地理信息系统GIS技术在电力系统自动化中的应用

地理信息系统

G I S 技术在电力

系统自动化中的应用

王　宇,王　东

(哈尔滨电业局,黑龙江哈尔滨150010)

摘　要:地理信息系统(GIS)在电力系统中的应用是电力系统数字化、信息化的必由之路。通过对国内外电力

GIS 应用状况、相关技术及典型的配电自动化系统工程实施范例的分析,阐述了将GI S 应用开发与现有自动化

系统相互融合和集成的一体化设计思想,给出了基于Web 服务的电力GIS 应用框架并指出了进一步的发展方向。

关键词:电力系统自动化;地理信息系统;组件技术;空间数据库;W eb

中图分类号:T M76 文献标识码:A 文章编号:1002-1663(2007)05-0354-04

Appli ca ti on of G IS technology to electr i c

power s ystem auto ma ti za tion

WANG Yu,WANG Dong

(Ha rbin Po we r B ureau,Harbin 150010,China )

Abstrac t:Applicati on of G I S to e lec tric power syste m is an indispensable f or an electric power syste m t o i m p le 2m ent digita llization and infor m ati onization .The paper,by ana lyzing the worldwide applicati on situati on of GI S in e lec tric powe r syste m ,relevant technique and typ ical distributi on aut om atizati on syste m ,discussed an inte 2gr a ted design idea that G I S and aut om atization syste m existing now is put t ogethe r,and presented a fr amewor k of GI S applying to e lec tric powe r syste m based on Web technique and pointed out its develop ing direc ti on.Key wor ds:electric power syste m auto m atization;ge ography inf or m ati on syste m (GI S );component technol o 2gy;space data;W eb

0　引言

电力企业生产经营管理具有空间分布、控制对象多样和复杂的特点:电力企业的发电、输电、变电、配电、用电五大资源分布在广阔的空间区域内。空间数据是电力企业任何应用的核心对象,在这个核心的基础上,应能够方便地搭建新的应用、无缝地集成和发展已有的应用;

同时,电能的生产、供应和消耗应同时完成,对电力调度、监控、管理在可靠性、高效性、安全性和经济性方面的要求非常高,必然驱动企业采用先进的自动控制、现代通信技术及现代管理技术和手段。地理信息系统(GI S)技术的引入不仅可

以为电力企业提供一个基于地理信息的维护和管理平台,更重要的是能使电力企业已有的SCA 2

DA,D MS,M I S,C I S,ER P (或S AP )等在此基础上集成统一。

现有的电力GI S 产品开发平台主要有2类:一类是基于传统通用型GI S 平台。如国外的A rcinf o,I nte r gr aph 公司的M icrosta ti on,国内的Su 2per m ap 等;

另一类是专门面向行业的专业GI S 平台,如国外的S m all w orld,国内的Gro w 等。从使用维护、处理地理信息和通用性、开放性角度,前者有较强的优势,而从电力系统应用的角度,后者有速度

收稿日期6作者简介王宇(),男,年毕业于东北电力大学电气工程专业,工程硕士,工程师。

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:200-09-20

:1972-20074

快、效率高、模型成熟度高的长处。基于2种开发平台的电力GI S应用都有一定的市场。

1　应用范例

1.1　配电自动化系统

配电系统是连接用户和供电部门的纽带,其规则管理对于整个电力系统的安全、经济和高效运行是至关重要的。配电网覆盖区域较大,配电设施、地下管线及相应设施等工程数据无不与其地理位置有关,均具有在空间上的分布特性。因此,国内电力GI S在配电系统应用较广泛。

当前多数供电企业都已建成了管理信息系统(M I S)。要做到GI S与配电管理系统(D MS)的功能相互融合,必须实行一体化设计原则,即:A M/ F M/GI S与SC ADA/D MS底层数据设计一体化、功能分布一体化和图形界面一体化。具体思路有2种:

a.开发电力GI S操作系统(GI S-OS),所有实时控制均以空间对象为目标。这种设计模式可以最大程度地减少系统开发的复杂性,并且在数据对象方面没有为数据共享而进行的过多的整合工作。但是,目前空间对象技术尚不能提供完善的数据定义和功能操作,制约了GI S-O S的发展,这也是未来研究的一个方向。

b.针对目前的现状,分别独立发展应用于配电系统的SCA DA系统和A M/F M/GI S,并使得两套系统在电力模型、数据共享的前提下综合设计。这样可以充分利用目前已投人使用的D MS,同时又兼顾了GI S的伸缩性、扩展性。国内众多的科研单位和机构对此进行了大量的研发工作,取得了较好的成果。譬如某供电局配电自动化系统基于Gr o w平台开发,SC ADA系统和A M/F M/GI S处于紧密耦合方式,实现了两系统进程级通信。

系统将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,为配电自动化提供地理层、设备层、物理层、拓扑层的基础数据,进而为配电系统的正常运行、故障排除、恢复供电、用户报装、电量计费、报装增容、规划设计、配电网SCA DA和电网分析软件(P AS)、投诉电话热线、负荷控制与需方用电管理、调度员模拟培训和电力系统通信等服务,并提供现代化的管理手段。系统主要功能包括S D基本功能、M F M G I S基本功能、系统高级应用软件功能、与其它已投运的计算机应用系统的接口功能等。

该系统具有以下特点:

a.集成功能服务。GI S服务器通过网桥和实时服务器相连,接收实时数据,并将其送给GI S客户机;实时服务器接收电网结构更新信息,保证S CA DA系统中电网模型的准确性;系统运行控制参数则作为SC ADA系统与GI S的握手信息,保证S CA DA工作站与一台GI S工作站以紧耦合方式联动运行。

b.安全隔离、提高效率。通过网桥将配电网GI S网与实时网隔离,在保证实现两网之间的实时数据、电网结构信息(含拓扑及参数)、GI S运行控制参数等能够有效交换传送的前提下安全隔离。

c.功能完备。系统不仅完成F M和A M等功能,还实现配电网调度、监视控制、网络拓扑分析、短路电流计算、潮流计算、短期负荷预测、无功优化等多项功能。S CADA系统除具传统监控和数据采集功能外,还配备适用于配电网的网络动态着色、追踪着色、故障定位、隔离及负荷转移等功能。

d.W eb服务。W eb服务器向M I S网工作站提供服务,用户可使用浏览器实现查询。该系统的实现显示国内电力GI S应用已经向资源整合、功能复用的方向发展,基本上与国际电力G I S发展趋势同步。

1.2　空间资源管理系统

电力企业从发电、输电、配电到用电的任何一个环节,都表现为空间性、复杂性等特点,这些特点体现在电力企业的空间设备、最终客户和电力系统生产和运营管理上。因此要正确、全面、及时地掌握电力企业各种资源的信息,没有有效的管理手段和方法,是十分困难甚至是不可能的。空间资源规划(S R P)是一套针对动态行业的系统,是传统的GI S和企业资源规划(ER P)系统的有机结合和延伸。电力企业SRP作为一种先进、全局、战略性的理念和方法,将是未来电力企业设计各种应用方案的重要指导思想和原则,而A M/ F M/GI S是S R P的基础。

2　先进技术的应用

　系统建模和数据共享

在电力GI S技术发展过程中,系统模型大多

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