电力地理信息系统及其发展.pdf

1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 洲艾片年 月 第第期 电力设备 匕的南别 卿咖翻 醉 扣 以 日艾抖 电力地理信息系统及其发展 倪建立 陕西省电力公司 陕西西安 洲 摘要蛛述了地理信色系统技术在电力 系统中的三种应用形式 详细论述了电 力地理信 色系 统在发电 愉变 电 配 电和客户服务系统等领城的应用情况 给出了电力地理信息系统的体系结构和平台选择策略 展望了电 力地理信 息系统今后的应用发展方向 关调地理信息系统 电力系统 数据采集与监控系统人工智能 中工分类号 侧斤 引言 电力地理信息系统凡 洲 巧 是 以电力系统的网络规划 生 产运行维护管理和经营 管理等过程为基础 利用技术描述电力企业的 电网规划 生产运 行维护管理和经营管理的一门综 合或者交叉技术 它包括发电 输变电 配电 巧 等 每 种应用均 是自动 制图 琶吐 典甲 设施 管理 吧 巧 的综合技术 这是因为电力 系统生产车 间地 域分布广 涉及的设备数量庞 大 设备设施更改频 繁 社会对电能质量要求高 客户服务影响深等问 题 从实际情况看 电网的各种信息与空间地理环 境有着密切联系 利用技术管理和处理这些信 息 对于提高电力 系统生产效率 管理质量 和科学决 策水平等具有十分重要的现实意义 因此 在 国外 世纪年代就已出现 国 内从 世纪年 代中期到现在 无论是应用的广 度或深度均得到了 广泛发展 是未来电力信息化发展的重要方向之一 电力地理信息系统的应用形式 电力地理信息系统主要有种应用形式 即 以地理信息系统技术实现类似于过去的管 理信息系统 明罗 刘 功 能 以信息集 成 技 术 曰 目旧 毛叨抽 留 盯 实现企业众多专业信息系统集成一 体 利 用地理信息系统的空间地理信息描述 管 理 分析和直观 的可视化等技术手段 将企业在生产 经营管理过程中所产生的信息结合地理空间信息进 行综合描述和展示 实现信息的直观化表述 一 这一点尤其在电 网生 产运行与维护管理 用电营销 与客户服务等过程中应用效益显著 并向 电力 空 间 资源管理那石己 眼 曰川叱笋 方向 发展 利用地理信息系统的 网络描述和空间分析 技术 结合电力 系统的 负荷预测 电网规划 人工智 能等技术方法 实现电 网规划智能决策支持系统 电力地理信息系统应用领域 在发电 电厂中的应用 发电主要实现个方面功能 实 现类似的功 能 通过建立统 一 高 效的信息网络 能够及时 准确地收集 传输 处理和反馈各项生产 经营 管理过 程中产生的信 息 实现发电企业范围内的数据共享 为生产运行 经营管理提供现代化管理手段和科学辅助决策 支 持 如人事管理 设备管理 资产管理 生产计划管 理 生产统计管理 综合统计分析管理等 实现面向地理空间信息与 资源信息相结合 的功能 发电厂各种管线 设备 厂房 科室 人员 安 全通道路线 水 系等设施的分布均涉及其本 身固有信息和地理空间信息 将这些信息资源利用 技术进行管理 形成了发电厂 利 用信息 集 成技术和发电厂资 源计划 印 进行集成 从而实现发电厂 这对于 发电厂在生产运行管理中及时 准确 的 掌握各种 设 备信息和所在地理位置与空间信息 起到了 巨大作 用 提高了设备 管线等在发生故障时的抢修时间 因此 目前发电厂应用主要是对厂区各种 管道 设备 各种线路等设施 的信息管理方面所起的效益 显著 在输变电系统中的应用 输变电系统从规划 设计 施工 到投人运行后的 运行维护管理是一个较长的过程 在这一过程的不 同时段 将涉及区域内的地理空间图形以及相关的 属性数据如地形 水文 建筑物 输 电线路 变电所 等 它们往往是时空宽广的海量数据 如何进行数 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 