（电气工程专业论文）佛山三水供电分公司配电网地理信息系统设计.pdf

华南理，l ：大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t g i s ，ad e wb r i n ka c a d e m i cs u b j e c td e v e l o p e di nl a t ey e a r s ，i sac o m p u t e r s y s t e m ，b yw h i c hw ec a nu s et h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e rg r a p h i c sa n d d a t a b a s et oi n p u t ，s t o r e ，e d i t ，i n q u i r e ，a n a l y z e ，r e s o l v ea n do u t p u t s p a t i a lm a p sa n dr e l a t i r ed a t u m i ti san e wc o m p r e h e n s i r eh i t e c hc o v e r i n g g e o g r a p h y ，g e o m e t r y ，c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dd i v e r s ea p p l i c a t i o nm o d e l s g i so fd i s t r i b u t i o ng r i di sa o p e ns y s t e mb a s e do nt h eg e o g r a p h i c s p a t i a lm a p s i ti n t e g r a t e st h ed i g i t a li n f o r m a t i o no f g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n ，t h eg r i ds t r u c t u r e ，t h e d r a w i n ga n df i l eo fp o w e re q u i p m e n t a n dt h er u nc o d eo ft h e e q u i p m e n ti n t ot h es y s t e m t h es t a n d o u t c h a r a c t e r i s t i c1 i e si ni t su s i n gp l e n t yo fm e t h o d so fg i st od e s c r i b et h e g r i dr u ns t a t e ，c o n f i g u r a t i n gad i g i t a lg r i d u s i n gt h es y s t e mw o r k e rc a n t i m e l ya n dv i v i d l yh o l da l li n f o r m a t i o no ft h eg r i da n db ep r o v i d e dw i t h am e a n s ，b yw h i c hw o r k e rc a l lm a n a g et h eg r i da n dm a k ead e c i s i o n t h r o u g h t h es y s t e m ，a ta n ym o m e n tm a n a g e rc a nd e a l w i t ht h ed a t u ma s f e l l o w s ， r e s e a r c h ，c o m p o s i t o r ，a n a l y s i s ，t or e a l i z et h em o d e r n i z a t i o n ，a u t o m a t i o n ， a n di n t e l i i g e n c eo ft h ep o w e rd i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n t ，a n dt oc o m b i n et h e m a n a g e m e n ta n dd i s t r i b u t i o ni n t 0o n e u s i n gt h es y s t e mm a n a g e rc a nr e a l i z e t h em a n a g e m e n tm o d e r n i z a t i o n ，i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ep r o d u c t i o na n d s e r v i c ei nm a n ya s p e c t sf r o mt h em e a s u r i n g ，c h a r g i n ga n df