地理信息系统技术在电力系统自动化中的应用

陈勇，苏沛

（1.河南省电力勘测设计院；2.国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 450007）

地理信息系统技术在电力系统自动化中的应用

陈勇1，苏沛2

（1.河南省电力勘测设计院；2.国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 450007）

本文针对电力系统中地理信息系统技术应用的实际情况进行分析，对地理信息系统既有自动化系统与实际应用开发集成化设计进行探索。

地理信息系统；电力系统；自动化；组件技术；空间数据库

在电力系统自动化生产中，地理信息系统技术的有效应用，将企业资源的规划及信息管理等系统进行有机集成，相关电力企业的管理运用能得到了提升。电力企业资源分布空间区域广阔，控制对象及空间分布复杂多样是当代电力企业的经营管理的重要特征，引入地理信息系统技术搭建电力企业管理维护平台，实现了既有DMS、SCADA、MIS、ERP、CIS等在地理信息基础上的集成统一。

1 电力系统自动化中地理信息技术的发展状况

计算机技术的快速发展为电力系统自动化生产中地理信息系统建设的良好应用提供了条件。早期阶段，电力系统自动化生产中，地理信息系统技术只是对相关数据进行处理，实际应用具有很大的局限性。计算机时代的到来，逐渐建立起以服务器、客户为主的地理信息新系统。

2 电力GIS分类

目前电力GIS主要有两种类型的产品开发平台，一类是建立在传统基础上的GIS平台，比如国内的Supemap以及国外的Microstwtion等。一类为专业性的GIS平台，比如国内的Grow以及国外的Smallworld等。前者在使用维护、信息处理以及开放性、通用性方面性能比较突出，后者模型成熟度较高，速度快、效率高。当前，基于这两种平台基础上的电力GIS有着各自广阔的应用空间。

3 电力GIS的实际应用

3.1 配电自动化系统的应用

配电系统起着连接用户和用电单位的重要作用。规范的配电系统管理同电力系统运营的安全性能及经济效益。配电网服务范围广泛、各中配电设备、建设设施等方面的数据信息同它们的地理位置有着密切关系，具有很大的空间性。所以配电系统自动化中国内的电力GIS得到广泛应用。随着电力部门的现代化发展，大多数供电单位建设信息管理系统（MIS）工程已经完成，实现配电管理系统(DMS)的功能同GIS互为融合，需要SCADA/NMS和AM/FM/GIS底层的数据设计、图形界面、以及功能分布等一体化设计的实行，具体方法有以下两种。（1）电力GIS操作系统的开发。对电力GIS的操作系统（GIS-OS）进行开发，将空间对象设为控制目标进行实时控制，可使系统开发变得简单，无需对数据信息的共享而进行过多的处理。但是，在实际应用时，空间对象在技术方面还不具备完善功能功能操作及数据定义提供的功能，对GIS-OS顺利发展产生了严重制约，这也成为未来探索研究的新方向。（2）AM/EM/GIS与SCADA系统的综合设计。从目前现状分析，配电系统AM/EM/GIS与SCADA系统在独立发展与应用的同时，在数据共享和电力模型的前提下对两套系统进行综合设计。不仅使当前使用当中的DMS得到充分利用，有使GIS的拓展性、伸缩性得到兼顾。目前国内外不少科学技术研究单位致力于该领域的探索研究，取得了一定成功。如某电力机构在Grow平台基础上进行配电系统的自动化进行研究，在AM/EM/GIS与SCADA系统紧密耦合的情况下，两系统间的进程级的通信目的得以实现。 系统将配电网的在、离线数据以及用户、配电网数据、地理图形、电网构架等多方信息进行自动化系统的完整构建，并对供电系统所需的各种数据信息实施提供，确保配电系统的安全运行、报装增容、电量计费、规划设计、电网分析软件（PSA）、配电网SCADA、各种负荷的控制、热线以及用电管理、通信、员工的培训模拟等进行现代化管理。各种应用软件以及计算机接口等基本功能构成了系统的主要功能模块。