电力设备第卷第期 据的采集和处理是一项复 杂度高 的技术工作 需要 专门的设备和 技术 辅以实现 为了解决这一需要 产生了输变电 输变电是在地理背景图上 对输变电 区域内的各种地理信息以及线路 杆塔参 数 电力设备设施等进行综合分析和管理的系统 以 辅助电网的规划 设计 施工 运 行 管理和科学决 策 主要包括输变电系统规划 勘 测设计 施工 建设和电网运行维护管理等方面 现状网分析及规划管理 在这一方面主要 包括正常运行方式及负荷水平下的技术分析 供电 能力分析 可靠性分析等图 规划管理根据现状网 分析结果 在基础地形数据库和相关的专题数据库 基础上 可利用进行线路或电网的规划 并初步 分析该规划线路的各种经济 技术指标 从而确定选 线的可行性 同时可对工程费用作初步预算 以便 向勘测和设计部门提供经济合理的线路路径选择方 案 工程设计与工程施工 在规划成果的基础 上 进一步完善空 间数据库 形成以三维地理空间模 型为载体的各种专业的详细数据库 使设计部门能 实时方便地获取详细的定量和定性数据 从而有助 于进行选线和自动排位 并将设计数据入库 依 据设计成果 最后可向投资方提供各种准确可靠的 经济技术指标 向施工部门提供各种详细 的施工和 施工环境数据 在施工阶段 可以准确 快速地从设计成果 中获 取有关设计 交通状况等信息 并可进行工程的监 督 把握施工进度 同时还可以及时地对施工阶段 的数据进行采集 编辑 人库 直接为电网的运行维 护和管理提供支持 运行维护管理 由于系统中已经建立了基 于实际地理位置的电网空间数据库如线路走向 图 杆塔分布图 交叉跨越等 和属性数据库以及相关的 技术资料 因此可以依据这些实 际数据和电 网运行 的数据如电流 电压 进行各种管理和分析 为电 网调度和决策提供服务 其主要应用在个方面 输变电设备与线路档 案管理 线 路地理走向图管 理 设备运行管理 线路实 时潮 流分析 故 障测距定 位 检修管理 两票管理等功 能 结合全球定位系 统 以 犯 伽 技术实现雷电定位 污秽区监测管理 线路巡视等功能 将调度自动 化系统中 的或者能量管理系统的实 时信息进行接人 实现在地理接线图上动态显示电 网运行实时数据 以空间连接关系分析为基础 实现 动态网络跟踪与着色功能等 在配电系统中的应用 随着 配电 网越来越复杂 利用传统的管理方式 实现配电 网的运行维护管理已不能满足电网企业需 求 为了解决这一问题 出现了配电管理系统 叫笋 国内有专 家认 为在配电系统中引入是当前技术发展方向 是 配电 自动化及的一个重要特征 利用作 为 协同工作环境 的重要工具或 者平台整合 功能 实现具有功 能的配电 简称 它是一个利用地理信息技术 结合配电系统管理技术 对配电系统的设备设施如 配电变压器 开 闭所 配电线路 杆塔 等 所 提供的设备信息 和空 间信息与配电网实时 运行状态信息有机地结合起来 有效地改进电力分 配和紧急情况下的调度以及用于日常运行维护与抢 修服务等 提高调度员与设备维护人员了解系统情 况与处理故障能力的综合管理的系统 目前以 应用主要体现在以下几个方面 设备设施管理 设备设施管理就是将设 备设施固有 的本身信息和地理信息相结合 在电子 地 图上形象表示 并进行管理 清楚展现设备 设施 所在的地理信息和电 网中 的位置及运行工况信息 而且完成诸如固定资产管理 设 备设施运行维护管 理等功能 配电网运行维护与操作分析 随着城市 配 电网结构复 杂化 运行方式灵活 多样等特点 利 用 的网络数据描述优势能够清楚将配电网络拓扑 结构描述出来 辅之于配电 网信息 负荷管 理信息和客户信息 对在配电网进行运行维护 确定 配电 网络运行方式十分有效 如开关刀闸的操作 分析 停电检修 方案的制定 与模拟运行 故 障隔离 查找包括电缆故障点查找 转 