a u l t r e m o v i n g t ot h ec o m p r e h e n s i v ed i s p a t c ho ft h ed i s t r i b u t i o n g r i da n dt h ew h o l e p r o g r a m m i n go ft h ec o m p a n yd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，t h ep r e s e n ts t a t eo ft h es a n s h u ig r i d ，t h el e v e lo f a u t o m a t i o n ，c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ki sa n a l y z e d b a s e do nt h ea n a l y s i s ，a s e to ft h eg i sd e s i g nt h o u g h ta n dt h er e s o l u t i o ni sp u tf o r w a r da n dt h e f u n c t i o nf r a m eo ft h eg i sf o rt h ed i s t r i b u t i o ng r i di se s t a b l i s h e d t h i sp a p e ri n t r o d u c et h ef u n c t i o nm o d u l eo ft h eg i sf o rs a n s h u ig r i d e m p h a t i c a l l y b a s e do nt h ep r e s e n t ，t h ei n t e g r a t i o no ft h eg i sf o rs a n s h u i g r i da n dt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi sp u tf o r w a r d t h e c o m m u n i c a t i o nm o d u l eb e t w e e nt h et w os y s t e mi sd e e p l ya n a l y z e dt oo p t i m i z e d d e s i g np l a no fg i sf o rs a n s h u ig r i d f i n a l l y ，t h ep a p e ra n a l y z et h ea p p l i c a t i o no ft h e g i sf o rd is t r i b u t i o n i i a b s t r a c t g r i di np o w e rg r i d ，f o r e c a s tt h ee f f e c to ft h es y s t e m ，a n dp r o s p e c tt h e a p p l i c a t i o np r o s p e c t i r eo ft h eg i sf o rd i s t r i b u t i o ng r i di np o w e rg r i d k e yw o r d s ：g i sg e o g r a p h i cs p a c ed e m a n dc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks c a d a d e s i g ni n t e g r a t i o n i l l 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期：铆f 年6 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 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 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：奇l 专孑澎 导师签名：谒、毛卟 日期：扣。f 年6 月日 日期：埘y 年易月多日 第一章概述 1 1g i s 技术发展概况 第一章概述 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o hs y s t e m ，简称g i s ) ，作为集计 算机科学、环境科学、地理学、测绘遥感学、空间科学和管理科学及相关学科 等为一体的新兴边缘学科，通过系统建立、空间操作与模型分析，为地球科学、 环境科学和工程设计、乃至企业管理等方面的规划、管理和决策提供有用的信 息。是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、 决策和输出空间图形及其属性数据的计算机系统。 