GIS让电网更加智能

 

　　目前，电力系统向高度信息化、自动化的方向发展，电网规模日益扩大，需要管理庞大的电力设备设施数据、用户数据、规划数据等。并且，随着电网互联技术的发展，导致电力系统地域扩大，规划选址、经济运行等诸多因素都与地理信息系统有关，电力GIS的特点在于以地理信息为背景，将图形和数据库相结合来描述和管理各种电力设备的参数属性以及电网内的运行控制信息。

 

　　GIS技术从九十年代开始应用于电力行业，目前，GIS广泛应用于电网企业的发电、输电、变电、配电、调度、营销、通信等各个环节。主要用途是实现电网资源管理、电网的图形化展示与结构化管理。简单来说，电网资源管理是指将电网设施设备进行高精度建模仿真，高速浏览三维数据，并将电力设备丰富的属性信息包括基础地理信息、自然环境信息、电力设备设施信息、电网运行状态信息等集成到系统中，为电网设施设备的管理减少外业作业量，提高管理效率，实现电力工程的智能化管理。图形化展示是在GIS系统中将电网设施、运行信息、空间位置、实时信息、监测信息、用电信息等综合展现。结构化管理则是在GIS系统中根据电网的空间位置信息构建的电网拓扑关系从不同角度来做电网的运行分析计算，为电网的建设以及运行管理提供辅助决策。

 

　　与国外主要面对用户、更强调终端不同的是，国内将GIS在电力中的应用提高到一个新的高度，从电网的各个环节强调大联网。目前，国内企业主要在电网规划、设计、生产、应急救灾、抢险救灾等应用GIS。尤其是在应急救灾的应用上比较成熟。

 

　　我国发生的自然灾害种类繁多，可靠的电力供应是抗灾救灾的重要保证。然而在突发的自然灾害中，电网往往首当其冲遭受损毁。而输、变电力设备的监控、自动化信息展示等功能通常是由不同的系统实现。在实际的电力生产活动中需要有统一的平台来集中展示和查阅这些信息。特别是在应急指挥过程中，指挥人员希望了解各方面的信息，以便于决策。但这些信息比较分散，且不易组织，这给应急指挥带来不便。电网应急指挥管理系统作为统一的展示平台，将监控、自动化等信息在平台上集中展示，这些分散的信息就被有机地组织在一起，方便了应急指挥领导小组对信息的查阅和使用。

 

　　电网应急指挥管理系统从三个部分运行：

 

　　在线监测和预警

 

　　很多电力设备，输送电设备如变电站、杆塔或是线路都装有监测设备，以监测电力设备是否正常工作。系统把这些监测设备在终端集成起来，所监测的数据可以反映到三维系统中，在后台可以看到几千条电网的运行情况，监测电力异常情况或需要预警的情况。

 

　　预先做出应急预案

 

　　事故发生时，电网的设备以及各个设备的运行状态、各个储备公司的物资储备情况、电力储备公司离事故点的距离、是否满足本公司需要及将物资调度到事故点，电网应急指挥管理系统可以对这些情况做出预案。一旦出现事故，可以及时调配物资。同时，在作出应急预案时，也可以进行基于GIS的最短路径分析。

 

　　救灾选线

 

　　2010年辽宁某地山区发生水灾，道路及线路被大水冲断。给无人机拍摄线路中断情况造成困难。人们通过电网应急指挥管理系统针对当时情况做出无人机最佳飞行的三维线路，并把数据输导到无人机的控制系统里，无人机根据做出的三维线路，飞到受灾地拍摄线路中断情况，并反馈到救灾小组。

 

　　电力行业标准缺失

 

　　北京国遥新天地事业部开发部经理胡天硕告诉笔者，目前，GIS广泛应用于电网企业的发电、输电、变电、配电、调度、营销和通信等各个环节。然而GIS在这些环节的发展程度是不一样的，例如GIS在线路设计、送电和巡检发展很成熟，解决方案也相对较多，在其他环节上的发展可能相对较慢。因此，在整个电力行业内部还没有统一的行业标准，即没有标准的电力GIS平台。

 

　　电力GIS的目标是建成一个空间信息服务共享平台，为生产、营销、调度、规划、基建、设计等业务部门提供空间数据服务。电力GIS的标准化可以分两个层次理解，一是狭义的标准化，其内容包括数据、数据交换、数据库转换、图形、软件等方面的标准，即主要包括空间数据标准和信息技术标准两个方面。二是广义的标准化，内容更加广泛，包括算法、行业标准等方面的内容。所谓的标准的电力GIS平台拥有确定的格式、架构和质量标准，不论是国内外还是二维三维平台都可以进入到这个标准中。标准电力GIS平台的建立有利于节省费用，提高效率，方便应用，而且可以大大提高电力GIS系统的可移值性、可操作性和可伸缩性。

 

　　针对目前存在的问题，国家电网公司于2006年提出了在全系统实施“SG186工程”的规划，推进标准电力GIS的平台建设。

 

