GIS在电力系统的发展与应用.doc

GIS在电力系统的发展与应用电力自动化莲;GIS在电力系统的发展与应用魏利国(嘉兴数科测绘科技有限公司,314001)摘要介绍了GIS在电力系统中的发展,分析了AM/FM/GIS系统的特点,以及在实际应用过程中所支持的各种功能.关键字电力GISAM/FM/GS自动化0引言2AM/FM/GIS系统的特点随着电力建设的步伐不断加快,电网结构日趋庞大,输电设施日趋复杂,安全运行管理日趋困难.电力信息系统所管理的数据与地理位置紧密相关,在以往电力信息系统中,其空间数据定位,管理,查询等基本借助于表格,缺乏地理要素,因此难以适应电力行业发展的需要.而地理信息系统已广泛应用于资源分析,人口统计,交通运输,商业网点,市政工程等许多方面,将GIS应用于电力信息系统中具有非常重要的意义.1电力GIS的发展电力GIS发展早期,为了摆脱手工管理图形信息和设备信息的低效率,电力生产管理部门使用AutoCAD和其它绘图软件绘制电力图形.尽管对图形的管理有了一定提高,但是缺乏相应的数据库管理功能.因此这时建立的电力图形信息系统还不是电力GIS系统,但这时建立的图形库为后来电力GIS的发展提供了空间图形数据基础.随着技术的发展,电力生产管理部门逐渐把GIS技术引进电力信息系统,这时图形信息和属性信息已经结合在一起,能够实现图形和数据的互查,和早期的CAD系统相比是一大进步,但图形中每个接点间不存在拓扑关系,没有存储设备之间的数据结构,不能判断它们之间的拓扑关系,难以进行潮流分析计算等与连通性有关的高级应用.随着传统电力GIS系统暴露出来的缺陷,人们逐渐意识到只有把AM/FM和GIS结合起来才能充分发挥GIS在电力系统中的作用.AM/FM是AutomatedMapping/FacilitiesManagement的缩写,AM就是自动绘图(包括制作,编辑,修改和管理图形),这些图形可以是地图,设计图或其它各种图形;FM是设备管理(包括各种设备及其属性管理).由于GIS的优良特性以及GIS的快速发展,目前大多数AM/FM系统均建立在GIS的基础上,因此也称为AM/FM/GIS系统.AM/FM/GIS系统综合了GIS和AM/FM的特点,具有极强的图形编辑和管理功能.收稿日期:20070312电力企业生产活动所涉及的信息可分为设备属性类信息,设施地理分布类信息,电网拓扑结构类信息和电网运行类信息等四类.在构造电力企业生产信息管理系统时,我们常用设备空间描述设备属性类信息;用地理空间描述设施地理分布类信息;用拓扑空间描述电网拓扑结构类信息;用电物理空间描述电网运行类信息.各空间统称为电网生产信息表述空间.传统的电力GIS实现了设备空间和地理空间的相互映射操作,但是缺少地理空间和拓扑空间,拓扑空间和电物理空间的映射,因此应用于贯穿整个供电生产环节的生产信息协同处理环境时,存在很大的局限性.AM/FM/GIS实现了电力企业全部生产信息表述空间,并支持各个空间的映射操作,如图1所示,其中FM实现了传统电力GIS系统的全部功能,AM实现自动映射,它是整个自动绘图与设备管理技术的支撑核心.自动映射的主要内容包括设备空间到地理空间映射,地理空间到拓扑空间映射,拓扑空间到电物理空间映射.设备空间到地理空间的映射主要解决设备属性信息与设备图形信息的关联,匹配问题,实现的功能以点图查资料,图数互查,区域统计为代表;地理空间到拓扑空间的映射主要是解决电网地理结构向电网逻辑结构模型转换的问题,实现的代表功能有自线路沿布线生成接线图,系统图,基于逻辑图形的各种编辑,.查询操作(与地理图上操作相同);拓扑空间到电物理空间的映射主要是解决由接线图,系统图及设备属性等资料描述的电网逻辑结构模型向电网运行状态模型转换的问题,代表功能是生成当前运行结构模型及电系图,电源图,线损图设施地理,.