目前g i s 在国内外应用到相当广泛的领域里，不但成功地应用于测绘、制 图、资源和环境等领域，而且已成为城市规划、公共设施管理、工程建设等的 重要工具，此外g i s 还进入了军事战略分析与决策、商务策划、文教卫生乃至 人们日常活动的各种领域中。据估计，人类活动8 0 的信息量与地理信息系统 密切相关，因此g i s 开发和应用的前途和容量是不可限量的。g i s 被认为是2 1 世纪支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。“九五”期间国家科技部已将 g i s 列为“重中之重”的项目，并重点支持发展我国的g i s 产业。 自2 0 世纪6 0 年代加拿大t o m l i s o l l 博士提出地理信息系统的概念以后， 加拿大在6 0 年代中期首次建立了c g i s 。从7 0 年代开始，美国推出了两个著名 的g i s ：即美国环境系统研究所( e s r i ) 开发的a r c i n f o 和美国商业部人口普 查局开发的t i g e r 系统。这两个g i s 都提出的关于地理信息的组织方式，对g i s 发展产生了深远的影响。经过3 0 多年以来、几个阶段的发展，数据库的结构 设计、空间数据的处理与分析及g i s 通用软件等都已发展成为比较成熟的理论 体系。尤其是8 0 年代以来，g i s 软件得到了飞速的发展，先后出现了闻名于世 的a r c i n f o 、s y s t e m 9 、i n t e r g r a p h 、g e n a m a p 等大型g i s 软件及s p a m 、i l w i s 、 m a p i n f o 、a t l a s 等中小型软件。这些软件都已在土地评价、土壤侵蚀控制、 水资源调查与管理、社会经济规划、灾害评估以及野生动植物保护等方面得到 广泛应用。 g i s 在我国的发展较欧美先进国家起步约晚1 5 年左右，但发展速度并不很 慢。1 9 9 4 年9 月，我国国家测绘总局与美国a r c i n f o 总部签定了合作的a r c c h i n a 计划。1 9 9 7 年国家环保局用世界银行支援项目“中国省级环境信息系统 建设”，在我国2 7 个省建立了省级环境信息中心。g i s 己在我国的应用所涉及 的范围比较广，有环境、资料、石油、电力、地籍、公安、急救、市政、城市 规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、军事等众多领域，所有这些都标 华南理工大学工程硕士学位论文 志着g i s 在我国的成长与发展“1 。 随着计算机技术、现代通信技术及信息产业的迅猛发展，随着社会对基础 地理空问信息的需求的日益增加，必将为g i s 的发展插上腾飞的翅膀。 1 2g i s 在供电系统中的应用与发展 目前，g i s 在国内供电系统中的应用集中在输配网的日常管理中，如北 京、上海、江苏等供电部门。建立了输配电网g i s 管理系统，实现了输配电网 图形数据和属性数据的计算机录入、修改；对线路及各种设施进行属性查询、 空间定位以及定性、定量的统计、分析；对各类图形及统计分析报表显示和输 出；除此之外，还为输配线路故障和事故的抢修、维修提供关方案及相关信息， 从而基本实现了输配电网的信息化管理。通过g i s 的集成，使输配电网图形库、 属性数据库及外部数据痒融为一体，不仅图文并茂、准确高效，而且易于动态 更新，从而大大提高了管网管理工作的效率和质量。 当然，g i s 应用于供电系统所产生的功效还远不止于此。就g i s 本身而 言，对空间数据的管理只是最基本的功能，而更深刻的内涵在于g i s 的空间分 析、模型分析所产生的信息，能够对自然过程或决策方案进行模拟和趋势预测， 以便从中选择最优方案，避免管理和决策的失误。 因此，g i s 在供电系统中的应用，就不能仅仅作为一个图形库和数据库 只是停留在输配电网日常管理的水平上，还应该利用g i s 分析、模拟与预测的 强大功能，与专业理论、方法相结合，进行深度开发，为输配电网规划设计、 建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持。 g i s 在供电系统中进一步开发应用的前景十分广阔。而跟踪g i s 技术的发 展，选择一个成熟、优秀的g i s 平台，对于许多用户来说则是至关重要的。目 前，虽然国际上已推出了许多优秀的g i s 工具软件，但使用国内自行开发的g i s 工具软件也不错，具有明显的优势，不仅有较高的性能价格比，有汉字功能， 而且便于系统的维护和升级。”1 飞速发展的自动化技术给电力系统g i s 带来更加可靠、更加高效、更加安 全和更低成本的机会。 1 3 三水电网现状 1 3 1 、三水电网及自动化的发展简要情况 佛山市三水区位于广东省中部，珠江三角洲西北端，紧接广州、佛山、肇 庆等大中城市；西、北、绥江三江汇流之处，并贯穿全境，境内大部分为珠江 第一章概述 三角洲冲积平原。 至2 0 0 4 年底，三水区有2 2 0 k v 变电站1 座，共2 台主变压器，总装变容量 3 0 0 m v a 。1 l o k v 变电站1 1 座，共2 2 台主变器，总装变容量8 4 9 m v a 。2 2 0 千伏线 路4 条，线路总长1 5 1 千米；1 1 0 千伏线路2 2 条，线路总长2 4 7 千米。