縣級供電企業(yè)低壓配電網地理信息系統(tǒng)的研發(fā)

范孝良，于 寧，董正華

(1.華北電力大學 機械工程系，河北保定071003;2.華北電力大學電力工程系，河北保定071003)

1 低壓配電網地理信息系統(tǒng)

低壓配電網是指電壓等級在10 kV以下的配電網絡，包括400，380，220 V.低壓配電網地理信息系統(tǒng)(GIS)是將供電企業(yè)低壓配電網的日常管理工作與地理信息技術、計算機技術和數(shù)據庫技術有機結合形成的軟件系統(tǒng)［1］.該系統(tǒng)利用全球衛(wèi)星定位設備采集低壓配電網中的變壓器、桿塔和表箱的地理位置，在矢量化的電子地圖背景上自動繪制出配電線路和接戶線走向，形成了低壓配電網全方位管理的可視化工作平臺.依托該工作平臺，以直觀可視的方式對低壓配電網和低壓設備進行管理，將極大提高供電企業(yè)的管理水平和工作效率.另外，低壓GIS通過共享MIS數(shù)據，可以實現(xiàn)對低壓電力客戶的可視化查詢［2］.更為重要的是，以低壓GIS中形成的配電網拓撲關系為基礎，結合各用戶的用電量就可以對配電地區(qū)的理論線損率進行準確計算，為降損節(jié)能管理工作提供科學依據［3］.

1.1 低壓地理信息系統(tǒng)與高壓地理信息系統(tǒng)的比較

高壓配電網是指電壓等級在10 kV及其以上的配電網絡，對于縣級供電企業(yè)來說，主要包括10，35，110，220 kV.高壓配電網地理信息系統(tǒng)，簡稱高壓GIS.盡管低壓GIS和高壓GIS都是對配電網進行管理的系統(tǒng)，但是由于對象的不同，在系統(tǒng)規(guī)劃和功能設計上有很大的差異，具體見表1［4］.

1.2 低壓地理信息系統(tǒng)的技術難點

低壓GIS的建立是一個龐大而又復雜的過程，需要大量數(shù)據、圖形、文檔、標準以及各部門之間的配合與統(tǒng)一，在建設中需要考慮以下問題:

a.系統(tǒng)用戶數(shù)據龐大，應用服務器運行數(shù)據負荷較重，一旦發(fā)生服務器“崩潰”等問題，后果嚴重.因此要求開發(fā)系統(tǒng)的容量、軟硬件兼容，開發(fā)平臺以及數(shù)據庫可以支撐龐大的數(shù)據負荷，或者備有數(shù)據庫存儲服務器，以防萬一.

b.末端用戶數(shù)量眾多且分布集中，幾米的誤差可能導致表箱的地理空間位置錯位甚至完全混亂.因此對GPS采集數(shù)據的精度要求較高，要對入戶表箱的每個點分理明白.

c.在基礎數(shù)據準備階段，要進行大量數(shù)據的采集、測量和存儲，要求GPS手持儀的采集手段快捷，數(shù)據錄入方便，提供低人耗高成效的工作方式.

2 低壓地理信息系統(tǒng)開發(fā)

2.1 系統(tǒng)開發(fā)目標

a.充分利用網絡資源.以B/S方式運行，將基礎性、全局性的處理交由服務器執(zhí)行，而對數(shù)據量較小的簡單操作則由客戶端直接完成.能夠靈活高效地尋求計算負荷和網絡流量負載在服務器端和客戶端的合理分配.