供电方案制定与模 拟 配 电网运行维护着色等 对于分析配电网运行维 护方案 转供电方 案以及某个或者某几个开关刀 闸 操作后的配电网运行方式影响 的地理区域及客户 损失的负荷等一目了然 起到配电网控制分析和运 行维护方案决策功能 配电 网规划及辅助设计 配电 网规划与辅 助设计的主要功能有 线路架空线 电缆线走经选 择设计 杆 塔定位设计 以及变压器 大客户 开关 刀闸 变 电所及各类附属设施等的定位设计等功能 利用地理信息处理技术 结合区域行政规划及电力 负荷预测 辅助配电网规划与设计 有效地减轻规划 与设计人员工作量 提高配电 网规划设计的效率和 科学性 以及为管理人员及时地掌握配网建设 客户 分布和设备运行的完整情况提供平台支持 电力抢修车辆调度 在电力抢修车上安装 利用反映的车辆位置信息发送到 洲弓 能 够直观地在地图上反映抢修车辆所处地理位置川 在客户服务系统中的应用 利用技术 实现客户服务现代化 信息化具 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 科普园地倪建立电力地理信息系统及其发展 有独到 的优势 除了能完成常规的业务处理功 能 最重要的在于它可以在电子地图上实现更直观 有 效的表现形式和空间查询分析等功能 其主要应 用主要表现在以下几个方面 客户管理 对客户信息进行管理与地理定 位 如重要客户地理分布位置及某一地理区域内客 户详细信息以及按照客户号 地址码进 行全图查询 定位 并将目标突出显示 渲染在地理 图上 客户用电 申请和报装接电管理 客户用电 申请和报装接电存在客户 的地理位置 申请报装的 负荷 客户 所在地理区域的现有电 网信息如电 网结 构 供电负荷等 等几个特征信息 这些特征信息利 用技术能够进行综合直观的表述 为确定客户 报装接电方案提供决策 客户故障报修 与肠 飞 户加 玩 尹 进行集成 根据客户的投诉信 息进行推理 能够帮助 客户代表快速确立客户地理 位 调度抢修车辆到达客户所在地 电力的体系结构和平台 以上所讨论的是电力实现的应用功能 在 开发实现电力技术上 目前的热点主要是采用 什么体系结构和选择哪种平台等方面 体系结构及技术策略 早期的 电力体 系结构采用 以跳四 结构 后 来又采用 结构 但随着人们在实践中发现采用单一的 叫 或者体系结构均存在一定 的不足 因此 目前所实现的电力 体系结构综合 了头口 结构和反结构优点 采用 跳跳的混合体系结构 实现在不 同的应用层灵活发挥种体系结构的优点及特性 在实现电力方面 目前有 两种技术策略 早期的第一种方式是利 用数据转发策略 然后将数 据显示在电子地图 的相应位置 另一种是随着组件 式技 术的诞生 采用组 件式 将嵌人 叹沐 等系统达到功 能的集成 采 用这种技术策略的优点是避免了以现有的数据 模型来描述电力系统复杂的数据模型的技术难点 同时 也兼顾了原有系统的投资 缺点是的资 源得不到充分利用 图模一致性难以得到保证 目前成功的案例较少见 平台选用 在开发平台选用上 目前比 较流行的平台 如国外的 允 还泊甲 浏山记和国 内的 等均有成功 案 例 但这些成功案例的应用深度许多难以达到电力 系统的深层应用需求 许多还是停留在一般的 电子 地图管理和数据查询等事务处理方面 这是由于一 些平台不能真实的描述电力 系统的数据模型 因此 才出现了 司和玩 邝甲 的 针 对 电力行业应用需求的 平台或者 构件 同时 许 多电力研究开发人员在基于技术基础 上 对电 网规划设计方面的专项技术研究也取得了一些 成果 如基于 的人工智能和遗传算法的配电 网 规划 等 存在的问题 综上所述 目前我国电力企业所建的 存在 的问题 主要表现在以下个方面 总体规划或设计方案不全面 电力行业的 地理信息系统开发实施应紧密结合电力企业生产管 理 经 营管理 客 户服务的需要 