三水电网 总体结构见图1 1 。 图卜1 三水电网总体结构 f i g l 一1t h ew h o l ec o n f i g u r a t i o no fs a n s h u ig r i d 华南理工大学上程硕士学位论文 1 9 9 0 年至2 0 0 4 年间建成2 2 0 k v 变电站1 座，1 l o k v 变电站由5 座增加至 1 1 座，容量由1 5 5 万千伏安增长至8 4 9 万千伏安，增长近5 5 倍。三水区 1 9 9 0 及2 0 0 4 年变电容量对比图见图1 - 3 。 图卜3三水区1 9 9 0 及2 0 0 4 年变电容量对比图 f i 9 1 3t h et r a n s f o r m e rc a p a c i t yc o n t r a s tb e t w e e n1 9 9 0a n d2 0 0 4o fs a n s h u i g r i d 三水在“八五”、“九五”期间，经济和社会发生了巨大变化，整体经济实 力不断增强，三水区全社会用电量有明显增加，从1 9 9 0 年的2 6 3 亿千瓦时增 长到2 0 0 4 年的2 3 亿千瓦时，年均增长超过1 6 ，进入2 0 0 5 年后，随着经济的 持续稳定发展，三水的用电量继续保持增长的可喜局面，预计2 0 0 5 年全区社 会用电超过2 6 亿千瓦时“1 。历年来电量增长情况见图卜3 所示 图卜3 三水供电分公司历年来电量增长情况 f i g l 一3t h el o a d sr i s ei nt h ep a s t y e a r so ft h es a n s h u ig r i d 1 3 2 三水配电网总体结构 目前三水区l o k v 配电线路共1 9 7 条，累计线路长度为1 8 2 5 6 4 3 k m ，其中架 空线路1 5 3 2 2 6 7 k m ，电缆线路2 9 3 3 7 6 k m ；共计配电变压器3 7 2 0 台，其中公用配 4 第一章概述 变为1 7 4 2 台，专用配变为1 9 7 8 台，总容量为9 8 2 9 4 1 万k v a ，开关房为3 1 间， 配电房为8 0 0 间，柱上开关为3 2 1 台，开关柜为5 1 6 面，低压配电线路 8 9 1 7 4 4 6 k m ”1 。三水区各镇配电网基本情况见表1 - 4 。 1 0 千伏线路 公用配电变专用配电变 低压线路 压器压器 单位 电缆 开关电缆柱上开关 容量容量 低压线 无功补 配屯 馈线 ( 千 架空线合计柜分支开关房 台数( 万千台数( 万千偿( 千房 ( 回)( 千米)( 千米)( 面箱( 台( 间( 千米) ( 间) 米) ) ( 台) ) 伏安)伏安)乏) 2 9 3 3 71 5 3 z 2 6 1 8 2 5 6 42 8 4 2 7 6 9 8 6 68 9 1 7 4 4 合计1 9 75 1 61 3 63 2 1 3 11 7 4 2 1 9 7 82 0 6 4 58 0 0 66 白坭 3 22 8 5 12 3 3 7 52 6 2 2 629 5 4 21 2 9l _ 8 4 4 52 1 61 4 0 1 1 4 9 4 3 3 9 7 0 9 6 c 电所 人塘 i 电所 1 32 5 91 5 4 1 5 1 5 6 7 4002 4l1 8 01 3 2 1 58 42 2 2 1 51 5 5 0 5 l1 1 7 河口 1 42 2 2 29 5 3 91 1 7 6 11 31 93 331 2 61 5 9 71 6 94 3 5 8 34 1 7 61 1 2 2 07 1 供电所 金本 1 06 7 29 3 3 31 0 0 0 5302 341 1 11 6 31 2 64 9 0 5 55 9 59 0 07 l 供电所 六和 51 0 29 3 3 89 4 43 38 00 4 5 24 80 8 5 2 51 8 7 72 7 03 供电所 南边 1 26 7 61 9 9 4 82 0 6 2 42 21 5 41 2 0 52 3 65 ，9 0 0 51 3 8 64 2 01 0 6 哄电所 乐平 2 81 5 91 7 7 41 9 3 324 92 7 53 1 52 6 1 1 0 0 6 l 9 2 54 5 01 2 6 供电所 西南1 9 3 7 61 7 5 9 9 3 供电所 6 72 0 6 1 9 73 9 9 9 6 44 9 8 1 0 2 5 l2 14 7 41 5 1 4 76 4 22 2 0 6 52 9 7 01 4 5 7 芦苞 1 41 3 8 71 7 3 3 81 8 7 2 5041 801 4 21 4 8 91 5 74 3 9 5 34 6 83 5 56 3 供电所 逆口 22 0 1 91 0 5 8 11 0 7 8 2 901 47 l0 5 9 1 53 91 0 9 6 51 3 3 49 02 供电所 表1 - 4三水区各镇配电网基本情况 t a b l e l 46 r i d sb a s i ci n s t a n c eo fa l lt o w n si ns a n s h u i 1 4 三水电力系统自动化历程、现状 三水电网从八十年代末，即开始电网调度自动化工作，当时，采用的是南 京自动化研究所的w j 一2 1 0 型s c a d a 系统，对l l o k v 变电站的l l o k v 线路和主设备 实现遥测、遥信。 