基于电网GIS平台的配电自动化系统研究与应用

章兵 梁磊 钱自桂 项玲

摘 要：在电力工业中，配电网是连接供电企业与最终用户的重要纽带，在全流程电力系统中发挥着举足轻重的作用。近年来，随着城市化建设步伐的加快，配电网改造日益频繁，供电企业对电网设备的地理空间需求迫切，将地理信息技术应用于配电管理系统可以将配电网中的设备实时运行状态信息与反映地理空间的位置信息紧密结合，从而大大提高供电可靠性、降低电网运行费用，为供电企业提供智能化决策和控制。本文着重阐述了电网GIS平台应用于配电自动化系统的技术关键点，构建与配电自动化系统的横向服务集成和数据整合分析，推进具体业务层面的耦合业务流程进行，提高配电网信息化管理程度。

关键词：配电自动化；电网GIS平台；业务集成

中图分类号：TM727.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0132-02

供电企业的生产过程包括发、输、变、配和用电环节，配电网作为将电力生产服务延伸到最后一公里的末端环节，是连接供电企业与最终用户的重要纽带。因此，高效、稳定的配电网运行管理对整个电力系统起着举足轻重的作用。

在国民经济发展的推动下，通信网络技术不断得到完善，配电网生产管理信息系统、数据采集与监视控制系统的广泛应用和地理信息技术的蓬勃兴起，突破了配电网智能化分析管理的技术瓶颈。基于地理信息技术，通过将配电网中的设备实时运行状态信息与反映地理空间的位置信息紧密结合，提供强有力的手段处理图形和非图形信息，从而大大提高供电可靠性、降低电网运行费用，为电力部门提供智能化决策和控制。

目前，地理信息技术已在国民经济各行各业获得了广泛应用，供电企业的运检、营销、调度、规划、应急指挥和通信等专业与GIS数据采集、分析和处理也密不可分。通过构建架构开放、技术通用的企业级应用电网GIS平台，实现对输变配电设备、通信设备和计量装置等电网资源的基础台帐和空间位置信息统一维护和管理，从而构建统一的数字化电网，为智能坚强电网提供基础支撑。

1 当前配电自动化系统建设中的困难

配电自动化系统是实现配电网实时运行监视和自动化控制的电力生产专业化系统，具备馈线自动化、配电SCADA、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，包括配电主站、子站、终端和通信通道等部分。目前四川省电力公司成都供电公司已推广应用配电自动化系统，通过监视并分析电能质量问题，配电网的安全性、稳定性和可靠性得到大幅度提升，而由于配电自动化系统仅能管理设备属性和运行参数，不能实现图形和属性信息的统一管理，且配电网的设备改造相对频繁，导致数据信息不能同步更新，影响设备状态的有效监视分析，增加风险故障。

1.1 数据库功能

由于电力公司各部门管理职能的不同，配电自动化系统仅能管理电力设备的属性和运行参数，不能依据不同的要求，绘制相关地理地形图，不能实现图形和属性信息的统一管理，从而形成数据信息孤岛。

1.2 信息系统管理的不足

配电自动化系统强化了各种生产管理和分析决策能力，有效实现配电网的运行监视和控制的自动化，但仅仅使用了关系数据库技术来描述生产组织运作模式以及生产管理系统，未将业务工作中的空间位置信息与电力生产活动紧密关联，且关系型数据库难以直接动态描述空间信息，极易导致数据错误、信息残缺和信息过时等现象。

因此，为了提高配电网的自愈性和供电可靠性，实现图形连接和电气拓扑模型的数据流动与共享，国网公司组织开发了电网GIS平台与配电自动化系统的业务集成接口，电网GIS平台为配电自动化系统提供设备图模应用，配电自动化系统为电网GIS平台提供实时数据和历史断面数据，有效了保证电网结构、设备属性和运行数据等信息的一致性，实现配电网设备的全生命周期管理。

2 业务集成需求

电网GIS平台是构建在国家电网公司“SG186”工程一体化平台之内，实现输变配电设备、通信设备和计量装置等电网资源的结构化管理和图形化展现，充分共享基础空间数据，并以面向服务的架构为运检、营销、调度、规划、应急指挥和通信等各类业务应用提供电网空间信息及分析服务，简称“地理信息平台”。

电网GIS平台和配电自动化系统都属于为电力系统生产部门提供支持的业务系统，存在对电网模型的图形连接、拓扑关系描述，有较为密切的业务联系。配电自动化系统需要电网GIS平台提供配电网设备拓扑模型及图形来构建其基础电网模型，同时基于模型又可以向电网GIS平台反馈实时量测数据或计算数据断面。

