髓网络结构体系，选择m a p i n f o 地理信息系统软件，结合d e l p m 高级语言进行二次开发，应用大型数据库o r a c l e 集成空间数据库以及属性数据库“。 2 7 系统总体设计 2 7 1 系统设计原则 ( 1 ) 面向用户原则 系统要解决用户实际问题。为满足只常综合配电网管理工作的需要，系统要易于用 户操作。丌发软件是为了供用户使用，没有人使用的软件只是没有意义的数据集合而已。 许多在软件方面很有成就的行家在他们事业的初期却表现平平，因为在那个时候人们将 主要精力都集中在技术研究上。但是对用户来说，如果设计的软件很难使用或者不能满 足他们的要求，后台使用再好的技术也得不到用户的肯定。因此作为软件设计人员应该 在软件需求和设计出一个使用户很容易理解的界面上花更多的时间。好的软件设计人员 把大部分时间花在建立系统模型上，偶尔写一些源代码，但是那只不过是为了验证设计 过程中所遇到的问题。这将使设计方案更加可行，如果没有任何需求就不要动手开发任 何软件。成功的软件取决子时问、预算和是否满足用户的需求，即能在用户要求的时间 沈r j 工业人学硕士学位论文 内完成用户满意的软件，并且预算偏差不大。如果不能确切知道用户需要的是什么或者 软件的需求定义，那么工程注定要失败。o b j e c t t o o l s m i t l 塔公司的d 吣gs m i t l 毽说：“分 析是一门科学，设计是一门艺术”，意思是说在众多的“正确”分析模型中只存在一个 是最“正确”分析模型可以完全满足解决某个问题的需要。如果需求经常变动，很可能 是没有做好需求分析，并不是需求真的改变了，需求真正改变的情况很少，但是没有做 好需求分析工作的理由却很多，因此系统在设计和实施以前一定要充分做好需求分析。 归根到底，系统的开发建设是为用户服务的，必须重视和照顾用户的需求，进行充分的 用户需求调查，对用户的运行机制、信息流程、现有数据基础、用户对系统和产品的要 求等方面作详细研究，做出认真的方案设计，并在开发过程中，根据使用者的意见，不 断修正设计方案，对系统进行调整和完善，逐渐完善成为切实实用且功能完善的系统。 ( 2 ) 先进性原则 系统的开发应基于较高的层次，利用当前成熟的技术保证系统的性能。首先，要了 解和掌握地理信息系统及其相关软件的性能以及它在各行业应用的情况，合理选择一个 先进的、功能强大的、适合本系统开发的g i s 软件、二次开发软件和数据库软件。其次， 合理运用信息和现有的资源，目前有大量现成的分析和设计模式以及问题的解决方案可 以使用。一般来说，好的模型设计人员都会避免重新设计已经成熟的并被广泛应用的东 西。当开发系统的过程中可以考虑使用例模型，但是需要明白在什么地方、什么时候使 用它们。在设计过程中也要考虑系统的开放性，制作类模型，顺序图、状态图、协作图 和最终的软件实际物理模型，为以后系统扩展保留一定的接口。先进性还体现在遵循软 件工程方法原则，本系统的开发是一项较大且复杂的软件工程项目，必须遵循的软件工 程方法，用先进的工程化的思想去设计和实现。严格按照软件需求分析、软件设计、软 件编码、软件测试、和软件维护这几个阶段进行。 ( 3 ) 可靠性原则 包括数据库可靠性和系统可靠性。系统的硬、软件，编码体系，各功能模块要有扩 充的余地，并保证具有相当的兼容性、稳定性。 9 一 配电网地理信息系统的设计与实现 ( 4 ) 标准化、规范化原则 系统的开发建设涉及到许多标准化问题。如地理信息编码、数据交换格式、基础数 据库结构和图形定制都有标准化问题。不仅要求逻辑正确、定义明确、内容翔实、结构 明确外，还要求容易阅读和理解、便于物理实现。