随着电网的发展和扩大，只能采集l l o k v 单元的简单的“两遥”信息已不 能满足电网发展的需要。在1 9 9 3 年引进了当时较先进的德国西门子公司s i n a u t s p e c t r u ms c a d a 系统。经过改造，在1 9 9 4 年5 月投入运行，并逐步对各变电站 进行自动化改造，自1 9 9 7 年，三水1 l o k v 高丰变电站经过“四遥”改造成为了首 个无人值班站，到1 9 9 9 年，三水供电分公司所有变电站( 当时为7 个1 l o k v 变电 站和1 个3 s k y 变电站) 相继完成了“四遥”无人值班变电站改造。并在2 0 0 0 年 5 月通过了省集团公司调度自动化实用化的验收，使三水供电分公司成为我省第 华南理工人学工程硕士学位论文 五个通过调度自动化实用化验收的县级单位。 随着电网的快速发展，1 9 9 4 年投入运行的德国西门予公司s i n a u ts p e c t r u m s c a d a 系统的系统容量及各功能已远不能满足电网发展的需要，数据处理速度较 慢，汉化软件很不完善，扩容性能较差，给我们的工作带来不便。2 0 0 0 年，我分 公司再次对自动化系统进行改造，选用南瑞集团电网控制公司的0 p e n 一2 0 0 0 系 统，并在2 0 0 0 年7 月份正式投入运行，这标志着o p e n - - 2 0 0 0 系统首次应用在县 级电网上”1 。 现我分公司在“四遥”无人值班变电站改造的基础上，对各变电站进行综合 自动化改造，现已基本完成各变电站的改造工作，为三水电网的安全稳定、可靠 远行提供了良好的保障。 2 0 0 0 年年底，我分公司建成生产m i s 系统。 但是，配电自动化的发展相对较晚，主要原因是长期以来配电网建设不受重 视，结构薄弱，导致发电容量冗余的同时供配电能力低下。三水供电分公司没有配 网地理信息系统，用电营销系统也仅仅是处于试运行阶段，基础相对薄弱。3 。 1 5 三水通信网络的现状 1 5 1 三水电力光纤通信网络 1 9 9 7 年初，三水供电分公司率先引进了美国u t 一斯达康s p d h 光纤通讯设备， 采用美铝藤仓a d s s 光缆，沿着电力线路架设了总长1 7 0 k m 的光纤通讯网络，主环 网线路为2 4 芯，放射线路为1 2 芯，到各镇供电所为8 芯，保障了三水供电电网 的行政、电力调度通讯和调度自动化信息的正常不问断通信。在2 0 0 2 年将s p d h 光纤通信系统升级为s g h 光纤通信系统。 但三水供电分公司的光纤网络只是到覆盖全区各电厂、各变电站和各镇供电 所，至于配电房，开关房等没有通讯网络，这需要对保障配电网自动化通信网络 及进行规划和设计“。三水区电网光纤通信传输网走向图见图卜5 。 1 5 2 三水电力微波通信网 三水微波通信网所采用设备是加拿大进口的s r t 一5 0 0 型一点多址小微波， 1 9 9 1 年投入使用至尽，主要是作为光纤通信的辅助通道使用。 第一章概述 图卜5 三水区电网通信传输网现状及1 l o k v 线路走向图 f i g l 一5t h es t a t eo ft h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dd r a w i n go f1 l o k vl i n e 1 5 3 载波通信系统现状 载波通信由于通信质量差，已退出运行。 1 5 4 行政交换网和调度交换网 ( 1 ) 行政交换网 7 兰塑至三查兰三堡堡主兰垒笙茎 三水供电分公司拥有一套2 0 0 0 门e r i s s o nm d l l o 电话交换设备，以数字中 继接入电信局中心交换机和上级交换机，形成自己的数字程控交换系统。通信覆 盖三水各变电站、各镇供电所和地方电厂，并通过中继线与上级行政交换网连接。 行政交换网络现状见图1 - 6 所示。 图卜6 行政交换网络现状 f i g l 一6 t h es t a t eo fa d m i n i s t r a t i o n i n t e r c h a n g en e t w o r k ( 2 ) 调度交换网 三水供电分公司拥有一套2 0 0 门加拿大敏迪公司生产的s x 一2 0 0 系列敏迪电 话交换设备，通过微波线路或光纤通信线路与上级调度和各变电站联系，形成自 己独立的一个调度专用网。通信覆盖三水各变电站。( 如图卜7 所示) 1 6 三水配电网系统g i s 设计需求分析 ( 1 ) 降低成本、提高效率。企业化经营方式希望进一步降低三水配电网系 统的运行成本，提高效率和电力服务质量，通过配电网g i s 建设是达到这一目标的 重要手段。 k叮押舱 阴 肌 状曲现盯络呲网0换曲交毗 度5 调越 ， 叮 卜 et 图阻se哳1l gh 第一章概述 ( 2 ) 提高运行效率和安全性及可靠度。通过配电网c , i s 建设，改造电力网， 提高运行效率和可靠程度，提高安全性；降低故障率。