2.1 电网模型、图形信息

对于电网数据模型、拓扑关系的图形化展现，电网GIS平台和配电自动化系统中均有涉足，但两者侧重点不同，其中电网GIS平台侧重电网资源数据管理的空间信息描述，而配电自动化系统侧重电网的实时运行监视和方式调度，对于图模信息描述、颗粒度展现均存在较大差异性。基于上述差异性，基于数据交换和业务耦合集成机制，电网GIS平台为配电自动化系统图形应用提供电网模型数据支撑，保证两者对电网结构描述的一致性，达到“一张电网”的目标。

配电自动化系统通过数据中心获取生產管理系统提供的电网设备电气特征信息、电网GIS平台提供的电网空间位置信息、拓扑信息和电网设备公共属性信息，从而建立对电网设备图形化描述的需求。电网GIS平台拓扑关系结构变动后，将电网模型和图形信息以CIM/SVG形式（电气连接关系和拓扑关系）同步至配电自动化系统，支持各类图形应用。

2.2 电网实时信息

为更好的支持电力生产部门业务应用，根据实时运行数据做业务分析判断及展示，电网GIS平台需要配网自动化系统提供电网实时数据，通过电网GIS平台各类应用展现，如查看当前电网结构运行态等。

电网实时数据包括遥信量和遥测量，主要包括变压器类、开断类和母线等主设备。电网GIS平台按设定时间间隔或者按需求触发，从配电自动化系统获得遥测遥信量，建立GIS平台数据库的准实时断面数据，并将电网拓扑图形、设备状态运行信息进行叠加整合，实现对主站及区域电网的带电状况、分段/联络开关运行状态、停电影响范围和电网负荷密度的实时展现，为提高电网运行可靠性提供决策支撑。

3 业务集成场景

根据电力生产业务需求，电网GIS平台可生成单线图、站内接线图和网络系统图等电网模型描述，并按一定成图原则调整成图。当电网GIS平台拓扑关系结构变动后，通过触发方式以大馈线为单位，生成CIM/SVG数据，并发送变动消息到总线予以广播，配电自动化系统收到消息后，通过调用服务将变动后电网拓扑结构从电网GIS平台转入企业服务总线和信息交换总线，穿过反向隔离装置，由配电自动化系统接收和解析，支持各类图形应用，图1清晰地反映电网GIS平台和配电自动化系统的集成技术路线，配电自动化系统按设定时间间隔或按需求提供相關电网设备的遥测量、遥信量的快照信息。

电网GIS平台定时接收配电自动化系统的电网运行数据，电网GIS平台基于图形将电网拓扑图形、设备状态运行信息进行叠加整合。因此，在进行电网停电管理时，配电自动化系统将得到的停电范围以反馈停电边界（开关）形式送至电网GIS平台，在电网GIS平台中通过功能应用将停电内容采用红黑图进行显示，同时统计停电用户及停电影响用户，将信息送至营销系统和95598，由其向客户发布停电通知。

4 业务集成效果及应用情况

目前，四川省电力公司成都供电公司的电网GIS平台和配电自动化系统已进入深化应用阶段，完成了业务集成部署工作，其中154座变电站、352条配电线路和1200座配电站房设备已实现电气拓扑模型和图形关系的数据交互共享，即电网GIS平台为配电自动化系统提供设备图模应用，配电自动化系统为电网GIS平台提供实时数据和历史断面数据，有效保证了电网拓扑结构、设备属性数据和运行状态数据等信息的一致性。

配电自动化系统引入电网GIS平台后，可以更加直观的进行设备运行管理，将变压器类、开断类和母线类等电网设备的运行状态数据反映在GIS平台地理图上，且借助于平台的大量用户信息，便于迅速判断故障的影响范围，同时通过调用SCADA功能，及时查明故障异常点和影响区域，有效提高电网运行的可靠性，实现配电网设备的全生命周期管理。

5 结语

随着坚强智能电网的发展，将配电自动化系统中引入地理信息技术，融合传感和测量技术、设备技术和控制方法，建设基于电网GIS平台的配电自动化系统，一方面，提高配电网设备基础数据和网架拓扑的管理水平，另一方面，利用GIS平台的空间拓扑分析优势和数据共享机制，为配电网生产经营管理提供决策辅助工具。因此，借助于电网资源综合集成管理与自动化控制分析，可有效提升数据采集、分析和处理能力，从而为电网分析提供辅助决策支持，降低供电企业生产运营风险，必将实现电网可靠、安全、经济和高效运行，助力提升电网的精益化管理水平。

参考文献

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