基于地理信息系統(tǒng)的電網規(guī)劃圖形分層解決方案

廖振朝　莫穗江　左樞明

摘 要：城市是電力系統(tǒng)的主要負荷中心，城市電網運作是否良好取決于城市電網的規(guī)劃與建設是否科學，是否經濟合理，對于固定資產額巨大的供電企業(yè)而言，城網規(guī)劃工作在供電企業(yè)的生存與發(fā)展中始終起著決定性的作用。如何不斷提高規(guī)劃方案科學性、準確性和經濟性，滿足經濟結構向高科技和高附加值轉型和城市現代化發(fā)展的需要，是目前供電企業(yè)的重大課題和任務。本文結合廣東電網公司江門供電局的信息化特點，參考國內外領先供電企業(yè)的電網規(guī)劃業(yè)務流程和理念，以目前江門地理信息平臺為基礎，提出了基于江門地理信息平臺的電網規(guī)劃圖形分層的輔助規(guī)劃方案模式。本文在闡述其建設的背景和必要性同時，分析其建設的目標，并給出其建設的方法和路徑。

關鍵詞：電網規(guī)劃；地理信息系統(tǒng)；電子圖紙繪制

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

1.項目背景與目標

電網規(guī)劃是電網發(fā)展能力的重要組成部分，是保證電網結構合理的關鍵環(huán)節(jié)，好的規(guī)劃是最大的經濟，電網企業(yè)是投資密集型企業(yè)，規(guī)劃的優(yōu)化程度提高，將產生巨大的經濟效益。配電網變化頻繁，每日產生大量的信息，由于規(guī)劃人員無法像計算機一樣具有大量的計算能力來求解規(guī)劃的優(yōu)化模型、記憶大容量的關系型數據，且目前通過計算機獲得的優(yōu)化結果無法清楚地考慮線路約束和地理環(huán)境限制，因此現有的手段工作量比較大，獲得的規(guī)劃方案可能存在可行性問題，或者優(yōu)化程度不高。

通過建設基于地理信息平臺的電網規(guī)劃圖形分層系統(tǒng)，在地理信息、電力設備分布和網架接線現狀信息平臺基礎上，構筑電網規(guī)劃輔助支持軟件平臺，利用GIS可視化的優(yōu)越性不但實現“規(guī)劃信息一張圖”，結合GIS的空間分析、多源數據集成、海量數據存儲和拓撲分析的應用，為配網規(guī)劃方案設計提供輔助分析工具優(yōu)化規(guī)劃流程，創(chuàng)新形式、整合資源，有助于提升電網規(guī)劃決策的科學性、規(guī)范性，提升供電可靠性，保證電網規(guī)劃經濟、可行，保證電網安全、可靠，實現電網優(yōu)化的發(fā)展目標均具有重要的意義。

1.1 研究背景。江門供電局是廣東電網公司直屬國有大型一類供電企業(yè)，供電面積9600平方公里，共有供電客戶211萬戶。在“十二五”期間，江門供電局的信息化建設穩(wěn)步推進，成績顯著，但與國內領先的地市級電力企業(yè)相比還存在較大差距。

為滿足精益化管理、綠色電網的發(fā)展對信息化需求不斷增大的需要，針對目前電網規(guī)劃工作中存在的問題，從“提高規(guī)劃決策工作效率”的核心價值理念出發(fā)。通過基于江門國土資源管理局的半開放性數字江門地理信息平臺進行開發(fā)，構建統(tǒng)一的基于GIS的電網規(guī)劃可視化輔助支持工作界面，整合各層級電網元件，為電網規(guī)劃數據提供接口資源；結合GIS矢量圖和2000∶1地理影像圖，統(tǒng)一規(guī)劃電子圖形繪制形式，實現多圖互動，提升圖形精度，提高規(guī)劃決策工作效率。

1.2 現狀及問題。在電網規(guī)劃工作中，各電壓層級、各縣區(qū)局均應用不同的圖形界面進行電子圖紙繪制。有應用google地球軟件繪制，有應用AutoCAD（配合航拍圖或萬分之一矢量圖）繪制。對我局來說，目前影響電網規(guī)劃工作主要有以下幾點：

（1）電網規(guī)劃應用外國軟件引擎內帶來一定的數據涉密擔憂。

（2）圖形界面的不統(tǒng)一造成坐標統(tǒng)一，比例不統(tǒng)一，數據集成困難，電網規(guī)劃層間協(xié)同難度加大，橫向協(xié)作容易出現信息錯位。

1.3 建設目標。本項目結合配網信息化建設情況，為提高配網規(guī)劃效率，減輕工作量，通過建立基于江門地理信息平臺、打通配網規(guī)劃相關的各專業(yè)系統(tǒng)信息壁壘，實現配網地理信息、網絡拓撲信息、配網運行信息、客戶營銷信息的有機融合。在規(guī)劃方法研究基礎上，構建面向配網規(guī)劃決策的配網多源信息綜合分析可視化展示平臺，實現面向配網規(guī)劃的多源信息的高效融合和集中展示，有效提升配網規(guī)劃決策的信息化水平和配網規(guī)劃質量。項目具體圍繞以下建設目標開展工作：（1）國土部門的地理信息平臺是一個國內半開放平臺，由國土部門加密共享形式對各個部門進行地理信息開放，可自己開發(fā)圖形界面，數據不需進行外部上傳，數據保密有保障。（2）基于地理信息平臺，構建統(tǒng)一的電網規(guī)劃可視化GIS工作界面，整合各層級電網元件，為電網規(guī)劃數據提供接口資源。（3）結合GIS矢量圖和2000∶1地理影像圖，統(tǒng)一規(guī)劃電子圖形繪制形式，實現多圖互動，提升圖形精度，提高規(guī)劃決策工作效率。

