电网GIS（精选7篇）
电网GIS 篇1
1 概述
将从金华配网GIS系统实际应用情况、电网拓扑技术定位、电网拓扑建模原则、电网设备分类、 电网设备属性建模、电网拓扑建模、与CIM模型交互、电网模型开放性和图数模一体化程度等9个方面进行分析。
2 金华配网 GIS 系统应用情况
由于电力系统配网节点多, 设备分散, 其运行管理工作常与地理位置有关, 2005年金华电业局开发了基于SW数据库的配网地理信息 (GIS) 系统, 以下简称配网GIS。配网GIS的引入 , 使配网运行人员更加直观的对配网进行运行管理。其主要功能包括设备管理、用户信息管理、供电量及负荷管理、 供电优先级和停电记录管理, 便于迅速判断故障点及故障的影响范围、辅助配电网发展规划设计等。经过多年的建设, 金华配网GIS系统基础应用已经逐步趋于成熟。系统在金华地区金东、婺城、义乌、 淳安等9个县级供电单位推广使用, 维护了10kV绝大部分配电数据, 10千伏架空线路、电缆线路、配电变压器、开闭所、 高压配电房、箱式变电站等基础资料的总体录入率在93%以上。
3 电网拓扑模型分析
3.1 技术定位
GIS系统与其他信息管理系统相比最大的优点是: 基于图形的设备管理和空间、拓扑管理, 非常直观形象, 符合电力系统专业人员的使用习惯, 这是其他管理信息系统所不具备的。金华配网GIS系统作为电网图形服务平台, 不仅为生产部门提供了电力设备台帐、地理沿布图、单线图维护以及相关的查询、拓扑分析功能, 金华配网GIS系统还与外围系统做了整合实践, 如: 在婺城局与配电SCADA系统整合, 将单线图和系统图以SVG和CIM模型的方式提供给SCADA系统使用; 与县局生产MIS整合, 将单线图提供给生产MIS使用,为配网生产业务应用提供图形服务支撑; 与营销系统整合,提供线路和配变关系以及配变和电力客户关系的维护, 可为营销专业人员提供决策辅助信息。
3.2 电网拓扑建模原则
金华配网GIS系统基于GE的SmallWorld (SW) 数据库进行建模, 根据该数据库的特点, 建模是完全面向对象的。电网的线路、设备等都作为一个个对象而存在, 例如: 杆可以抽象成为点对象; 架空线、电缆等可以抽象成为线对象;变电站、开关站等为组合管理单位可以抽象成为面对象, 每个对象都有其要管理的属性。
电网中的设备不是独立存在的, 而是通过各种关系连接成网络的, 这些关系主要包括从属关系和几何连接关系, 例如: 杆塔与架空线、线路开关、杆上变压器等设备有从属关系, 杆塔与线路附属设备横担、瓷瓶等也有从属关系, 空性与线路开关间具有几何连接关系。具有从属关系的设备不具有电气连通性, 只有具备几何连接关系的设备间才具有电气连接关系, 如架空性与线路开关间具有几何连接关系, 它们在电气上是连通的。
3.3 电网设备分类
在电力系统中, 变电站是配电线路的源头。一条线路从变电站出发, 经过开关站 (开闭所), 到变压器 (用户变压器)为止。变电站出线、开关站进出线一般是电缆, 其他线路都是架空线, 线路上还有一些其他设备, 如: 杆、线路开关等;变电站、开关站内部有母线、开关、站内变压器等设备; 还有一些附属设备, 如杆上的瓷瓶、横担等。
在SmallWorld中把上述分类中的每一种设备抽象为一个设备集, 如配电线路上所有的变压器可构成一个变压器设备集,配电线路上有几个设备集, 地理对象上就有几个对象集, 在SmallWorld中的CASE TOOL中表示为一个个关系表Collection。例如: 所有的线路变压器设备都存储在关系表Collection中, Collection中有几条记录就表明有几台变压器设备。
3.4 电网设备属性建模
在GIS中电网设备对象是属性的集合, 不同设备的属性不尽相同。将设备属性分成4类: 物理属性、计算属性、几何连接属性、从属关系属性。
3.5 电网拓扑结构
电网拓扑结构是电网分析的基础和依据。电网的拓扑结构主要有两种: 从属关系和几何连接关系。从属关系体现了电网设备物理上的连接, 不具有电气连通性。例如, 杆塔和架空线、线路开关、杆上变压器台等设备有从属关系, 与线路附属设备横担、瓷瓶等设备有从属关系, 具有从属关系的设备并不具有电气联通性。几何连接关系反映电网的运行状态, 它具有电气联通性, 如架空线和开关具有几何连接关系。当建立了电力对象及其他电力对象关系后, 设备的管理需要通过各种具体的方法来实现。如线路开关断开时, 要求原来带电线路的带电状态用颜色来标识。SW以所见即所得的方式建立设备对象及其属性, 并制定对象间的物理拓扑和电气拓扑关系。完成后, 用它自带的工具检查模型的完整性, 然后可以应用到GIS中。
