電力地理信息系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電力地理信息系統(tǒng)目錄 TOC o 1-3 h z u 1系統(tǒng)總體分析1.1電力系統(tǒng)簡述 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠輸配電網(wǎng)客戶用電設(shè)備構(gòu)成的總稱。電是商品，它的生產(chǎn)與銷售是在瞬間、在線完成。電力系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)觀點可分為輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)，這些網(wǎng)是由發(fā)電廠、輸電線路（導(dǎo)線、桿塔等）、變電站、配電線路（導(dǎo)線、桿塔、配電變壓器、線路開關(guān)、箱式變、開閉所/小區(qū)變等）構(gòu)成。電網(wǎng)的建設(shè)總是基于特定的地理環(huán)境。1.2系統(tǒng)建設(shè)的目的和意義 隨著人類社會發(fā)展需要，電力網(wǎng)建設(shè)越來越復(fù)雜。電力網(wǎng)建設(shè)過程所要

2、考慮的因素越來越多，運用傳統(tǒng)的設(shè)計、運行、維護(hù)、管理手段已不能滿足需要。同時，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，各種大型及民用用電設(shè)備對電力系統(tǒng)的依賴性越來越大，要求越來越高，與現(xiàn)有的電網(wǎng)管理與維護(hù)模式的矛盾越來越突出。 電力GIS(地理信息系統(tǒng))融電力系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)圖形處理技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)于一體，它在輸配電管理上的廣泛應(yīng)用,將為輸配電管理帶來質(zhì)的飛躍。 電力GIS在地理信息的基礎(chǔ)上，對設(shè)備和線路進(jìn)行綜合管理，優(yōu)化電網(wǎng)的負(fù)荷分布，及時發(fā)現(xiàn)并輔助排除停電故障，大大減少了客戶的損失。并且可為輸配電網(wǎng)的各項決策提供強(qiáng)有力的幫助。電力GIS在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠大幅度提高勞動效率，減輕勞動

3、強(qiáng)度,使電網(wǎng)的管理、決策科學(xué)化，為事故定位和排除提供有力的支持。 因此，目前國內(nèi)外在電力地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用上均投入巨大的人力和財力。1.2 國內(nèi)目前開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題1.2.1 開發(fā)應(yīng)用平臺現(xiàn)狀 電力GIS開發(fā)應(yīng)用平臺，目前主要選用ARC/INFO和Mapinfo，亦有選用其他平臺，但為數(shù)較少。ARC/INFO平臺多應(yīng)用于輸電網(wǎng)GIS或中心城市的輸配電GIS；Mapinfo平臺多應(yīng)用于中小城市電力GIS。1.2.2 存在問題開發(fā)應(yīng)用深度不夠。主要表現(xiàn)為：多以平面地理信息加輸配電網(wǎng)線路走經(jīng)和輸配電設(shè)備管理為主，奇少或無進(jìn)行立體的空間應(yīng)用。如結(jié)合GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行線路巡線跟蹤、線路檢修跟

4、蹤、帶電作業(yè)跟蹤、故障搶修車輛或人員跟蹤與調(diào)度、電網(wǎng)規(guī)劃/設(shè)計輔助決策等等。數(shù)據(jù)更新時效性差。系統(tǒng)性差。2 電力GIS框架結(jié)構(gòu) 電力GIS是輸配電管理信息和自動化系統(tǒng)的重要組成部分，其基本功能是完成輸配電網(wǎng)設(shè)施、設(shè)備、運行、維護(hù)的管理，并與SCADA聯(lián)動，實現(xiàn)輸配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的基本處理，更高級的功能則應(yīng)能為輸配電網(wǎng)運行、維護(hù)管理和調(diào)度提供輔助決策依據(jù)。2.1系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)按信息類型和管理方式可分為靜態(tài)管理與動態(tài)管理，其組成如圖2.1所示。輸配電地理信息系統(tǒng)SCADA通訊接口制圖輸出SCADA通訊接口制圖輸出 輸配 線路 設(shè)備 實時 故障 網(wǎng)設(shè)計 信息 信息 信息 報修 管理 管