这就需要系统设计过程和内容符合一 定的规范和标准，以利于数据的交换、共享、检索、更新和已建系统的推广应用。尽量 在开发建设过程中注意积极吸收和参照有关配电网地理信息系统建立的指南和标准、国 家标准配电网符号库等，并要遵循国家、地方行业技术标准和规范，特别是相关的数据 分类和编码、软件工程共享，使得设计方案真正成为指导系统建设的文件。对每一功能 模块、每一实体、每一工作空间、每一属性表名、每一属性项、每一数据流的概念描述 和命名、输入输出均要严格规范和前后统一”。 2 7 2 系统开发思路 地理信息系统的开发涉及到方方面面，主要包括数据、软硬件环境、规范标注、技 术队伍以及组织管理等。按照开发模式特点，系统开发的主要控制框架为结构化或者模 块化。本系统开发主要由系统规划、系统分析、总体设计、详细设计、物理实现、系统 集成和综合调试等步骤构成。每一个步骤都有其具体的工作内容。下面对系统开发主要 步骤作以解释说明。 ( 1 ) 系统规划 1 ) 系统目标提出 系统目标要依据配电网的需求做出，要制定出双方理解一致的系统目标并制定目标 成功标准。系统启动过程面临的第一个挑战是“项目目标含糊，充满冲突”。项目的利益 帽关者。如项目发起人、成果使用者、负责单位等之间对需求理解不一致，对项目的目 标设定不一致，导致了在项目启动过程中，很难使项目目标被清晰定义及一致理解。管 理学上经常提到的“信息漏斗”，就是指这样一个非常重要的问题。除此之外，对项目目 标一致性重视程度不够，也是项目启动过程中普遍存在的一个问题。 很多项目管理者低估了达成项目目标一致性的难度，在这方面投入的精力不够，往 往简单地认为已经达到一致。因此，应该注意系统开发设计要在目标定义清楚的情况下 启动，要保证对于如何判断项目是否成功有统一的认识“”。 沈阳i ：业大学硕十学位论文 2 ) 系统可行性分析 可行性分析主要分析组织与管理上的可行性。电力系统中的工作人员已经掌握了大 量的计算机及网络技术，为配电网g i s 的实施提供了人员保证。从经济上分析了配电企 业对配电网地理信息系统管理方式具有需求，通过采用配电网g i s 来管理配电网能够带 来巨大的直接和间接的经济效益。技术上g i s 系统在社会各个领域，尤其是电力系统中 已经充分应用，计算机及其网络技术、g i s 技术的成熟发展为建立配电网地理信息系统 提供了技术支持。 3 ) 制定开发计划 为项目开发建立一个合理的计划。建立项目开发的质量保证体系，使项目开发有序 化、文档化，有计划性、具有可追溯性。制定项目开发时间表，将每个过程环节的实施 与此时自j 表挂钩。一般来说在程序开发过程中困难的部分不是写计划，困难的部分是作 这个计划思考、沟通、权衡、交流、提问并且倾听等环节。用来分析解决问题花费 的时问越多，就越能减少系统开发以后带来的意外。创建项目计划会迫使开发者早在编 写代码之前就考虑如何构建系统减少项目的风险。 ( 2 ) 系统分析 1 ) 业务管理调查 开发的系统要满足配电r 常管理的需要，具有实用性，首先本系统开发设计伊始就 对配电业务管理进行调查，熟知配电管理的业务流程、了解配电业务管理内容，为做好 系统的功能分析与设计奠定基础。 2 ) 系统用户需求分析 系统需求分析是在进行深入细致的业务管理调查基础上进行的，它是应用型地理信 息系统设计的基础。包括系统的功能需求和性能要求，功能需求通常是在总体功能的框 架下，从业务功能和软件功能两部分来刻画。软件功能通常是在g i s 平台基础上加以定 义。业务功能是用户需求分析的主体，需要反复的交流和原型系统的演示才能有效的确 定。最后形成需求规格说明书以及软件各项技术指标。 3 ) 数据源调查与分析 配电网地理信息系统的设计与实现 包括配电网特性分析、掌握地理分布特性