预计故障，防范事故，变 被动维修为主动维修。在电网管理与控制方面，提出更加高效的建议。 ( 3 ) 整合所有资源。对三水配电网系统进行g i s 设计，可以充分调动现有 的资源，并且可以使现有资源和未来的建设得到有效的整合； ( 4 ) 考虑将来发展的可扩充性。电力网本身是随着用电的增长而变化的， 做设计时，我们要考虑配电网g i s 的可扩充性。不只满足现在的要求，必须考虑 到将来五年到十年的发展。 配电网g i s 的主要目标就是使配电网生产管理工作革新，摆脱传统的作业模 式，增强系统的可视化程度，提高工作效率和管理效率。这一系统的实施对提高 供电企业的管理素质和劳动生产率，对提高供电的可靠性，对加强电力市场建设 和健全用户服务体系，实施机构改革都具有重要的意义。 1 7 本章小结 本章重点介绍了g i s 的发展概况、三水电网情况、三水自动化的发展概况和 存在问题以及实现自动化的通信网络的基本情况，认真分析三水配电网系统g i s 设计需求，为配电网g i s 的设计提供了可靠的数据和理论依据，也阐明了g i s 在 三水供电分公司的可行性。为本论文制定了研究方向，根据实际情况确定了研究 的思路，为配电网g i s 的设计奠定了基础。 华南理工大学工程硕士学位论文 第二章配电网g i s 的基本设计思想 2 1 配电网g i s 的意义 电力企业生产经营管理具有空间分布、控制对象多样和复杂的特点；电力企 业的发电、输电、变电、配电、用电五大资源分布在广阔的空间区域内。空问数 据是电力企业任何应用的核心对象，以这个核心为基础，应能够方便地搭建起新 的应用、无缝地集成和发展已有的应用；同时，由于电能不能存储，其生产、供 应和消耗必须同时完成，这对电力调度、监控、管理等在可靠性、高效性安全性 和经济性方面提出了非常高的要求，必然促使企业采取先进的自动控制、现代通 信技术和现代管理技术和手段。而地理信息系统( g i s ) 技术的引入不仅可以为电 力企业提供一个基于地理信息的维护和管理平台，更重要的是，在此基础上能使 电力企业已有的s c a d a ，d m s ，m i s ，c i s ，e r p ( 或s a p ) 等集成统一。 配电网络g i s 是以地理空间图形为支撑而建立起来的多平台、全方位、开放 型配电管理系统，集数字化地理信息、电网结构信息、电力设备图形与台帐、设 备运行规程等于一体。具有如下的一些优点：系统包含了地表及地下空间基本 信息，实现测绘与勘测信息互补，能进行地面、地下多种信息叠加、统计、提取 等应用分析；用符号直观地表示空间地理特征；地理特征采取数字方式进行 存储；既节省存储空间又可实现图形的无极的缩放；便于图形的更新、存储、 打印；采用数据库方式进行存储，便于数据的共享。使用它可以实时形象地了 解电网的各类信息，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。从 而对电网进行有效、科学的管理，提高管理质量和运行效率、降低运营成本、保 障供电可靠性n “。 2 2 配电网g i s 的基本设计思想 2 2 1 、g i s 的总体日标 利用g i s 及计算机网络技术，以供电的设备和生产管理的信息系统为背景， 以基层业务管理信息为基础，以完成现代化的电网综合管理为目标，从而满足各 级管理人员和工程技术人员的信息需求。实现电网设备的规范化、自动化管理， 使该系统既能满足规划设计要求管理需求，又能满足电力系统生产运行管理的需 要1 。 ( 1 ) 全面、准确地反映配电网的实际地理分布及发展情况，为指导电网规划设 计及系统的运行维护提供可靠依据。g i s 的设计必须立足全局进行综合考虑与规 第二章配电网g i s 的基本设计思想 划，尽最大可能避免出现“信息孤岛”或“蜘蛛网”( 由于企业信息系统种类多， 为实现数据共享必增加许多数据接口，这样，整个企业信息系统将逐步演变为“蜘 蛛网”) 1 。 ( 2 ) 实现发、输、变电系统信息的管理、查询，实现信息分析自动化、智能化。 ( 3 ) 为电网调度管理、输配电电力线路运行维护管理、变电设施运行维护管理 提供准确可靠的属性信息，便于各管理部门对各类输、配、变电设备进行归档、 更新、维护，充分利用已有资源并合理建设新的资源。 ( 4 ) 采用当代最先进的电力信息管理技术、g i s 技术、i n t e r n e t i n t r a n e t 技术 和多媒体技术，利用现代计算机的优秀性能和网络通讯技术、提供全面的现代化 管理和辅助决策手段，使电力系统的管理水平达到一个新的高度，产生最大的经 济效益和社会效益n “。 具体目标包括以下几个方面： 1 ) 将设备设施的图纸及属性数据纳入计算机管理。包括电网接线图图纸管 理，如图纸的绘制、修改、查询等；设备管理，如设备的查询、设备的 属性数据修改、设备的维修管理等。 2 ) 利用实时数据反馈和属性数据分析使系统具有一定的辅助决策功能。如 根据各地电站反馈回来的数据，特别当发生突然事件时，能提供系统预 警、自动控制、辅助决策等功能。 3 ) 系统采用i n t r a n e t 技术，建立客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 与浏览 器n 务器( b r o w s e r s e r v e r ) 的双重界面，根据不同业务需要及数据处 理的不同方式分别完成相应功能，实现配电网地理信息系统的开放性及 数据共享。 