5、理 管理 接口 圖2.1 靜態(tài)、動態(tài)信息管理功能組成其中，輸配電網(wǎng)設(shè)計功能主要實現(xiàn)在地理底圖上進(jìn)行布線，設(shè)備分布圖編輯、維護(hù)、空間數(shù)據(jù)庫的建庫以及數(shù)據(jù)庫的維護(hù)等。線路信息管理功能主要實現(xiàn)對線路信息、服務(wù)區(qū)域信息、停供電情況等進(jìn)行管理（如查詢、統(tǒng)計、專題圖輸出等）。設(shè)備信息管理主要完成輸配電網(wǎng)設(shè)備（如變電站、開閉所、桿塔、變壓器、開關(guān)等）的查詢、統(tǒng)計分析以及相關(guān)專題圖信息的管理和處理功能。實時信息管理主要完成站點、站名的編輯、遙測遙信信息的實時監(jiān)控、線路運行狀態(tài)顯示、故障報修信息處理、負(fù)荷監(jiān)控等功能。SCADA通訊接口主要完成與SCADA系統(tǒng)的通訊，以獲取遙測和遙信信息，便于在GIS中進(jìn)行管理。

6、故障報修接口主要完成與客戶故障報修系統(tǒng)的通訊，以便將故障信息（如故障區(qū)域）反映在GIS中。制圖輸出主要實現(xiàn)線路圖、設(shè)備分布圖及各種專題圖的疊加輸出或分層輸出。輸出設(shè)備包括常規(guī)的繪圖設(shè)備和激光印字機(jī)、針式打印機(jī)等。輸出數(shù)據(jù)的類型還包括表格、文字及圖等。2.2空間數(shù)據(jù)庫組成系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和非空間（屬性）數(shù)據(jù)以及相關(guān)的聲音、圖形（如接線圖）、圖片（如桿塔圖片）等。這些數(shù)據(jù)均以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過關(guān)聯(lián)建成完整的空間數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫的組成如圖2.2所示：輸配電GIS空間數(shù)據(jù)庫 基礎(chǔ)空間 配電設(shè)備、設(shè)施 數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù)庫 道路 河流 鐵路 建筑 線路 變電 變壓 桿塔 開關(guān) 臺區(qū)用 數(shù)據(jù)

7、 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 物數(shù) 數(shù)據(jù) 站數(shù) 器數(shù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 戶信息 庫 庫 庫 據(jù)庫 庫 據(jù)庫 據(jù)庫 庫 庫 數(shù)據(jù)庫圖2.2 輸配電GIS空間數(shù)據(jù)庫組成2.3系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)是建立在計算機(jī)軟、硬件和GIS基礎(chǔ)平臺上的，針對空間數(shù)據(jù)庫而實施一系列分析、管理任務(wù)的多功能集成系統(tǒng)。其總體結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。GIS服務(wù)器中，存放輸配電網(wǎng)設(shè)施、設(shè)備的空間數(shù)據(jù)、地理底圖等靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。工作站運行GIS應(yīng)用軟件，實現(xiàn)各種功能。3 系統(tǒng)的功能規(guī)范 輸配電網(wǎng)GIS的主要功能包括圖形數(shù)據(jù)生成；輸配電網(wǎng)設(shè)備分GIS工作站SCADA數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實時網(wǎng)GIS瀏覽器GIS瀏覽器Web 網(wǎng)調(diào)度員工作站GIS系統(tǒng)GIS工作站調(diào)度員工

8、作站GIS服務(wù)器GIS服務(wù)器GIS工作站SCADA數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實時網(wǎng)GIS瀏覽器GIS瀏覽器Web 網(wǎng)調(diào)度員工作站GIS系統(tǒng)GIS工作站調(diào)度員工作站GIS服務(wù)器GIS服務(wù)器RTURTU/FTU RTU/FTU 前置機(jī)SCADA數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Web GISSCADA數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Web GIS服務(wù)器圖2.3 系統(tǒng)的總體框架布線路圖生成；查詢以及綜合統(tǒng)計；線路負(fù)荷控制及分析；停電管理以及停電方案分析；線路刀閘操作；客戶故障報修及客戶報裝自動配線、帶電工作跟蹤、線路巡檢跟蹤、變電站選址、輸配電線路輔助設(shè)計等。3.1 GIS圖形管理利用系統(tǒng)的地理信息管理實現(xiàn)地理圖形與輸配電線路、電氣設(shè)備分層顯示，獨立管理

