地理信息系统在配电网管理中的应用

地理信息系统在配电网管理中的应用

摘要：目前我国正处于城市建设的快速发展时期，配电网的规模及网架结构每年都有很大的变化，本文是结合我国配电网发展及管理的现状，提出了采用基于图形化的地理信息系统实现配电网的可视化管理的具体应用。

关键词：地理信息系统（GIS），配电网可视化，电力GIS

1.前言

地理信息系统（GIS：Geographical Information System）是集计算机科学、地理学、测量学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴学科，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法实时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机信息系统[1]。

电力GIS是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及自然环境信息集中于统一系统中。

2.电力GIS的发展现状

电力GIS的发展经历了三个阶段：

第一阶段：CAD＋数据库的应用阶段，在此时还没有实际的地理信息，也没有电网模型，仅仅是实现了数据在图像界面的展现，CAD 的图像只是数据展现的背景。

第二阶段：用地理信息数据取代了CAD图像，建设了GIS平台，是第一阶段的升级，在GIS平台上显示数据，但是还没有建设基于GIS的应用。

第三阶段：已经建设了比较完善的基于GIS的应用平台，存在的主要问题是数据的更新，此阶段数据的维护主要还是依靠人力，系统运行一段时间后就会出现和现场不一致的情况，导致失去使用的价值。

3.面向配电网管理的地理信息系统

3.1配电网管理中存在的问题

配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的, 配网的结构越来越复杂，而管理方式仍然停留在很初级的阶段，配网的调度和管理已经不适应城市供电的需求, 突出反映在如下几点：

1) 设备数量巨大，分布广阔，一个城市配电设备数量大概是40万~100万，并且随着城市的建设发展配电网经常处于变动中，导致数据的维护工作量非常大。

2) 目前各级供电企业也都建设了地理信息系统，但基本上都只管理了设备台账数据，属于传统的人工管理或者传统的信息管理技术，无法保证数字化配电网络架构、设备属性和现场一致性。

3) 配网的调度仍然处于“摸黑调度”的阶段，在故障发生后，抢修人员无法及时了解线路状况、开关的状态、地理位置、现场环境等信息，虽然有的地方建设了自动化系统，但是缺乏将数据直观展现的手段，对指导现场故障定位处理的作用不大。

4) 线路故障发生后，无法确定故障点位置、停电范围，特别是一些老城区，电缆众横交错，只能依靠有经验的运行人员来到现场巡线检查后，才能确定故障位置，影响范围等信息。

3.2系统建设要点

面向配电网管理的地理信息系统是一个由地理信息技术，结合配电网实际管理的要求，对配电设备进行综合管理的系统。可以将传统电力GIS所提供的准确的、最新的设备信息和空间信息与配电网实时运行状态信息有机地结合起来，使得配电网络拓扑和信息更直观、更便于运行管理。

1) 离线数据和在线数据的结合。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。在离线方面，系统提供各种设备属性、地理信息、图形数据、管理数据；而在线应用上，和配网自动化系统结合，互相交

换运行数据和图形数据为调度员提供准确的电网地理信息；在传统GIS的基础增加了在线数据，才使得配电GIS真正的“活”了起来，才能更加直观的表现配电网的运行状态。

2) 自动图形维护。配电网的复杂性及不稳定性导致了电网图形维护的工作量非常大，保证电网的任何改变都能真实的反应在系统中，是配电GIS一直保持可用性的关键点。采用高精度手持设备，现场工作时，就地采集电网变更的坐标点和变更类型，把采集的数据导入到系统中，由系统自动维护电网模型，从技术和管理流程上保证数据的一致性和系统的可用性。

3) 统一的电网模型。配电GIS不是独立存在的，如果各个相关的系统单独建设，系统间相互利用率非常低，接口复杂，模型转换很容易出错，使得系统和数据的维护变得十分困难。目前国网公司已经颁布了电力GIS基础软件平台（EPGIS）建设规范，在平台架构和数据模型上要严格按照这个规范建设，以便于后续系统的集成。

3.2配电网管理的典型应用

1) 基于GIS的配网实时监控

通过与配网SCADA系统的动态链接，在GIS图形中就可以反映电网实时信息，显示SCADA数据，在地理接线图上实现动态着色。通过实时、历史数据的分析，实现实时潮流和网络线损分析，为网络优化提供科学依据。

在地理接线图上，实现对任意台区或线路的负荷、负载率进行统计分析，直观显示各线路的负状况分布，对负荷越限的线路用不同的颜色标记。

2) 停电管理

对于故障停电，配电GIS根据配网SCADA的实时故障数据，自动做出即时分析和处理，进行故障定位，同时提供复电方案，在地理接线图中显示故障、停电和恢复区域，为状态检修提供有益的参考数据。提供电网模拟操作，可以任意拉合开关进行模拟停电范围的分析，开关状态变化后线路和设备会根据供停电状态动态着色，直观反映模拟电网情况。

3) 用户报装

配电GIS系统自动分析新报装用户附近的线路和分支，考虑线路容量、长度、T接点或者开闭所的位置、架空线还是电缆，以及用户的报装容量、用电性质等多种因素，给出用户接入配电网中的多种方案。

4) 抢修调度和巡线管理

抢修车辆配置GPS终端设备，当发生故障或者其他突发事件时，以事故点为中心，在地图上划定一定的范围，系统自动向该范围内的所有或者指定类型的车辆发送调度信息。系统记录分析每辆抢修车在