4 ) 系统需具有较高的可靠性、良好的可维护性、安全性和可扩充性。 5 ) 界面友好，易于使用。 2 2 2 、g i s 的设计原则 鉴于配电网基础地理信息量及电力设施各类信息量非常庞大。为多层次、多 方位服务的特点，为使三水配电网g i s 成为一个服务面广、适应性强、高起点、 实用化的系统，在进行系统总体方案设计时应遵循以下原则“： ( 1 ) 电力g i s 是一个系统工程。从系统工程角度对电力系统进行全面需求调查 和分析，分析系统的性质、功能、规模，从而确立系统的总目标。按照系统的总 目标，自上而下地分解为若干分系统、子系统，各个分系统、子系统具有特定功 能，在自上而下分解、自上而下认识的过程中，始终贯穿着追求系统整体效益的 优化。 ( 2 ) 将信息作为一项重要资源。信息可以是未经加工的原始数据、略加整理的 中间数据或经过综合处理的综合数据和数据报告，在获取、处理和使用时往往会 华南理工大学工程硕i 学位论文 存在许多差异。在企业的各部门中，即便是同一数据在形式上、定义上和时间上 也会存在着差异。因此，在应用于项目研制进程中，必须将数据作为一种统一的 重要资源，进行系统地分析、规划和利用。 ( 3 ) 对信息进行高度统一和规范化管理。为了保持数据的一致性，除了在技术 上进行精心设计外，尚需进行科学地管理。提高信息对企业的全面性共享价值。 ( 4 ) 系统的可持续发展。配电网系统是一个庞大复杂而又发展迅速的运行系统， 电力g i s 的开发建设应从长远发展的角度考虑，保持其建设的持续性、良好的适 应性、开放性和可扩充性，以适应电力系统将来可能的发展。 ( 5 ) 先进性与经济性兼顾：设计与实施g i s 时，应在经济适用的基础上充分考 虑技术的先进性与前瞻性为系统扩展提供一定的空间。 ( 6 ) 安全可靠：安全性涵盖硬件设备容错能力、数据资源访问策略、系统备份 策略等多个方面。g i s 的安全性要求高于一般的信息系统，设计时必须按监控系 统的标准来考虑安全性“”。 2 3 、三水配电网g i s 的设计要求 g i s 的总体设计方案、网络结构以及相关各子系统的技术支持的要求为： 1 )系统支持环境的开放性； 2 )系统支撑平台的远期适应性； 3 ) 系统应用软件的规范、标准、可维护性。 4 )保证系统的安全性； 5 )在保证在线和离线应系统结构的规范、可扩展性； 6 )应用系统应满足跨平台的应用需求； 7 ) 应用系统的开发满足工作流的思想，使用人员在工作过程中完成相应 的信息维护； 8 ) 系统应具备完善的安全机制，用相对独立的前提下，采用触发机制进 行信息交换，对用户透明； 9 )考虑系统分阶段开发的经济性，降低管理成本； 1 0 ) 具备先进的电网数据结构； 1 1 )具备先进的电网数据模型和规则。 2 4 、技术要求及性能指标 本设计项目所要求的软件系统应按照数据和应用集中的原则，将所描述的业 务功能和相关需求进行集中、统一的规划和整合，使本系统成为一体化的、信息 第二章配电网g i s 的基本设计思想 资源充分共享的综合性的业务处理平台，为各层次用户提供个性化的服务，具备 满足未来业务发展需要、满足实时处理的能力。 2 4 1 总体技术要求 1 ) 本系统采用多层架构，所有客户端采用基于w i n d o w s 的工作站方式或浏览 器方式； 2 ) 满足三水供电分公司l o 年内的业务发展需求，远期至少支持1 0 0 个应用 终端处理各种业务和统计分析的需要： 3 ) 厂家方提供的软件应是确保系统正常运行所需的管理、运营、维护等有关 的全部软件，并是成熟的最新版本的软件系统； 4 ) 开放性要求：支持多种硬件平台，采用通用软件开发平台开发，具备良好 的可移植性，采用标准开放接口，支持与其它系统的数据交换和共享，支 持与其它商品软件的数据交换； 5 ) 标准化要求：所有各项软件开发工具和系统开发平台应符合我国国家标 准、信息产业部部颁标准、国家电力公司相关技术规范和要求； 6 ) 参数化要求：必须实现完全模块化设计，支持参数化配置，支持组件及组 件的动态加载； 7 ) 容错性要求：提供有效的故障诊断及维护工具，具备数据错误记录和错误 预警能力；具备较高的容错能力，在出错时具备自动恢复功能； 8 ) 安全性要求：用户认证、授权和访问控制，支持数据库存储加密，数据交 换的信息包加密，数据传输通道加密，可采用6 4 位d e s 加密算法，发生 安全事件时，能以事件触发的方式通知系统管理员处理； 9 ) 可靠性要求：应能够连续7 2 4 小时不问断工作，平均无故障时间 8 7 6 0 小时，出现故障应能及时告警，软件系统应具备自动或手动恢复措施，自 动恢复时间 1 5 分钟，手工恢复时间 1 2 小时，以便在发生错误时能够快 速地恢复正常运行，软件系统要防止消耗过多的系统资源而使系统崩溃； 1 0 ) 兼容性要求：满足向下兼容的要求，软件版本易于升级，任何一个模块的 维护和更新以及新模块的追加都不应影响其它模块，且在升级的过程中不 影响系统的性能与运行； 1 1 ) 易用性要求：应具有良好的简体中文操作界面、详细的帮助信息，系统参 数的维护与管理通过操作界面完成； 1 2 ) 投标方提供的软件必须包含完善的监控系统，实时对系统硬件、软件和应 用软件进行全面、及时、准确的监控和管理，接口必须采用开放接口标准， 支持故障分级告警，任务调度，日志管理； 1 3 ) 非统计性查询响应时间5 秒( 包括基于图形的展示查询) 。 