9、。1）地理背景圖；地理背景圖（包括道路圖、建筑物分布圖、行政區(qū)劃圖、地形圖等）利用掃描儀輸入，并進(jìn)行矢量化、剪裁和拼接，并可對地圖進(jìn)行各種編輯。2）輸配電線路和設(shè)備分布圖。以地理背景圖作為底圖，完成所有電力線路、電力設(shè)備分布以及通信線路圖的分層錄入和編輯，這些圖形包括： a輸配電架空線路圖：架空線路分布圖變壓器分布圖（變臺、箱變、變電亭等）開關(guān)分布圖高壓客戶分布圖電桿分布圖避雷器和接地裝置分布圖輸配電線路圖低壓臺區(qū)圖線路交叉分布圖b電纜網(wǎng)絡(luò)圖：開關(guān)站分布圖（環(huán)網(wǎng)開關(guān)）箱變分布圖變電亭分布圖電纜供電大客戶分布圖接續(xù)箱分布圖電纜接頭分布圖雙電源客戶分布圖地下電纜分布圖c輸配電接線圖：變電所主接線圖

10、變電亭主接線圖開關(guān)站主接線圖箱變主接線圖高壓客戶主接線圖線路交叉分布圖3.2 輸配電設(shè)備屬性設(shè)置所有的輸配電系統(tǒng)設(shè)備和客戶設(shè)備屬性均采用數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行管理，管理內(nèi)容包括對變電站（開關(guān)站、配電站）、輸配電線路（架空線、電纜線）、電桿、變電亭、配電變壓器、高壓客戶、開關(guān)以及避雷器等設(shè)備的基本屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、錄入以及管理。3.3 圖形的顯示功能1）圖形無級縮放；能對圖形進(jìn)行開窗放大、中心放大、中心縮小、中心移動、任意中心放大、任意中心縮小、返回前狀態(tài)和全景顯示等功能。2）圖形平滑漫游；系統(tǒng)為客戶提供平滑的漫游功能，并實現(xiàn)無縫、無刷新的視覺效果，便于客戶瀏覽及快速定位。3）圖形顯示“鷹眼”功能；系統(tǒng)

11、可同時顯示全景圖視窗和局部區(qū)域圖視窗，在全景圖上可 移動當(dāng)前視窗所處的地理位置，而在局部區(qū)域圖上進(jìn)行縮放及移動又可以在全景圖上得以反映，客戶可方便地了解全局和局部的關(guān)系。4）圖形信息疏密效果協(xié)同校正功能。 系統(tǒng)在進(jìn)行無級縮放時，可自動根據(jù)當(dāng)前視窗的比例尺，調(diào)整顯示圖層數(shù)和某一圖層中信息量的疏密關(guān)系及效果，保證最佳的視覺效果和最快的顯示速度。3.4 數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)查詢功能，使操作人員可以方便地查看輸配電線路設(shè)備的實際分布與走向情況，查詢功能包括： 1）在輸配電線路圖上直接查看所有設(shè)備的屬性信息和客戶信息； 2）在輸配電線路上維護(hù)配電設(shè)備和客戶信息； 3）可根據(jù)街道、行政區(qū)、單位、客

12、戶、電力線路、設(shè)備等信息， 對地圖進(jìn)行查詢定位； 4）在輸配電線路查看線路的實時數(shù)據(jù)、開關(guān)位置、線路狀態(tài)。3.5 電網(wǎng)統(tǒng)計分析系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，為科學(xué)決策提供依據(jù)。統(tǒng)計功能包括：在線路、電纜、變電所及附屬設(shè)備上直接統(tǒng)計出設(shè)備數(shù)量、 客戶數(shù)量、線路容量及負(fù)荷；2）在線路上任意選定兩點，計算出這兩點間的距離或線路長度；3）可按行政區(qū)域、小區(qū)或客戶定義的區(qū)域統(tǒng)計出此范圍內(nèi)的設(shè)備數(shù)量、客戶數(shù)量、線路容量和負(fù)荷；4）以同一設(shè)備的狀態(tài)分別統(tǒng)計其分布和數(shù)量；5）按設(shè)定的時間段統(tǒng)計設(shè)備資源的變動量（新增量、減少量等）；6）對電網(wǎng)負(fù)荷密度進(jìn)行空間統(tǒng)計分析，包括區(qū)域負(fù)荷密度統(tǒng)計、 線路和設(shè)備負(fù)荷強(qiáng)度

