供电企业配网管理GIS系统的构建

1　构建供电企业配网管理GIS系统的必要性

　　现有的配网运行管理手段已经无法适应现代化城市配网建设和发展需要的现状。为进一步满足广大用户对供电可靠性、电能质量和服务质量的要求，以及作为供电企业自身提高企业的经济效益的需要，在加大城市配网建设力度的同时，迫切需要采用现代化的技术与管理手段来规划，管理好城市配网。另外，随着电力系统机构改革的实施，供电部门职能随之发生很大的变化，管理体制和机构设置都要适应市场的要求，因此改变管理模式、优化机构与合理配置人员已经成为改革的必然。而要实现这一历史性的突破，就需要依靠信息技术为代表的高新技术在电力工业部门中的广泛应用。?
　　采用先进的地理信息系统(GIS)技术研制开发供电企业配网管理地理信息系统，是供电企业实施对城市10 kV配网至200 V接户线及用户综合管理的有效突破口。这一系统的实施对提高供电企业的管理素质和劳动生产率，对提高供电的可靠性，对加强电力市场建设和健全用户服务体系，实施机构改革都具有重要的意义。?

2　供电企业配网管理GIS系统总体方案设计?

2.1　基本设计概念和处理流程?
　　供电企业配网管理GIS系统是建立在空间数据库、属性数据库和其他应用系统数据库之上的公共基础平台，以常州供电公司GIS系统为例，系统为基于AM/FM/GIS的配电网管理信息系统。系统分为两部分：①为全功能的基于Arc/Info Desktop上开发的配网管理信息系统；②具备各种查询功能的基于MapObjects上开发的信息查询系统。二者共享同一个后台GIS数据库。信息处理流程见图1^［２］。

图1　信息处理流程

2.2　硬件体系结构?
　　系统采用主服务器、备份服务器和配置服务器做为服务端，通过100 M以太网络与各个部门连接，系统与负荷管理中心、营销管理、调度中心和配网自动化系统数据库连接。整个系统采用客户/服务器体系结构的方式建立，见图2。

图2　GIS系统硬件体系结构图

2.3　软件体系结构?
　　系统采用客户/服务器体系结构，服务端采用ArcSDE管理GIS图形数据，属性数据由DB2数据库管理，图形数据和属性数据都存放在DB2中。系统通过配置服务器对客户端进行角色配置和系统升级。在客户端，只安装主控程序，该程序从配置服务器上下载角色文件，对系统客户端进行配置，在系统管理模块中建立用户角色脚本。每次用户登陆系统后，主控程序自动与配置服务器通讯，检查系统版本，更新系统。?
　　客户端系统从系统平台上讲分为两种：①基于Arc/Info的全功能模块；②基于MapObjects的查询浏览模块。两者都通过ArcSDE访问GIS数据库。其他属性信息通过BDE直接与DB2连接。系统结构图见图3。

图3　GIS系统软件体系结构图

2.4　功能体系结构?
　　配网管理GIS系统的构建是一个长期的过程，主要分为三个阶段：?
2.4.1　GIS公用基础平台建设?
　　由于电力生产信息是以地理图形、电网逻辑图形、文字及数据信息来描述的，因而GIS公用基础平台必须具备在地理图形信息辅助下的智能化图形管理及与配网图形信息耦合的设备管理等功能，具体来说就是建设一个基于分布式图形处理技术的分布式配网生产信息综合管理系统。?
　　GIS公用平台建设阶段的主要任务就是以1∶500的基础地理背景数据为基础，融合其他多种比例的地理数据来管理城市配网中不同电压等级的设备图形数据和台帐数据，实现快速高效地输入和更新配网图形数据和台帐数据，同时能够根据资产和管理的划分对输入的大量数据进行维护，确保各种数据的完整性和正确性。主要包括地理图编辑、图元编辑、站所图编辑、单线图编辑等基础模块，以及与调度SCADA、DMS、负控、客户服务中心、营销管理、电能量计费等系统的接口模块。?
2.4.2　GIS专业应用系统建设?
　　专业应用系统建设阶段的主要任务是在GIS基础平台基本建成的前提下，统一管理和协调管理信息、实时信息等配网数据信息，建立相关的专业应用，并将这些专业应用正确部署到各个专业部门。?
　　配网数据信息中管理信息^［３］包括用户信息、设备信息、线路信息、检修信息、巡视信息、勘察信息、报修信息、图纸信息、模拟操作、通讯信息等内容；实时信息包括SCADA、DMS、集抄信息、负控信息、综合测试仪等内容，基于上述数据的采集、处理与分析，专业应用系统建设阶段将建成配网运行与检修管理、配网两票管理、配电资产管理、工程辅助设计、概预算管理、调度管理、电力通讯管理等专业系统。?
2.4.3　GIS高级应用与辅助决策系统建设?
　　高级应用与辅助决策系统建设阶段的主要任务是统一管理和协调规划预报信息、理论计算信息等配网数据信息，建立基于GIS的高级应用，为优化管理和决策提供技术支持手段。?
　　配网数据信息中理论计算信息包括在线潮流计算、理论线损计算等内容；规划预报信息包括电网规划、负荷预计等内容。基于上述数据的采集、处理与分析，高级应用与辅助决策系统建设阶段将建成基于图形的理论线损计算、潮流计算和经济调度功能、可靠性基础数据统计、故障推断分析、停电模拟运行分析等高级应用及辅助决策系统。?
　　系统建成后，功能体系结构图见图4。?