寰时信息显示电罔运分布信息_一行信息设备属性信息图1电力AM/FM/GIS系统的空间映射模型电工技术l2007l5期I13电力自动化等反映电网实时运行状态的图形资料,并映射对电网几何,拓扑及属性信息进行综合处理.3在实际应用中AM/FM/GIS系统的主要功能3.1地理背景图显示将测绘部门提供的电子地图转换成GIS可用的方式,如地形图,道路图,房屋图等作为本系统的背景图,给人以直观的地形地物印象.3.2设备编辑以电子地图为背景底图,提供各种电力设备的编辑工具,使用户能在地理背景图上直观地按照电力设备的实际分布情况进行空间增加,删除,修改等操作,同时还提供相关的属性操作.在建模的过程中,遵循一定的逻辑建模规则(如导线必须架设在杆塔上),保证建模的合理性.3.3线路与设备的查询,统计配电网及其设备的分布情况在图形终端上显示.输入各种设备名称和编码,能够在地图上准确定位到该设备,查看其属性信息;对某类设备,根据用户需要统计各种数据,如变压器总容量,线路总长度等;根据需要采用专题地图的方式将数据图形化,不仅使数据以更直观的形式在地图上体现出来,如显示,无极缩放查询对象,漫游和查询对象的属性显示等,而且用户能够尽可能地直接从地图中获取对象的信息,如以不同的颜色和形状来区分不同状态和电压等级的设备等.3.4自动制图制作高品质的电力设备图,地图的要素将随着数据库内容的变化而及时改动,使更新周期缩短.3.5电网分析功能(1)实时网络拓扑分析.调用自动化系统形成的网络拓扑,依据实时开关状态和网络元件状态将物理节点模型简化为计算模型,把有电气联系的线路集合化为岛,通过实时处理开关信息的变化,自动划分变电所,开关站,配电变压器,馈线的计算用节点数形成新的网络接线,赋予测量和注入量数据,为有关的应用模块如配网潮流,状态估计等其它功能模块提供新的分析依据.另外,实时网络拓扑可通过改变现有系统中的断路器,隔离开关的开,合状态实现改变该系统运行方式的目的,以寻求更加合理的运行方式.(2)供电可靠性分析.在配电网GIS中可进行供电可靠率,用户平均停电时间,用户平均停电次数等方面的可靠性分析,在线统计停电时间,辅助分析故障原因及故障影响范围等.3.6电网潮流分析能根据系统采集的实时负荷,并结合状态估计的原理,进行实时潮流分析,为平衡网络负荷和网络重构等高级应用提供科学依据.3.7辅助决策功能最优化停电隔离点决策.当接收到故障停电报警信号或需要对某台设备及某条线路进行检修时,配电网GIS系统可利用决策模型自动决策出最小停电范围的最优化停电隔离点,给指导抢修操作提供依据,并提高供电可靠性.4结束语数字化,信息化管理是现代管理的大趋势,电力企业也必然向着数字化,信息化的方向发展.电网生产管理的每一个环节,都表现为空间性,复杂性等特点.如何有效管理电力企业的复杂的空间资源,是电力企业生产管理和运营管理人员面临的挑战.GIS作为一种先进的信息技术,可以为电力企业生产和经营管理提供一种高效的,先进的辅助手段,GIS在电力信息系统中的应用为电力系统的现代化管理提供了一种全新的视野,其解决方案有相当高的推广价值.参考文献【1】刘广一,等.配电系统自动化及其发展一配电图资系统AM/FM/GIS.电网技术I1996,20(11):68-69【2】严晓蓉,周仁华.配电网GIS地理信息系统.电力自动化设备.1998.11DevelopmentandApplicationofGISinElectricPowerSystemWeiLiguo(JiaxingMath-ScienceMappingTechnologyCo.,Ltd.,314001)AbstractTroducesdevelopmentofGISinelectricpowersystemandanalyzesch