13、分析、線路和設(shè)備負(fù)荷滿載率統(tǒng)計分析 等；7）可將統(tǒng)計結(jié)果生成專題地圖，包括餅圖、棒圖、密度圖等；8）輸配電線路的供售電量、理論線損、實際線損，負(fù)荷記錄等。3.6 線路操作和分析可在在線方式下，對輸配電網(wǎng)線路刀閘以及各個變配電站、開關(guān)站內(nèi)接線圖上的各種設(shè)備進(jìn)行操作，并可以顯示輸配電網(wǎng)中各開關(guān)、PT、CT中的數(shù)據(jù)。1）開關(guān)閘刀操作以及供停電范圍分析；系統(tǒng)能對各條線路上和站內(nèi)的任意開關(guān)、刀閘進(jìn)行斷開和閉合操作，并能實時顯示操作完成后電網(wǎng)中線路和設(shè)備供、停電狀態(tài)，進(jìn)行供、停電范圍分析。2）線路掛牌操作；利用本系統(tǒng)可進(jìn)行線路和變配電站內(nèi)掛牌操作，標(biāo)注各種提示標(biāo)識和警示銘牌，確保電網(wǎng)安全。3）供電電源分析

14、；在電網(wǎng)圖上，任意選取一條線路，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥粉櫟皆摋l線路的供電電源點。4）線路阻抗分析；對電網(wǎng)中的各種線路進(jìn)行線路阻抗的自動計算及分析。5）配變供電范圍分析；在電網(wǎng)上選擇某個配變，系統(tǒng)自動將其供電范圍進(jìn)行顯示，并報告出所帶的客戶信息。6）限電停電通知；系統(tǒng)根據(jù)選中的變配電站、開關(guān)站的某條出線或線路上某一段進(jìn)行限電通知單和停電通知單的自動生成和自動打印。7）實時遙信變位分析； 系統(tǒng)利用收到SCADA的遙信變位實時信號，對變配電站內(nèi)的開 關(guān)等設(shè)備進(jìn)行自動變位，并根據(jù)變位后的狀態(tài)對電網(wǎng)自動進(jìn)行供、停電范圍分析。8）實時遙測信號顯示。 系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后，在變配電站的圖形上實時顯示遙測信號的

15、負(fù)荷、電流等信息，實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。3.7客戶故障報警 在系統(tǒng)中建立客戶電話報警知識庫和模型庫。當(dāng)在一個區(qū)域內(nèi)收到兩個以上的故障報警電話，或者是通過值班員人工輸入報警電話、客戶用電編號、停電現(xiàn)象、故障現(xiàn)象等信息后，在GIS提供的地理信息為背景的設(shè)備管理圖上，通過SCADA系統(tǒng)提供的實時信息和從用電營業(yè)系統(tǒng)中獲取的有關(guān)信息，自動判別出配變故障或某條線路故障，將故障地址和停電狀態(tài)顯示在輸配電網(wǎng)絡(luò)圖上，并打印出受影響的區(qū)域和客戶信息。 系統(tǒng)也提供了自動故障查找功能。系統(tǒng)根據(jù)RTU、FTU等設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和線路狀態(tài)，進(jìn)行故障線路和區(qū)域的判別。當(dāng)查找到發(fā)生故障的線路后，系統(tǒng)自動確定出故障所在線路以及區(qū)域

