电力GIS系统应用研究

杨莉+荆志强

【摘 要】地理信息系统GIS在电力行业已得到广泛应用，为电力信息化建设发挥了重要推动的作用，并已深入到输电、变电、配电，甚至用电管理领域。本文在介绍GIS和电力系统相关概念的基础上，针对传统电力系统可能存在的问题，重点阐述了电力GIS系统的框架模型，有助于进一步推动电力GIS的发展。

【关键词】电力；GIS；电力GIS

0 引言

作为一门学科，GIS是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门交叉学科；而作为一种技术，GIS是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，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技术系统。GIS具有基于空间数据、需要计算机系统支持和具有空间操作分析能力三个特征。空间数据用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性，是一种用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示人们赖以生存的自然世界的数据。随着地理信息系统相关技术的发展，GIS已经广泛应用于国土管理、城市规划、电力水利、灾害预测、邮电通讯、资源调查、环境评估、公共设施管理、统计、交通运输、农林牧业、军事公安、商业金融等几乎所有领域。如图2是GIS的相关学科示意图。

1 电力系统

电力系统是由发电厂→输配电网→客户用电设备构成的总称。电是商品，它的生产与销售以瞬时在线完成。电力系统从网络观点可分为输电网与配电网，由发电厂、输电线路（导线、杆塔等）、变电站、配电线路（导线、杆塔、配电变压器、线路开关、箱式变、开闭所/小区变等）构成。电网的建设是基于特定的地理环境的，且随着人类社会发展的需要，电力网建设也越来越复杂，需要考虑的因素也越来越多，运用传统的设计、运行、维护、管理方法已不能满足这些需求。同时，随着国民经济的发展与人民生活水平的提高，各种大型及民用用电设备对电力系统的依赖性越来越大，要求越来越高，与现有的电网管理与维护模式的矛盾越来越突出。电力GIS融合电力系统技术、计算机图形处理技术和空间数据库技术于一体，它在输配电管理上的广泛应用，将为输配电管理带来质的飞跃。

2 存在问题

目前，各电力公司输电GIS建设的规模和实现的功能都不尽相同，但从总体上来说，多数输电GIS系统都实现了输电网地理接线图、变电站一次接线图、单线图、交叉跨越图、输电线路相序图的管理；部分系统实现了输电网联络图、输电线路立面图、特殊区域（如雷害区、鸟害区、重污区等）的管理；部分系统实现了局部区域内的3维输电GIS功能，个别系统甚至建立了变电站内设备的3维模型；多数系统都实现了输变电设备查询统计功能，但多数未按全生命周期的资产管理的理念实现设备管理功能；部分系统在GIS系统中实现了输变电运行管理的部分功能，如设备轮换管理、巡视管理、缺陷管理和检修管理等；部分系统实现了与EMS /SCADA系统、雷电系统的集成；部分系统实现了基于移动GIS技术和GPS技术的野外迅检及数据采集功能。

可以看出，目前电力GIS系统存在的问题主要表现为：多以平面地理信息加输配电网线路走经和输配电设备管理为主，奇少或无进行立体的空间应用。如结合GPS全球定位系统进行线路巡线跟踪、线路检修跟踪、带电作业跟踪、故障抢修车辆或人员跟踪与调度、电网规划/设计辅助决策等等。同时，数据更新时效性差以及系统性差。

3 电力GIS系统功能框架

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、电力市场信息与城镇、公路街道、山川、河流、地势、楼群以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中，并通过GIS可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。

新时期，电力信息系统的建设模式正在发生改变，作为电力信息系统建设分支的电力GIS系统的建设模式同样要经历一个嬗变过程。电力GIS是输配电管理信息和自动化系统的重要组成部分，其基本功能是完成输配电网设施、设备、运行、维护的管理，并与SCADA联动，实现输配电网实时数据的基本处理，更高级的功能则应能为输配电网运行、维护管理和调度提供辅助决策依据。

在构造电力信息管理系统时，以设备空间描述设备属性，以地理空间描述设施地理分布信息，以拓扑空间描述电网拓扑结构信息，以电物理空间描述电网运行信息。各空间模型的相互关系如图2所示。设备空间是电网设备信息管理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合，地理空间是电网设备的地理分布信息管理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合，拓扑空间是电网逻辑结构信息管理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合，电物理空间是电网的电物理特征信息分析、模拟而构造的数字模型以及其信息处理功能函数的集合，实理该空间的典型技术构成是电力计算分析技术、实时信息处理技术。

地理背景地图显示功能可以将测绘部门提供的电子地图转换成GIS系统可识别的方式，这样一来，可以以更加直观的地形印象方式展现各种背景图。用户查询功能主要完成各种道路、街道的用户查询需求，并显示其相应的属性信息。图形建模功能以传统的电子地图为背景底图，提供各种电力设备的编辑工具，使用户能在地理背景图上直观的按照电力设备的实际分布情况进行空间增加、删除、修改操作，同时提供相关的属性操作。自动制图功能负责高品质电力设备图的制作，同时需要实时地根据地图要表的更新。线路设备查询系统功能负责将配电及其设备的各种分布情况在图形终端上显示出来。Web发布功能可以将电力及其设备的各种图形信息、属性信息和实时信息在互联网上进行发布，并通过通信网络进行传送，加快地理信息的共享与查询，提供更实时的电力信息。电网分析功能可以实现供电可靠性、停电故障等问题的分析，以及实时追踪电力GIS中杆塔与导线的连接关系、进线出线的对应关系及电网的实时拓扑结构。辅助决策功能则负责若出现停电故障或需要线路检修时对停电范围作最优化决策。

4 结论

本文在分析传统电力系统的特征的基础上，重点分析了传统电力系统所面临的问题，提出了电力GIS系统的优势及设计电力GIS系统的功能框架，根据该功能框架，电力系统的管理面向用户时更加高效和直观。

【参考文献】

[1]于泓漪.电力GIS系统开发建设[J].东北电力技术，2008，10：41-44.

[2]卢娟，李沛川.浅析电力GIS系统的发展及其主要功能[J].测绘通报，2005，2：55-58.

[责任编辑：杨玉洁]