华南理工大学工程硕士学位论文 2 4 2g i s 平台技术要求 配电网g i s 是面向电力等公用事业管理的专业应用平台，本系统采用面向电 力行业的开放、高效、稳定的专业g i s 软件作为基础平台。 1 )应用规模要求：要求系统平台是大规模企业级a m f m g i s 平台，同时 支持集中式和分布式、多级服务器机构，满足管理体制的要求，提供诸如 各镇之问数据的隔离维护，以及公司数据集中要求等； 2 )系统平台功能模块配置档次：要求配簧满足三水供电分公司1 0 年内业 务需要的企业级g i s 平台功能模块； 3 )协同作业环境：电网g i s 是一个大规模的企业应用系统，同一个电网 模型涵盖了许多相关下属单位和部门。所以系统要提供协同作业环境，以 支持日常的协同设计、管理和辅助决策； 4 )系统结构要求：为保证本系统与相关系统的平滑接口，要求系统采用 全数据库结构，将系统所有数据( 包括空间数据、属性数据和电网模型) 存放在数据库中； 5 )开放性要求：要求配电网g i s 平台是完全开放的平台，满足以下要求： 开放的数据标准：利用关系型数据库存放所有数据。符合o g i s 标准： 标准图形界面：w i n d o w s 界面风格： 6 )图形系统要求：电网g i s 大部分操作都是用户和大数据量图形交互， 所以要求图形系统具有稳定、快速的特点，图形系统要提供技术先进的加 速机制，实现地理图形和逻辑接线图的快速显示，要求任何图形显示没有 明显的操作滞后： 7 )专业模型：要求g i s 平台提供具有拓扑对象属性的专业的管网模型包 及建模和维护工具； 8 )系统升级要求：要求专业模型、数据和基本应用能随软件平台的升级 而平滑升级； 9 )事务处理方式：要求提供长事务和短事务两种处理方式以及对应的加 锁机制； 1 0 )离线应用要求：要求提供在失去网络连接下的g i s 数据维护功能，在 离线状态下，要具有和在线状态下相同的数据维护功能和操作界面和使用 习惯，当网络恢复连接后，系统能够将在现场所编辑的数据上载到g i s 主 数据库中； 1 1 ) 软件授权要求：要求软件平台模块采用协议方式授权企业内部使用， 即软件设计方要向企业开放使用授权，不得限制企业内部使用任何功能模 块。 1 4 第二章 配电网g i s 的基本设计思想 2 4 。3 业务系统技术要求 投标方提供的软件系统必须满足以下的技术要求和指标： 1 ) 适应因设备对象类别或属性变动带来的影响； 2 ) 满足各层次操作人员的个性化需求； 3 ) 提出的设备编码体系符合相关标准、行业规范、简便实用； 4 ) 系统峰值响应速度，并发处理用户4 0 人。 2 5 、本章小结 本章从配电网g i s 的实施意义进行了详细分析，说明了配电网g i s 有其不可 比拟的优点。提出了配电网g i s 的设计思想，明确了配电网g i s 目标和设计原则、 设计要求，并对有关技术要求及性能指标进行了探讨，以确保三水配电网g i s 设 计方案的先进性、前瞻性、开放性和可扩充性，也为三水配电网建立起一个安全 可靠，具有可持续性发展的g i s 。 华南理t 大学工程硕士学位论文 第三章三水配电网g i s 应用系统的设计 配电网g i s 是利用现代计算机图形和数据库技术来获取、管理、处理、分析、 建模、显示地理图形及其属性数据的计算机系统，对空间数据按地理坐标或空间 位置进行各种处理、对属性数据有效管理、研究各种空间实体及相互关系。 3 1 配电网络g i s 结构 在配电网络地理信息系统中，可以将图形信息和属性信息进行统一、综合管 理，使配电信息与用电营业信息充分共享，互相调用。配电网g i s 是配电网管理 系统的支撑平台，对1 0 k v 及以下配网至2 2 0 v 接户线的资产、运行及用户进行综 合管理，为供电公司各个部门提供配电网基础数据，并作为实施其它相关系统的 基础平台。将配电数据统一规划后，与现场实时数据保持一致，管理者可随时对 有关数据进行检索、捧序、统计、分析，实现了配电管理现代化、自动化和智能 化，进而达到”营配合一”的要求，配电网g i s 将使管理者从小至抄表、收费和故 障检修等方面，大到配电网综合调度、企业发展总体规划等各方面全部实现现代 化管理，做到生产高效和服务高效“”。( 如图3 1 所示：系统结构总览图) 图3 一l 系统结构总览图 f i g 一3 - 1t h ew h o l ed r a w i n go fs y s t e mc o n f i g u r a t i o n 1 6 第三章三水配电网g i s 应用系统的设计 3 2 、系统体系结构设计 在系统结构的设计上，采用客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 结构与浏览器 服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 结