16、，向調(diào)度員發(fā)出故障報警信號，在調(diào)度員的指導(dǎo)控制下，從控制中心發(fā)出遙控指令，斷開故障線路兩側(cè)的開關(guān)。隨后發(fā)出無故障區(qū)域恢復(fù)供電的指令，縮短無故障停電區(qū)域的供電恢復(fù)時間。 如果故障報警設(shè)備或線路處于檢修狀態(tài)，系統(tǒng)將自動告知報警客戶，或向值班員進(jìn)行提示。3.8停電業(yè)務(wù)管理1）計劃停電； 在計劃停電階段，輸入計劃信息包括停電區(qū)間、停電開始時間、停電時間長短、停電線路、停電設(shè)備等，自動生成停電實施日的系統(tǒng)操作過程以及完工后的系統(tǒng)恢復(fù)過程通知單。2）停電操作。 在實施停電操作時，將實施作業(yè)當(dāng)日的停電計劃信息聯(lián)機(jī)反映在被監(jiān)視的對象系統(tǒng)上，執(zhí)行停電操作。停電操作必須在實時監(jiān)控對象與計劃操作過程完全無誤的情況下

17、實施。3.9 輸配電網(wǎng)決策支援利用系統(tǒng)提供的多種輔助決策模型，為輸配電網(wǎng)提供決策支援。1）停電隔離點決策；當(dāng)接收到故障停電報警信號或需某個設(shè)備以及某條線路要檢修時，可利用決策模型自動決策出最小停電范圍的最優(yōu)化停電隔離點。2）負(fù)荷轉(zhuǎn)移決策； 當(dāng)故障停電或需檢修停電時，將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它變配電站或本站的其它線路，利用符合轉(zhuǎn)移模型，計算出最優(yōu)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案。3）巡視決策； 系統(tǒng)根據(jù)建立的拓?fù)淠Ｐ蛶旌脱惨暦椒◣欤詣記Q策出從一點到多點或多點到一點的最優(yōu)巡視決策方案，打印巡視路線圖和調(diào)度表。4）選址決策； 根據(jù)電網(wǎng)分布現(xiàn)狀、城市發(fā)展規(guī)劃、人口密度分布、需電量等因素，利用資源分配模型，進(jìn)行變電站優(yōu)化選址

18、決策。5）報裝決策；在系統(tǒng)中建立客戶報裝知識庫和模型庫，當(dāng)接到營業(yè)系統(tǒng)客戶報裝信息后，系統(tǒng)根據(jù)路徑追蹤模型和負(fù)荷平衡模型，自動決策出新客戶可接最近的配變或電桿，并自動尋找最優(yōu)配線路徑。6）重構(gòu)優(yōu)化決策。在系統(tǒng)中建立了多種網(wǎng)絡(luò)分析模型，利用此模型，系統(tǒng)自動給出保證最優(yōu)化供電的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案，以達(dá)到整個地區(qū)或區(qū)域電力負(fù)荷均勻、線路和設(shè)備的滿載率和空載率最合理、以及多供電、多賣電、指標(biāo)最高等優(yōu)化目標(biāo)。3.10電網(wǎng)運行維護(hù) 系統(tǒng)以各種設(shè)備的檢修計劃、更換周期等信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行輸配電網(wǎng)的運行維護(hù)。1）線路巡視；根據(jù)線路的地理走向分布以及周圍地理信息，利用巡視決策確定最合理的線路巡檢路線，顯示或打印巡視路線圖和巡視調(diào)度表。2）設(shè)備維護(hù)。以各種設(shè)備的檢修計劃、更換周期信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)。這個功能可以完成： a.維護(hù)計劃安排； b. 到期設(shè)備的更換； c.對線路缺陷、線路薄弱點等信息進(jìn)行分類； d.各種缺陷的處理時間安排。4 輸配電GIS的前景與展望輸配電GIS的開發(fā)和應(yīng)用，將極大地提高輸配電設(shè)備運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，實現(xiàn)輸配電網(wǎng)的大量信息和地理圖形信息的有機(jī)結(jié)合，直觀地反映電網(wǎng)的實際運行情況，可為各級管理人員、業(yè)務(wù)人員及野外作業(yè)人員的工作帶來極大的方便。特別是系統(tǒng)與SCADA聯(lián)網(wǎng)運行后，可實時顯示輸