3　系统实施及效果?

3.1　正确把握系统实施过程中的关键问题?
3.1.1　系统建设必须统一规划，分步实施?
　　供电企业GIS系统的建设应该遵循软件工程学原理，自顶而下设计、自下而上实施，做到统一规划、分步实施。?
　　随着信息技术的发展，应用水平不断提高，企业对信息技术基础结构的要求也越来越高，用户希望改进业务流程、提高操作灵活性和方便性，在企业内部更加有效地传递和共享信息。配电网地理信息系统作为一种在电力系统应用的新信息技术，在需求的确定、系统建模等方面，基本无固定的标准可参考，具有一定的难度，尤其在较早实施的单位，在业务流程的完善重组、需求的分析确定是一个带有探索性的长期过程，更需要制定合理、科学的GIS建设和应用规划，在统一规划下分步实施。?
3.1.2　建设GIS基础平台是一个系统工程?
　　建设GIS基础平台是一个系统工程，它涉及到很多的业务部门，贯穿了供电部门的大部分业务，涉及到多种交叉技术，并需要各业务部门的通力配合。供电企业在构建配网管理GIS系统时，应制定配套的规章制度，明确项目主管领导、主管部门、配合部门、实施部门，对实施过程中出现的问题和困难及时协调解决，方能确保系统建设的顺利进行。?

图4　GIS系统功能体系结构图?

3.1.3　系统建设要着力推动实用化?
　　要成功地开发并应用GIS系统，要充分调动使用者的积极性，使之积极参与，开发者应不断听取应用者的业务需求，努力提高系统的实用性和方便性，并通过实用化，减轻配电、营销部门的管理和生产人员的工作强度，提高工作效率，使系统易于被应用者接受，并使系统的开发应用进入良性循环。?
3.1.4　数据是GIS系统的基础?
　　GIS系统中基础数据包括地理数据和电网数据两部分，GIS功能的强弱取决于数据建设的水平。?
　　(1) 电子地图数据完整和准确是一个重要基础。电子地图是GIS系统的基础，由于在城市信息化程度尚不是很高的情况下，市政测绘部门尚不能提供完整和实时的城市电子地图，给GIS基础平台的实用化和推广应用带来一定的困难。为弥补电子地图的不足，可以采用地理图编辑器，用手持GPS(卫星定位)、CAD图纸导入、1 m 的卫星照片的导入等手段来解决地理图更新的问题。?
　　(2) 电网数据工程的建设是难点。国内许多GIS应用系统失败的原因很大程度上和数据工程有关。数据工程不但需要一定的资金投入，更需要强有力的领导去组织协调，需要配套的系统运行维护制度去保障，需要常年累月的坚持下去，数据工程的成功，GIS系统的建设也就成功了一半。?
3.2　实施效果
　　常州供电公司配网管理GIS系统经过3年的认真建设，已完成第一阶段的工作，基本建成GIS系统基础平台，完成与调度SCADA、负荷管理等实时系统的接口工作，其中站所图管理等功能已开始单轨使用，正在进行第二阶段专业应用系统的建设工作。 ?
　　常州供电公司配网管理GIS系统涵盖了城配电网管理的各个基础环节，系统主要功能覆盖了供电公司的配电工区、营销部、信息中心等有关部门。该系统的实施改变了城市配电网管理手段，摆脱了传统的管理模式，增强了系统的可视化程度，提高了工作效率和管理效率，并为不同部门之间的管理、信息交换提供了统一的数据标准与规范。同时该系统利用GIS平台，设计了与各种应用系统之间接口，提供了大量的标准DLL/COM接口，用户可以通过接口规范方便地在系统中挂接应用功能，为将来在GIS应用平台基础上开发实施更广泛的高级专业应用软件奠定了坚实的基础。系统充分利用计算机网络和大型数据库平台，实现生产、运行、控制的高效、规范化管理，为配电网生产管理提供了很好的技术手段，同时也为下一步应用开发提供了一套开放的、标准的技术支持平台。?

4　结束语?

　　随着电力需求迅速增长，面对越来越先进、复杂的配网设备、时刻变化的负荷信息、不断变迁的城市道路和建筑，融地理图形信息辅助下的智能化图形管理及与配网图形信息耦合的设备管理为一体的配网管理GIS系统必将得到越来越广泛的应用。

5　参考文献?

　　［1］　陈述彭，鲁学军，周成虎?地理信息系统导论?北京：科学出版社,1999??
　　［2］　黄杏元，汤勤?地理信息系统?北京：高等教育出版社,1989??
　　［3］　孙成宝，李广译?配电网实用技术?北京：中国电力出版社,1998