　　电网GIS空间信息服务平台正在推进

 

　　随着SG186工程建设的推进，以及相关业务应用对电网空间信息应用的迫切需求，统一的空间信息共享平台的建设变得越来越迫切，为满足各类业务应用的需求，国家电网公司确定了电网GIS空间信息服务平台建设思路和方案，将电网GIS空间信息服务平台(以下简称“电网GIS平台”)定位为构建在“SG186”一体化平台之内的企业级公共空间信息服务平台。

 

　　2009年6月，国家电网正式启动“电网空间信息服务平台(GIS)建设研究和实施”项目，并列入了2010年国家电网公司支撑智能电网信息化第一批项目之一。电网GIS平台是构建在“SG186”工程一体化平台之内的，以电网资源的空间结构及位置信息和图形可视化为核心，以面向服务的架构为各类业务应用，提供电网图形和分析服务的企业级电网空间信息服务平台，进行基础图形管理、电网资源模型构建、电网专题图管理等，并提供各类电网图形及电网分析服务，与业务应用系统之间以松耦合方式实现相互调用、互为补充，实现电网资源的结构化管理和图形化展现。

 

　　目前，电网GIS空间信息服务平台已完成研发和试点实施阶段，预计到2012年12月，进入维护和高级应用阶段。平台建成后，可以将全区电网结构信息纳入电网空间数据中心的统一管理，形成基础空间数据平台，随时调用、管理;可以在全区形成统一的电网空间基础数据平台，对外提供统一的空间信息服务;可以依托电网空间信息服务平台，按需构建各项专业GIS应用系统。到目前为止，电网GIS空间信息服务平台在华北、北京、天津、上海、浙江、福建进行改造试点，同时，新确立了山西、湖南、河南、辽宁、宁夏五家试点单位，并将逐一上线。

 

　　GIS在智能电网上优势明显

 

　　作为GIS在电力行业中的重要应用，国家电网SG186工程的重要组成部分，智能电网的建设一直是国家和电力企业非常关注的问题。智能电网的特点是“自愈、安全、经济、清洁，能够提供适应未来社会经济发展需要的优质电力与服务”。其中，电网的自愈要求能够实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患;在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生，提升电网运行的可靠性。Esri中国(北京)有限公司电力事业部总监曾林向笔者介绍，GIS系统在这一点的实现上有绝对的技术优势：GIS系统所管理的电网图形本身就具有电网结构信息和电网拓扑信息，并且GIS系统能够提供强大的分析功能，结合运行监控系统的运行数据，可以快速准确的掌握电网运行状态，及时准确的发现故障位置，根据调度规则，可以快速生成电力调度方案，并可以在尽量少的人工干预下，实现动态网架重构，自动修复电网结构。

 

　　GIS技术应用于智能电网有着先天的技术优势，GIS所提供的图形化显示、图形化操作可以直观的将电网结构展现在操作人员眼前，同时操作人员可以直接通过对图形的操作实现与系统的交互。GIS系统所管理的电网数据具有几何级的拓扑关系和电力业务层的电网结构拓扑关系，可以为电网分析功能和其他高级功能提供最为基础的数据支持。

 

　　我国的智能电网研究内容包括综合示范工程、网厂协调、大规模风功率预测及运行控制、输变电设备状态监测、分布式光伏发电接入、智能变电站、配电自动化、智能小区、用电信息采集系统、电力光纤到户、电动汽车充换电设施、智能电网调度等各个领域。

 

　　我国在智能电网地研究方面，处于世界领先地位，但从智能电网的应用建设上来说还处于起步阶段。智能电网的发展是一个系统工程，也面临着很多的挑战，将这些挑战和问题理顺，并逐步解决，也是我国智能电网发展必经的过程。

 

　　此外，北京恒华科技的杨洪波指出，GIS技术在新能源规划和运行的动态拓扑模型和空间分析中将是关键，目前主流的几个GIS平台都存在着一些缺陷，而“十二·五”的新能源建设将为国产GIS平台和应用开发厂商提供广阔的前景和机会。

 

　　三维GIS成发展趋势

 

　　随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求通过真三维空间来处理问题。在应用要求较为强烈的部门如采矿、地质、石油等领域已率先发展专用的具有部分功能的三维GIS。由于二维GIS数据模型与数据结构理论和技术的成熟，图形学理论、数据库理论技术及其它相关计算机技术的进一步发展，加上应用需求的强烈推动，三维GIS的大力研究和加速发展现已成为可能。

 

　　电力三维应用主要是建立逼真的地理模型、建立重要建筑物模型、建立杆塔三维模型库、建立完整的电网模型并加强空间分析功能。三维技术目前在电网规划、输电网在线检测、应急指挥等产品中已经成熟应用。我们相信未来，GIS将发挥自身优势，集成电力的各个系统、各个环节，推动三维GIS的发展。(刘茜茜)