该系统的重要特性：（1）集成服务的提供。在网桥的作用下，实现GIS服务器与实时服务器进行连接，用于实际数据的接收，并将接收数据向GIS客户机传输。GIS与SCADA系统握手信息为系统运行中所控制的参数，确保一台GIS工作站同SCADA工作站之间联动运行以紧偶合的方式进行。（2）实施安全隔离，促进工作效率提高。在网桥的作用下，对实时系统运行中所控制的参数，确保一台GIS工作站同SCADA工作站之间联动运行以紧偶合的方式进行；实施安全隔离，促进工作效率提高。在网桥的作用下，对实时网域配电网进行安全隔离，确保实时数据、GIS运行所控制的参数以及电网的结构信息进行交换传输的同时达到安全隔离的目的；（3）系统功能完备。本系统的主要功能有AM、FM完成、配电网调度、分析网拓扑、控制监控、潮流以及短路电流的计算、无功优化、对短期负荷进行预测等等。SCADA不仅可以进行数据采集、传统监控，而且其配备有与配电系统动态跟踪着色、安全隔离、对故障给予定位、实施负荷转移等功能。

3.2 资源空间管理系统的应用

在电力生产管理中，不管是发电、配电还是输电、用电，每个环节都具有复杂性和空间性，这些特性在空间设备、电力系统、生产管理以及客户端得到充分体现。所以对电力企业所有资源信息进行正确、及时、全面地掌握是非常有必要的。空间资源规划（SRP，Space Resource Planning）主要用于动态行业，是ERP资源规划与传统GIS有机结合与延伸。在电力企业生产管理中，具有全局、先进、战略性的SRP，成为电力企业对各种应用方案给予设计的重要原则及指导思想，SRP的基础为AM/RM/ GIS。通常情况下，电力行业具有相似的信息架构，图1为AGL公司在GE Smallwould GIS平台基础上的电力SRP应用，从其中能够看出该系统的工作流及应用功能。显然该系统基于GIS/AM/FM基础上，实现了DMS，SCADA，ERP，GIS等应用的集成，形成完备的SRP空间资源规划。由此可见，SRP对企业资源进行了充分利用，工作流合理、资源信息全面，为企业管理、运营、规划、决策工作的顺利开展起到很好的促进作用。

4 相关技术

4.1 系统建模以及数据共享

电力GIS在具体实践中，大部分系统侧重于地理空间属性的描述，利用几何特点实现地理系统模拟的思维已经形成建模标准，然而在实际应用中，电力系统所控制的对象物理结构相对复杂。因此，对电力系统持支持态度分析模型的建立非常重要。该种数据共享要求对于同一种数据供求双方应当达成共识，所以系统共享需要一种基本模型为各部门间的数据共享提供基础。

图1 电力SRP应用框架

4.2 系统集成度的提高

不管是建立在GIS平台上的系统，还是建立在通用GIS平台上的系统，需要具备规范的信息共享、综合及多维性、动态化的分析功能。由此可见，打破传统信息格局、数据的合理整合同源化的空间信息的紧密连接，在主流及时当中融入空间计算，进行多侧面、多角度、多数据间关联知识的展示等等，将是电力事业发展的主要方向。GIS平台的理念及技术应当具有先进性，才能使电力企业既有及未来复杂应用得到满足。

4.3 系统的安全性及稳定性

电力系统具有实时运行性，其稳定、可靠的性能是需要考虑的首要问题。首先系统本身具有对不同规模及类型的数据以及对象不崩溃的特性，恢复机制应当灵活有力；具有对多个用户信息合并处理时是否有数据碰撞或者系统崩溃的状况发生，是否具有高效支持庞大数据的交换与存取的功能，是否具有双机备份的能力等等都是需要考虑的内容。其次，系统的控制机制应当完善，从而为系统不被恶意破坏提供保障.电力GIS的重要特征是分散控制逐渐取代了传统集中控制的模式。所以技术安全问题是电力GIS的顺利应用的关键所在。

5 结语

随着技术的进步与发展，数据的标准化、多维化以及系统的智能化、集成化和社会应用将是GIS未来的发展方向。对电力GIS既有应用中存在的不足进行分析，行业发展的标准的制定、简便灵活接口的提供、其他功能服务集成、开放性系统结构和技术得到满足，是充分发挥电力GIS的社会效益及经济效益的重要举措。

[1]李维维.基于电力系统中GIS应用的探讨[J]. 城乡建设，2012(29).

[2]叶兴华.解析电力系统中地理信息系统技术的应用[J]. 华东科技：学术版，2014(12):287～287.

[3]陈海宏，李绍铜，王贻欣.地理信息系统在电力系统中应用研究[J]. 中国科技博览，2012(14):178～179.

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