表1 高壓GIS與低壓GIS的比較

b.3層結構的系統(tǒng)核心層.減少服務器負擔，并且通過服務器負載均衡的技術解決多用戶同時運行的瓶頸問題，整個系統(tǒng)在Internet/Intranet和網絡數(shù)據庫上完成，保證數(shù)據的唯一性和一致性.

c.簡單的操作系統(tǒng).用戶只要經過簡單的培訓就可完成系統(tǒng)的所有操作，降低系統(tǒng)維護的復雜程度.

d.基于MVC架構.以IIS為基礎的 ASP系統(tǒng)服務器端使用 VBScript腳本語言，客戶端使用JavaScript腳本語言，基于AJAX框架.

e.基于GIS的低壓理論線損計算.可以根據圖形拓撲關系和低壓MIS數(shù)據進行低壓理論線損計算.以精確的GIS數(shù)據做支持，使低壓理論線損計算更加準確［7－8］.

f.圖形數(shù)據和屬性數(shù)據一體化存儲.確保快速查詢等操作速度，避免計算機受到病毒破壞或其它故障造成圖形數(shù)據和屬性數(shù)據不一致的問題.數(shù)據庫一體化，提供通用數(shù)據接口，保證數(shù)據共享.

g.一體化人機界面.提供友好的、人性化人機界面，所有菜單格式和圖形界面格調統(tǒng)一規(guī)范.自定義各種設備的圖形符號，豐富且人性化的視圖導航工具，簡單易用的圖形繪制功能，靈活實用的圖形編輯功能，完善的權限管理和統(tǒng)計功能.

2.2 系統(tǒng)開發(fā)模式

針對縣級供電企業(yè)對低壓地理信息系統(tǒng)的功能要求及其所具備的條件，在比較了B/S和C/S兩種開發(fā)模式的基礎上(見表2)，擬采用基于B/S模式的低壓地理信息系統(tǒng).這樣既可以降低硬件資源購買及軟件開發(fā)的費用，又可以降低后期維護的費用，工作人員可以在任何時間和地點登陸地理信息系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了實時操作的功能.

表2 C/S與B/S架構優(yōu)劣比較

2.3 低壓地理信息系統(tǒng)功能結構

系統(tǒng)結構如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)功能圖

3 低壓地理信息系統(tǒng)的主要模塊設計

3.1 低壓GIS管理

利用全球衛(wèi)星定位設備采集低壓配電網中的變壓器、桿塔和表箱的地理位置，在圖2所示的矢量化電子地圖背景上自動繪制出配電線路和接戶線走向，形成低壓配電網全方位管理的可視化工作平臺.

圖2 地圖顯示

3.2 低壓設備管理

依托該工作平臺，以直觀可視的方式對低壓配電網和低壓設備進行管理，將極大地提高供電企業(yè)的管理水平和工作效率.另外，低壓GIS通過共享MIS數(shù)據，可以實現(xiàn)對低壓電力客戶的可視化查詢.

3.3 低壓設備物資管理

供電企業(yè)的管理過程同時也是各種電力物資的消耗過程，物資儲備會占用大量資金.另外，由于物資供應渠道多，物資品種規(guī)格又千變萬化，建立物資管理信息系統(tǒng)非常必要，也是當務之急.本系統(tǒng)可以使農電物資的申請、審批、使用、回收等環(huán)節(jié)均實行統(tǒng)一規(guī)劃管理，提高了管理的透明度，彌補了原有人工統(tǒng)計的疏漏，提高了經濟效益.

3.4 低壓線損計算

以低壓GIS中形成的配電網拓撲關系為基礎，結合各用戶的用電量就可以對配電區(qū)的理論線損率進行準確計算，為降損節(jié)能管理工作提供科學依據.

4 結語

結合縣級供電企業(yè)的需求實際，運用地理信息技術和軟件開發(fā)技術，開發(fā)了適用于縣級供電企業(yè)的低壓配電網GIS全方位管理的可視化工作平臺，技術先進，系統(tǒng)功能設計合理，性價比高，具有系統(tǒng)定制能力和二次開發(fā)能力，安全可靠，為實現(xiàn)縣級供電企業(yè)的現(xiàn)代化管理打下了夯實的基礎.

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［4］劉秀玲，陳超英.配電網地理信息系統(tǒng)數(shù)據庫設計與圖形繪制［J］.電力系統(tǒng)自動化，2001，25(10):6 －8.

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