配电站定位系统电子地图设计研究

杨嘉骏，沙 征，张 嵩，冯文俊，胡海敏，蔡 斌，施 俊，左亚南

(国网上海市电力公司市区供电公司，上海 200080)

上海作为国际化大都市负荷密度极高，电站的设立多融于周围建筑，或藏于花木中，不易找寻。从数量上说，单位平方公里配电站数量极端为50余座。高密度负荷造成高密度电站，高密度电站增加了运维、操作人员的工作难度。

为了适应更快的发展节奏，以往的人工记忆或图纸标注方法已经碰到诸多如标注不清晰、参考物搬迁等问题。合理、科学地设计应用于配电站的寻址系统，以及时发现、处理电站的操作、抢修任务，提高电力系统自动化运行的安全性和可靠性。

现有的电力设施监控文献中，大部分都是应用专业的GIS平台进行二次开发得到电子地图，成本非常高[1]。本文运用互联网基本资源，新建电站基础数据维度，利用隔离法进行电子地图设计，解决电站地理信息保密的问题，同时消除专业GIS软件成本问题。

1 电子地图实现功能需求

电子地图的要求：寻址系统提供的信息准确、明确。变电站范围100 m内发出提示，提示清晰，同时能识别、区别目标站与干扰站。

(1)寻址系统不能产生误报、预报、延迟提示等问题。能做到以变配电站为中心的200 m、100 m、50 m内分别作出提示。由于配电站常驻于居民小区，而小区门开闭点是该寻址系统能否成功的关键。一个能指出变配电站位置的寻址器不稀奇，能告诉操作人员从哪个门进入小区、变电站正对着的居民楼是几号、配电站在小区楼几层，底下位置要转几个弯才能找到，这样的寻址器才是智能的。

(2)寻址器需要经验的积累与交流，也即数据库的充裕。本着不增加操作人员携带操作工具的原则，该系统终端与对讲机进行合并，在寻址结束后可以直接进行联系。

(3)系统安全性的研究，变配电站发出的信号具有唯一性、高识别性，让接收终端可以绝对识别，并且不出现重复干扰。

2 电子地图寻址的方案

运用GPS卫星定位系统实时定位工程车的位置，通过对比目标点的相对位置，作出导航判断。将变电站位置作为目标点，通过同车载导航寻找最佳路线。

2.1 电子地图寻址的优点

整个行程都可以依照车载导航来寻址，路线清晰明确，定位准确可靠；变电站内不需要增加信号发生器，从物理角度隔绝了信息被截获的可能。单在软件上做研究，减少硬件设备支出；目前市面上的导航仪也可判断路线的拥挤、单双航道，避开拥堵路段。

2.2 电子地图寻址的缺点

(1)将变电站地址与卫星链接则安全性不能得到保证，加密的数据不能保证不被截获。该数据相当于整个市区范围内所有变电站站点的数据保密性非常重要。

(2)GPS定位可以将操作人员带到变电站附近的路线，也可以明确地告知变电站与操作人员当时的相对位置。不过，对于操作人员真正需要的行径路线(例举：由于小区门并非全天敞开，配电站位置该从小区哪个门进入，从而避免操作人员走弯路，耽误工作时间；另外，某些变电站并非在所处位置的地面上，可能在地下室、高层建筑物内层)信息GPS还不能满足。

(3)GPS软件制作昂贵，软件定位选址精确度相对要求高，同时维护成本也较高，每次投运新站、停用站点都需要对软件进行更新。由于需要同步每位操作人员终端信息，工作量极大。