2.系統(tǒng)技術架構

2.1 設計準則。利用GIS技術，將地理信息與規(guī)劃數據相結合，實現對海量空間數據的有效管理，進而實現科學地進行電網規(guī)劃決策，系統(tǒng)設計時參考以下的原則：（1）GIS為規(guī)劃展示基礎，所有規(guī)劃工作都可以在GIS的支持下完成，電力元素等都顯示在GIS平臺中。（2）支持電網規(guī)劃的電子圖紙繪制及分層功能。（3）具有良好的可擴展性，能夠以無縫方式集成其他業(yè)務功能等。

2.2 系統(tǒng)架構。系統(tǒng)整體設計實現采用JavaEE技術架構，運用輕量級的技術框架進行實現，整體上是多層架構的B/S系統(tǒng)。同時系統(tǒng)的模型基礎和展現應用平臺是基于WebGIS平臺技術展現電網各個元件信息、電網規(guī)劃設計方案等相關信息。

系統(tǒng)從邏輯上分為多個技術層面：（1）模型層：模型層用來表達電網拓撲模型，是與實現無關的描述，由GIS平臺管理拓撲連接關系，并為實時數據庫，應用數據庫和數據服務平臺共享。（2）數據層：數據層包括關系型數據和實時數據兩部分。（3）平臺層：平臺層主要是采用的WEBGIS平臺，提供應用程序編程接口API，方便上層開發(fā)。（4）應用層：數據庫表在設計時面向應用主題進行分析，并基于基礎數據和集成數據建立數據分析功能，為大量的業(yè)務分析提供服務。（5）表現層：系統(tǒng)的主界面采用瀏覽器，所有功能都在GIS上實現和展現。

3.系統(tǒng)功能設計

3.1 基于GIS的電網數據管理。系統(tǒng)集成江門地理信息平臺的地形數據地圖，并與設備拓撲關系數據，構建了統(tǒng)一的電網規(guī)劃可視化GIS工作界面，整合各層級電網元件，為電網規(guī)劃數據提供接口資源。

3.2 電網圖層管理。為了更合理高效的組織圖層，便于管理和查看，系統(tǒng)設計了如下的圖層管理體系：運行體系、在建體系、近期規(guī)劃體系、中期規(guī)劃體系、遠期規(guī)劃體系。每一類別體系都存儲3種類型的電網要素信息，并對每個類型管理期各個版本的數據。

3.3 規(guī)劃電子圖紙繪制。結合GIS矢量圖和地理影像圖，通過多種方式進行電網規(guī)劃設計方案的電子圖紙繪制，實現多圖互動，提升圖形精度。系統(tǒng)可提供兩種錄入模式：（1）絕對坐標模式：通過輸入絕對坐標的方式錄入電網要素，包括變電站、線路、變壓器等要素的空間信息和屬性信息。（2）地圖描繪模式：通過在地圖上描繪點，把規(guī)劃設計方案繪制到平臺上，這種模式直觀、操作方便，也適用于電網要素的選址討論，并且系統(tǒng)地對每種方案進行評估預測分析，可判斷規(guī)劃的合理性，經過不斷地修改，即可得到最優(yōu)的規(guī)劃方案。

3.4 規(guī)劃方案對比。規(guī)劃方案對比是實現不同規(guī)劃方案之間技術經濟性的比較，客觀反映出規(guī)劃方案的優(yōu)劣及可行性。對比內容包括不同方案之間電網規(guī)模、技術參數、設備投資估算、供電可靠性等方面的比較。規(guī)劃人員從規(guī)劃方案的縱向對比中得到規(guī)范項目的可行性，從橫向對比中得到不同方案之間的優(yōu)劣。該功能能夠輔助規(guī)劃人員進行規(guī)劃方案的決策，減輕規(guī)劃人員工作負擔，提高規(guī)劃科學性。

結語

通過對電網規(guī)劃圖形設計需求及特點的分析，設計了適合電網規(guī)劃圖形設計的GIS平臺系統(tǒng)?？梢杂行У剌o助電網規(guī)劃人員的規(guī)劃工作，使規(guī)劃工作更具科學性、高效性。該系統(tǒng)具有以下顯著特點：

（1）有效提升配網規(guī)劃決策的信息化水平和配網規(guī)劃質量。

（2）建立了基于GIS的統(tǒng)一電網規(guī)劃電子圖紙繪制設計平臺。

（3）實現多圖層互動設計，包括：地形數據地圖、電網元件信息及電網規(guī)劃各版本的圖層。

（4）提高規(guī)劃日常管理水平。提供規(guī)劃方案對比分析、規(guī)劃報告自動生成等實用化功能，大大提高了工作效率，滿足規(guī)劃人員日常使用的要求。

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