对这些应用需求最 了解的应该是电力企业从事生产管理 经 营管理 客 户服务的领导和技术人员 但由于这些人员学习或 接收知识培训少 因此 总体规划或设计方案 往往采用外包形式实行 而外包的公司对电力企业 知识的暇乏 使得总体规划或设计方案深度不到位 或者应用搜盖不全 系统性差 为今后系统的实施 带来了许多困难 有些总体规划或设计方案形同虚 设 要解决好这一问题必须强调 一把手原则 和 发展与技术滚动原则 重视项目机构建设及人力 资源 资金等配置 运行所需要的基础数据不全 目前一 些系统虽然在功能设计和开发中表现良好 但许多 系统实际是一个演示功能系统 距离真正的实 用化 目标存在很大差距 分析其原因主要是系统运行所 需要的基础数据如地图数据 设备数据 电网地理 接线数据 设备位 置数据 用户分布数据等未建立 起来 同时数据的及时更新是系统正 常运行的基 础 没有正确的基础数据 就没有系统正确的执行 结果 一体化数据图模解决方案未 能解决好地理 信息系统与 配电 网自动化系统等生产 运行自动化系统的数据图模共享问题 目前在一些 供电企业项目中 解决这一问题采用的技术方法基 本是中间件或数据转发方法 采用这种技术方法的 优点是减少了数据库系统的设计和 实施工作量 以 及不同系统之间软件开发 调 试工作量和技术沟通 但存在不同系统之间 的数据 图形的不一致性隐患 今后的发展趋向 作为 协同工作环境 的 重要工具或者平台 正在逐步整合企业资源管理和客户关系管理等 功 能 走向更高层次的管理 决策支持和运行控制 系统 达到 电力地理信息系统今后的发展趋向是 实现电力 其首要解决的 问题是系统建模和 数据共享 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 电力设备第卷 第期 电力 系统包含其物理结构 各组成部件及整体物 理性能 运行方式 运营策略 管理模式 人员信息等 电力系统的各元件 各 网络 各节点 的实时状态变量 发电厂 变 电所等主要设备的 健康 状态 及经济结 构 市场信息 和各种自动控制装置的动作特性等 因此 需要解决的核心问题是在 中 如何有效描 述电力系统服务所夜盖的空间区域几何属性 以什么 标准定义和表达电力系统的物理属性和元数据 即 系统建模和数据共享 这一问题目前国内外许多专 家学者或供应商都在积极开展研究并取得了一 些成果 这个问题解决了才能以为平台实现电 力企业从生产控制过程到经营管理过程到客户服务 工程的一体化信息系统从而实现电力 参考文献 倪建立 孟令奎等电力地理信息系统北京中国电力出版 社念汉鸿 刘健 倪建立配电网自动化新技术北京 中国水利水电出 版社渭 冲 王英男等大型供电企业实现信息一体化的基本途径电网 技术洲 刀 对 一 邱家驹 李军配电网络地理信息系统电力系统 自动化 卯 一 童国福配电管理地理信息系统 电力系统 自动化卯 年肠 一 王磊等 一个基于地理信息的供 配电管理系统的研究与实 现电力系统自动化 舅巧 加 一 吴奇石 邱家驹基于的配电网规划人工智能方法一 电力系统 自动化 姚 刀 一 余贻鑫 王成山等 城网规划计算机辅助决策系统电力系统 自动化曰汉犯 对 一 陈竟成 于尔铿等配电管理系统及其应用功能电力 系统自动化 巡 一 肠声一 鸣 曲 日曲 场内叩石画 再 一 曰 闭切诗 访宜铭阁曰山吐司川石 义 一 巧叮吐 曰王 二 几粗州功以左 川 妇 压碗司习 佣 沁叫卿同州 此喇 加 压 曰 日 卯 史兴华 钟辉配电管理系统选型应注惫的几个问翅电力 系统 自动化 塑淇 解 卜 毕鹅翔 刘健 刘春新 等 配电网络重构的改进遗传算法 电力系统自动化渭洲左汤 吴奇石 邱家驹基于的配电网规划人工智能方法 二 电力系统自动化 期 一 卢强数字电力系统巧电力系统 自动化 解 翁颖钧 朱仲英地理信息系统技术在电力系统自动