3 触发型寻址的方案

在每个变配电站、箱变、分支箱中装设信号发生器，发出不同特征(频率、01编码、红外等)能让操作人员终端识别的信号(如同变配电站的身份证被识别)。由于设备内发出的信号不同，每个变配电站都相对是一个唯一识别的信号源(也可作成触发性，也即操作人员终端不断发出触发信号，该信号唯一触发目标站。一旦目标站接收到此信号，立即作出反馈，当操作人员距离目标站大约200 m，出现第一次提示)，每个变配电站都有唯一识别的身份编码，相对独立的识别信号使得“干扰站”出现的概率大大减小。数字编码而言，两个8位的信号就有216=65 536>>10 000，暂定首位1为变电站、0为箱变，如此识别度高、识别速度快。也有215=32 768，完全满足数量要求。

3.1 触发型寻址的优点

未来增加变电站，只需按顺序将编码按顺序累计。同时，停用的站点在拆除站点的同时编码同时失效(因为信号触发没有回复)预存终端中的65 536个数据，定期同步时只需要将编码对应的中文名字输入程序即可，免去了GPS繁杂的定位、算法等过程。

变配电站不用发出信号，也即不必获取源源不断的电源，只在被触发时才发出信号，同时信号被截获的可能性大大减小。同时，在终端设备装设距离传感器，由于操作人员在目标点附近寻站时移动相对缓慢，也即信号接收相对稳定。此时完全可以实现测距、定位等功能。

3.2 触发型寻址的缺点

当操作人员终端失去电源，也就触发不了变电站信号源，也即提示不了变电站位置。不仅如此，在通常电网故障情况下，目标站内会失去电源，蓄电池内电源需要支撑到操作人员达到现场，对于蓄电池要求较高。

4 综合比较

方案2由于测量的是操作人员与变电站相对位置，地理位置不需要输入终端。但投入开发费用过高，投入量产后的标准不统一，信号源硬件设施的采购及维护也是难点。

方案1变电站地理位置需要精确定位到GPS电子地图中，需要一定编程能力或工程费用。如能绕开软件编程及电站地理位置保密这2大难题，则该方案为最优解。

5 电子地图方案落地

丰富的空间信息，便于用户理解和使用电子地图[2]。方案采用增加数据维度，通过智能手机Excel软件应用实现检索功能，隔离数据与电子地图运营商的方案，最终实现通过经纬度作为中间信息载体，实现数据的保密。

5.1 增加数据维度

通常配电站的信息维度只有站名以及少量的标注信息，在不修改原有信息的基础上增加比对PMS地理信息与目标电子地图的地理位置，并记录坐标获取系统中的数据，作为新数据维度(见图1)。通过Excel自带的检索功能可实现数据库的检索，为方便起见，再新增一列拼音维度(见图2)，让同音不同字的数据也可以得到检索。

图1 列表数据(新数据维度)

图2 列表数据(拼音维度)

5.2 检索及定位

数据库中对应找到配电站的经纬度，通过坐标反查系统(见图3)定位到电子地图中，隔离了电子地图运营商通过检索信息而得知电站的数据信息，对数据信息完全保密。最后，坐标点在地图上的信息与GPS实时定位信息同时显示在一个屏幕上(见图4)，提高了运行操作人员寻找电站的效率。

图3 坐标反查

图4 GPS定位与配电站关系

6 结语

本文介绍了实现配电站定位系统的电子地图设计方案，成功实现运用互联网基本资源，新建电站基础数据维度，利用隔离法进行电子地图设计，解决了电站地理信息保密的问题，同时消除专业GIS软件成本问题，保证了最终电子地图与实际地理信息的效用。

参考文献：

[1] 刘清海，杨建华，杨普，等. 基于GIS组件的配电网规划与改造软件[J]. 电力系统保护与控制，2010，38(4): 106-109.

LIU Qinghai, YANG Jianhua, YANG Pu, et al. Distribution network planning and reconstruction software based on GIS component[J]. Power System Protection and Control,2010,38(4): 106-109.

[2]李海成. 电子地图的制作及相关技术结息[J]. 唐山师范学院学报，2010，32(5)：82-84.

LI Haicheng. Production of digital and the related technical analysis[J]. Journal of Tangshan Teachers College,2010,32(5):82-84.