基于GIS平台的广州电网规划辅助决策系统开发与应用_陈健

1、2009年 第 3卷 增刊 南 方 电 网 技 术 技术论坛三等奖论文 2009, V ol. 3, Supplement SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGYArticles of 3rd Grade Award in Forum文章编号:1674-0629(2009 S0-0150-04 中图分类号:TP391.77 文献标志码:A基于 GIS 平台的广州电网规划辅助决策系统 开发与应用陈健 , 万国成 , 刘文革(广东电网公司广州供电局,广州 510620摘要:研究开发了新一代基于 GIS 平台的广州电网规划辅助决策系统。系统以先进的规划理论、规划方法为指导,

2、以 GIS 技术为基础,实现与其他基础电力系统数据库共享与交换,具有技术先进、智能化程度高、实用灵活等特点。在广 州供电局的实际应用表明, 该系统能够有效提高规划工作的科学性、 实用性和及时性, 为电网规划的管理与决策提供可 视化的操作平台。关键词:GIS ;电网规划;辅助决策Development and Application of GIS-based Decision-Making Support System for Guangzhou Power Network PlanningCHEN Jian1, WAN Guo-cheng1, LIU Wen-ge1(Guangzhou Pow

3、er Supply Bureau, Guangzhou 510620, ChinaAbstract:A new generation of GIS (Geographic Information System-based decision-making support system for Guangzhou power network planning is presented in order to overcome the limitation and deficiency of traditional power network planning. Due to its advance

4、d planning theory and methods, GIS-based technology & powerful interfaces with other basic databases of power system, the introduced system has the characteristics of technologically advanced, high intelligence, practical and flexible. Furthermore, the sys-tem has been successfully implemented i

5、n power system planning of Guangzhou Electric Power Bureau. The results verify that the introduced system can not only improve the science, practicality and speediness of power network planning effectively, but also pro-vide visualization platform for management and decision-making of power network

6、planning.Key words: GIS; power grid planning; decision-making support城市电网规划工作是一项复杂的系统工程 1, 具有数据量大、不确定因素多、涉及领域广以及更 新变化快等特点。这些复杂性使得单纯由规划人员 依靠以往工作的经验已无法满足实际工作的要求。 我国规划工作正处在规划辅助决策系统结合专家干 预到日常化规划与规划平台相结合的过渡期 2,规 划工作日常化作为规划发展方向为规划工作提出了 新的需求和挑战。 为创建国际先进水平供电局, 2007年广州供电局邀请了国外咨询公司对广州电网规划 管理工作进行诊断,其中一个不足的方面就是

7、没有 集成的数据信息平台,缺少先进的数据分析模型和 规划对比模型,电网规划技术手段较落后。 虽然国内已有不少成熟的商业软件应用于电力 系统的规划设计领域。许多研究学者也对城市电网 规划辅助决策系统进行了有益的探索,并取得了较 好的研究成果 3-7。 但是, 随着城市电网规划的不断 发展,目前的电网分析、规划软件逐渐显现出以下 局限性:(1以往规划软件仅仅是一个独立的软件 包,并没有嵌入到电网公司整个信息系统当中,难 以解决规划工作日常化中规划基础数据自动提取问 题。 (2传统规划软件多以 CAD 为图形平台 1,图 形平台的局限性使得软件不支持海量数据,并且难 以建立数学模型和实现对象化设计。

8、 (3城市电网 通道资源日趋紧张,而以往规划软件并不具备较为 完整的电网管线资源规划管理功能。为此开发一个结构合理、界面友好、扩展性强 的基于 GIS 数据平台的电网规划辅助决策系统是很 有必要的。本文介绍的广州电网规划辅助决策系统 正是为了解决传统规划软件的局限性而研究开发 的。增刊 陈健,等:基于 GIS 平台的电网规划辅助决策系统 1511 系统结构本系统从体系结构上为 C/S(客户端 /服务器模 式结构,分为四个层次:数据存储层、平台层、 应用层、表现层,如图 1所示。数据存储层:服务器采用 Oracle 数据库。图 1 系统体系结构平台层:平台层主要是客户端底层 GIS 平台, 选取

