基于GIS的数字化电网地理信息系统应用平台

　　数字化电网就是借助遥测、遥信、遥控、遥调、遥视和3S技术（GPS、GIS、RS）等手段采集基础数据，通过数字微波、超短波、光缆、卫星等快捷传输方式，构建数字化数据库平台和虚拟环境，在这一平台和环境中，以系统软件和数学模型对电力系统运行方案进行模拟、分析和研究，提供决策支持，增强决策的科学性和预见性。

　　数字化电网是面向电网，提供“网络化、系统化、实时化、专业化、智能化、个性化”的全新体系架构，是信息技术、管理科学、人工智能、电力系统最新研究成果等多学科综合的产物，是建设和管理现代电网不可或缺的必备的基础条件，是实现生产调度科学化、经营决策数字化、客户服务专业化的必备基础。

　　华北数字化电网是根据华北电网有限责任公司建设“一强三优”现代公司的战略目标，贯彻实施“以信息化带动生产自动化，促进企业管理现代化”战略思想，分专业、分阶段逐步实施的。首先实施的华北数字化电网500千伏生产管理信息系统是数字化电网建设的关键试点项目，它覆盖了华北网公司500千伏生产作业与管理过程的所有关键业务，以“全局化视角、专业化操作达到集成化应用、智能化决策”，最终达到“全网可观测、全局可掌管、全程可监控”的目标。

　　2 系统建设要求

　　华北数字化电网500千伏生产管理信息系统是一个全网统一的、垂直一体化的生产管理信息系统。建设过程中遵循“总体规划，整合资源；统一标准，突出重点；安全可靠，务求实效”的工作原则，体现“垂直一体化管理理念”和“大集中设计思想”：一是从业务上进行全网生产管理系统的统一规范、统一标准和统一实施；二是在系统结构上全网共享一套软硬件平台，采用统一标准的技术架构；三是业务数据集中在网公司统一处理、存储和管理。

　　该系统覆盖企业生产作业与管理过程的所有关键业务，全面实现无纸化、流程化、网络化，以便于加强日常生产运行的规范化管理，满足企业提升生产管理水平的需要。

　　华北数字化电网500千伏生产管理信息系统由两部分组成：一是覆盖所有生产业务的管理信息系统-MIS，二是覆盖三维和二维电网空间信息的地理信息系统-GIS。MIS部分采用Oracle的eBS套装软件定制开发，GIS部分采用ESRI的ArcGIS为基础平台。由于把GIS系统从业务系统中剥离出来，使GIS平台不仅成为系统应用的核心基础平台，同时也成为系统应用的一个展现和操作的中心。

　　基于以上原因，我们确定了地理信息系统（GIS）部分的建设目标：为打造数字化电网下的国内一流的生产管理信息系统提供全面的、直观的可视化应用平台；为生产管理信息系统MIS部分提供高效的全方位GIS服务，包括二维和三维GIS服务；为面向生产一线、面向生产管理、面向指挥决策的管理系统提供可视化的分析工具；为今后在GIS平台上实现高效的事故影响分析、理论线损分析、电网规划等辅助决策分析奠定基础。

　　3 总体设计

　　随着华北电网有限公司改革的深入和新的战略目标的定位，对原有的业务需求和流程都需要适度调整，统一到新的管理目标之下。根据新的管理理念构建管理系统，新的生产管理信息系统主要体现大集中的思想和垂直一体化管理思路，实现职能管理向流程管理转变，所有主要业务都在监管之下。

　　基于此思路，我们提出的总体方案为：

　　1)全网标准规范业务在数据中心应用服务主机集中处理，数据在数据中心数据库集中存储，建立全网一致、统一的标准流程处理模型，规范管理业务，增加全系统可维护性，加强对宏观指导和过程控制，实现一体化、专业化和集约化管理；

　　2)建立GIS和标准业务处理平台关联，在GIS中可以调用业务引擎，进行适当的业务流程处理。

　　3)开放中间业务接入平台，允许各个超高压公司和变电站接入自己特殊的需求，特殊的需求通过这个公用的业务接入平台，实现和数据中心的交互。特别是满足现阶段委托运行的线路和变电站的管理。
 

　　图1 大集中模式下总体结构图

　　这样的方案主要基于以下的考虑：

　　1)大集中系统连接电网公司和超高压公司主干网，为信息存储、交换、共享、处理、分析的基础平台。对于降低总体成本，增强系统的安全性都有重要意义。

　　2)数据中心的建成，不仅可为电网公司领导决策及时提供准确的信息，为总部职能部门实行扁平化管理提供信息化支撑，加快电网公司总部与各超高压公司之间、总部职能部门之间的信息交换速度，促进信息充分共享，还可高效地满足电网公司内、外各方对信息的需求。

　　3)实现大集中建设，对于推动全网规范化管理和标准化作业，理顺管理流程，提高沟通与协作，提高公司管理效益，促进公司整体目标的实现有很大的益处。

　　4)GIS平台和J2EE标准业务处理平台结合，在GIS地图中可以进行业务处理，利用J2EE提供的业务流程模型，建设基于图形化可视化的业务处理。同时对某些不包括图形信息的业务直接通过WEB服务展现。

　　5)由于各个线路和变电站有自己的特殊性，一些局部业务由于不具有普遍性，很难包容在统一的版本中（例如特殊检测装置的接口、不同仪器设备的接口、目前电网公司直接管理和委托运行的不同管理环节），这部分业务通过中间业务平台接入，实现和集中综合业务的集成。

　　4 系统技术路线

　　4.1 基于GIS的应用平台

　　空间数据是电力企业应用的核心，在这个核心的基础上，能够方便地搭建新的应用、能够完美地集成和发展既有的应用。因此，作为吞吐海量数据信息的GIS系统不仅仅在于使电力企业拥有一个用于地图维护的GIS配置，更重要的在于能为电力企业提供一个基础应用平台。GIS应用平台所具有的良好的开放性和拓展性，不但可以无缝集成现有的SCADA、用电营销系统、MIS、ERP等应用，保护现有的投资和成果，还可以完美集成电力企业可能不断涌现出的新的应用。

　　在华北数字化电网500千伏生产管理信息系统中，GIS平台不仅是系统应用的核心基础平台，同时也是系统应用的一个展现和操作的中心，贯穿了整个应用层。在J2EE企业应用框架下，基于SOA架构实现GIS系统与MIS系统和其它应用系统的完美集成。
 

　　图2 二维GIS界面
 

　　图3 三维线路
 

　　图4 三维变电站

　　4.2 GIS与MIS的应用集成

　　1)华北数字化电网500千伏生产管理信息系统采用GIS与MIS融合的建设模式；

　　2)整个系统（GIS与MIS）基于J2EE企业应用平台，在华北电网网络资源的基础上，采用统一的数据库平台（Oracle），通过GIS与MIS图数一体化的设计，实现了硬件平台与数据的集成；

　　3)整个系统基于SOA架构，通过Web服务的方式实现GIS与MIS应用接口和业务的集成；

　　4)通过企业门户实现GIS与MIS界面集成。
 

　　图5 关联MIS信息

　　4.3 GIS与其它系统的应用集成

　　1)与GIS相关的其他业务系统包括：雷电定位系统、污区分布监测系统；

　　2)如果目前遗留业务系统对外也暴露基于SOA的Web服务，则GIS可以通过Web服务的方式方便的调用。

　　3)考虑到目前遗留业务系统部分还是基于C/S两层结构，业务逻辑分散在客户端和数据服务端，首先需要剥离业务逻辑（即抽取业务接口模型或定义），并对该业务逻辑或接口进行封装，并提供网络访问接口；然后根据遗留业务系统展现的网络访问接口，GIS系统通过构建JCA Adapter，实现与遗留系统的连接，进行数据转换等相关业务操作。

　　5 总结与展望

　　华北数字化500千伏生产管理信息系统是三维GIS在电网中较成功应用的案例之一，ArcGIS的二维、三维解决方案为系统了一个优秀的可视化的应用平台，随着华北数字化电网建设的深入，GIS的平台性将更加凸现。