9、的 GIS 平台是 ArcGIS 平台 , 采用 CIM 接口。 应用层:位于系统架构上层的是应用系统,客 户端界面面向最终用户,服务器端以功能模块的形 式实现各类实际功能。表现层:整个系统划分为控制台、数据采集、 高压现状分析、负荷预测、变电站选址定容、高压 网络规划、电力资源管理、经济评价等多个业务子 模块。2 系统功能按照规划的流程和特点,将系统功能划分为高 压规划数据采集、现状电网分析、电网规划辅助决 策、 规划方案评估和管理、 系统管理五大功能模块。 具体结构如图 2所示。本系统规划业务功能大多继承了以往的规划软 件 1,具备以往软件的优点:规划功能齐全,覆盖 了从最初的数据采集到最

10、终的规划文本生成的规划 全部阶段;理论模型先进并且便于人机协同规划。 就传统的规划功能而言,本系统的高压规划数据采 集模块借助灵活开放的数据接口(CIM , SHAPE , CAD , SVG , BPA 等 ,最大程度的整合了广州各 信息系统(如 GIS , SCADA ,生产 MIS 等 。系统 规划结果汇总功能能够将最终的规划结果自动生成 规划文本,大量节省人力。系统包含了电网规划信息查询、管理等一系列 完善功能,便于规划人员对规划数据进行快捷方便 的管理。规划方案评估和管理实现规划多种方案的 技术经济性评估,客观反映规划项目可行性,使规 划更加科学。此外,结合广州电网的特点,本系统还专

11、门开 发了适合规划需要的快速、实用化自动 N 1校验、 “ 3T ”接线校验功能,便于规划人员对现状电网和 规划电网系统安全性、合理性进行校验,大大减轻 了规划人员的工作负担。图 2 系统功能模块划分除了实现传统规划软件的规划功能外,本系统 还结合广州电网发展的特点及趋势,将城市规划信 息导入系统,确保了电网规划与城市整体规划之间 的协调和同步,便于电网规划在城市规划中争取到 更多的战略资源,使电网规划更具有可实施性,符 合电网规划发展的必然趋势。电网管线资源规划模 块,实现了电力管线查询、管理功能以及规划方案 评估和管理等实用规划功能,借助 GIS 可视化技术 和图形属性一体化管理,将以往不

12、能直接看到的地 下管线规模、敷设方式等信息直观地展现在计算机 上,大大提高管线资料的数字化管理,为电网管线 资源规划奠定了良好的基础。3 系统特点3.1 与城市规划相结合的电网规划系统将电网规划与城市规划在电网规划数据平 台上相结合,合理利用城市资源对规划预留站址、152 南方电网技术 第 3卷管线做更有效的管理,避免城市资源与电网资源的 浪费,使电网规划与城市规划统一协调,使规划更 具可实施性与经济性。通过该系统可以将规划地区 的城市规划信息 (用地性质、 用地面积、 容积率等 录入,将负荷预测、变电站布点、规划管线等电网 规划信息与城市规划信息相结合(见图 3 ,真正实 现电网规划与城市规

13、划信息平台的有效结合。 图 3 与城市规划相结合的电网规划3.2 基于 GIS 的规划成果综合展示平台系统提供了丰富的视图展示手段,为规划人员 提供了一套可视化的认知和操作平台。该系统对同 一套规划数据提供地理接线图与电气接线图两种可 视化交互展示模式,并实现了由地理接线图自动生 成电气接线图的功能。能够满足规划领域不同层面 分析决策以及规划日常化工作的需求。此外,本系 统还开发了综合数据展示平台以展示规划分析的各 种结果。借助该平台可以查看各种规划分析结果以 及关注的热点地区多种形式的分析结果。总之,基于 GIS 图形化操作界面的电网规划系 统提供了一套可视化的认知和操作平台,将分析决 策相

14、关的信息在地理图上以“所见即所得”的方式 展现出来,使得规划人员能够直观了解电网信息变 化,实现电网信息的科学有效管理,从而为电网规 划提供强有力的技术支持和辅助决策依据。3.3 自动 N 1校验N 1是在国内外电力公司得到广泛应用的判定 电力系统安全性的一种准则。由于高压电网发生 N 1故障后电网运行方式调整较为复杂,目前常用 的电网分析软件和规划软件只是实现了手动 N 1 (即发生 N 1单元件故障时, 需要由规划人员人工 确定故障后运行方式校验功能 8-10,工作量巨大。 本模块针对广州电网自身的特点,在对电网进行一 系列预处理的条件下,实现了满足规划要求的快速 实用化自动 N 1(即发

15、生 N 1单元件故障时,系统 会根据一定的规则自动确定故障后的运行方式,而 无需规划人员手工确定校验功能,大大减轻了规 划人员的工作强度。电网中 220 kV及以上电网一般为环网运行, 110 kV电网一般为开环辐射状运行,这一特点在广 州电网中尤为突出。为此,本模块采用分电压等级 的方式进行 N 1校验: 220 kV及以上电压等级的 环网,对于薄弱、重要环节通过调用潮流计算进行 精确 N 1校验,对于非关键元件以及 110 kV辐射 状网络按照一定的规则采用不调用潮流计算的估算 N 1校验。3.4 规划方案对比规划方案对比是实现不同规划方案之间技术经 济性的比较, 客观反映出规划方案的优劣

16、及可行性。 对比内容包括不同方案之间电网规模、 技术参数 (潮 流、网损、短路、 N 1校验等 、设备投资估算等方 面的比较。规划工作自身的复杂性和不确定性决定 了其本质是一个多方案比对的过程:既包含统一区 域不同年份之间之间的纵向对比;又包含了同一区 域同一年份不同规划方案之间的横向对比。规划人 员从规划方案的纵向对比中得到规划项目的可行性 从横向对比中得到不同方案之间的优劣。该功能能 够辅助规划人员进行规划方案的决策,减轻规划人 员工作负担,提高规划科学性。3.5 开放性数据接口开放性数据接口是指系统能够通过多种格式的 接口实现与其他电网信息系统之间的数据转换。目 前本系统主要包括 CIM

17、 、 SHAPE 、 CAD 、 SVG 、 BPA 等格式接口。 系统通过 CIM 接口自动提取电网 信息系统(如 GIS , SCADA ,生产 MIS 等中规划 所需基础数据, 使用 SHAPE 或 CAD 格式的文件自 动生成地块 (地理接线图背景 , 并能实现规划结果 导出图形化 (AutoCAD、 jpg 等 输出、专题分析图表 的生成、 GIS 专题图生成(实现利用 GIS 地图、其 它卫星地图等为背景展现规划成果 。针对 BPA 程 序在广州得到广泛成功应用的情况,系统还实现了 与 BPA 之间的无缝调用。 灵活开放的数据接口有效增刊 陈健,等:基于 GIS 平台的电网规划辅助

18、决策系统 153的整合了广州电网不同信息系统的各种资源,提高 了规划数据共享性并扩大了规划结果的应用范围。4 结 语本文研究的基于 GIS 平台的广州电网规划系 统,以先进的规划理论、规划方法为指导,以 GIS 技术为基础,实现与广州供电局已有信息系统有机 结合,是国内最先进的第四代规划软件 2。该系统 具有如下显著特点:1 提高规划决策有效性。将电网规划与城市 规划在电网规划数据平台上相结合,合理利用城市 资源对规划预留站址、管线做更有效的管理,避免 城市资源与电网资源的浪费,使电网规划与城市规 划统一协调,使规划更具可实施性与经济性。 2 建立了基于 GIS 的电网规划平台。 借助 GIS

19、 平台,系统能够同时展示多年份、多方案的电网规 划信息,能够满足规划不同层面,不同数据详细程 度的分析以及日常化规划工作需求。3 提高规划日常管理水平。本系统结合广州 电网特点,实现了快速、实用化“自动 N 1校验” 、 “ 3T 接线校验”等功能,并提供规划方案对比,规 划报告自动生成等实用化功能,大大提高了规划人 员的工作效率,满足规划人员日常使用的需求。 4 构建了统一的电网规划平台。本系统借助 灵活开放的数据接口(CIM 等 ,很好的嵌入到电 网公司信息系统中,有效的整合了整个信息系统资 源,解决了规划信息化和日常化在基础数据采集方 面的难题, 并为电网规划人员提供了统一工作平台。 该系统目前已在广州供电局应用,取得了较好 的效果,大大提高了电网规