金华配网GIS对站内、站外设备采用不同的方式进行管理, 站内设备和线路用主站接线图表示, 站外所有设备和线路用地理图表示。对站内外的电气连通性, 系统采用内外超链接点来处理, 用SW可视化建模中建立设备对象之间的物理拓扑和几何拓扑, 用连接字段来说明拓扑建模中设备对象之间连接关系。
表1中开关与杆, 架空线与杆之间是物理拓扑, 分别用0:n m:n来表示, 说明一个杆上可以有一个或多个开关 , 连接字段是pole_switch, 而杆和架空线之间是多对多的关系连接字段为pole_line。实际线路中, 架空心线与架空线之间要用导线接头连接, 电缆与开关连接时, 电缆接头必须作为连接中介,架空线与线路开关直接连接。表中的连接字段Connect_end表示点设备与线设备的连接, 例如电缆接头与电缆的连接; 电力设备有单端原件和双端元件之分, 开关便是一种双端元件,系统中开关两端有两个PIN点保证它的电气性, 而中间的部分则代表它的location, 表中的connect字段表示点与点之间的连接, 开关与电缆接头间的连接实际上是开关一头的pin点与电缆接头的连接; 开关作为双端设备, 放在吸纳路上必然要把线路打断, 所以split_chain就表示打断线路, 而紧跟其后的connect则表示开关的两个pin点与被打断的线路两端相连接。
利用以上这种连接方式就可以方便生成电力网络的拓扑联通图, 进行网络追踪。
3.6 与 CIM 模型的交互
在IEC61968/61970 CIM模型中, 设备间的拓扑关系是由:设备、terminal、ConnectityNode等组成的, 一个设备有2个terminal, terminal之间由ConnectityNode向连。杆塔1, 有2个terminal, 如t1和t2, 杆塔2有3个terminal, 如: t3、t4和t5, 杆塔3有2个terminal, 如t6和t7, 其中: t1和t2都对应了杆塔1设备, t3、t4和t5都对应了杆塔2设备, t6和t7都都对应了杆塔3设备, 在拓扑关系上, t2和t3对应了同一个ConnectityNode, t4和t6对应了同一个ConnectityNode,就表明了杆塔1和杆塔2是向连的, 杆塔2和杆塔3是相连的, 这种拓扑表示方式的优点是能够适应电力设备的多点的需求, 如开关是两点设备, 主变是3点设备等, 但是拓扑表示太复杂, 尤其在地理图中的图形表达上很难做到, 即使做到也会大大增加图形操作的复杂度以及图形的数量, 而且CIM模型中仅仅考虑了导电设备的模型 , 没有考虑到杆塔等不参与电力拓扑的设备。
在两种拓扑模型的转换中简化了CIM的拓扑模型, 直接使用设备间的关系, 既能够满足电力的拓扑关系, 又能够简化图形的表示, 加快拓扑分析的速度。拓扑表示能够无缝地转换成CIM模型的拓扑关系。
在转换过程中, 将杆塔等单点设备拆分成多点设备, 在杆塔1上增加2个terminal, 为t1和t2, 在杆塔2上增加3个terminal, 为t3、t4和t5, 其中t1和t2的设备指向杆塔1, t3、t4和t5的设备都指向杆塔2, 然后在拓扑关系上增加2个ConnectityNode, 为c1和c2, t2和t3同时关联到c1, t4和t6同时指向c2, 这样就将金华的拓扑模型转换成CIM模型。
在金华用管所已经将GIS的一次图以及系统图以CIM模型方式成功导给南瑞调度SCADA系统。
3.7 电网模型的开放性
配网GIS系统对外提供的拓扑数据分为2种: 静态的拓扑数据以及动态的拓扑分析结果。
对外提供静态拓扑数据有以下3种方式:
(1) 以数据库视图的方式 , 此种方式最简单 , 调用效率也最高, 而且能够保证调用的数据是最新的。此种模式的缺点是模型是自定义的, 对方要能够很好地理解拓扑模型。
(2) 以CIM模型的方式 , 此种方式一般都用于将整个图形导成SVG格式和CIM模型的方式提供给其他系统。此种方式的优点是图形、拓扑模型都是采用通用的标准来实现的,对方无需对拓扑进行深入理解。
(3) 以Web Service的方式: 此种方式架构先进, 基于面向服务的架构实现, 与平台、系统等都无关, 符合国网公司GIS建设标准。
对外提供实时电网拓扑数据有以下几种方式:
1) 将拓扑分析功能打包到插件或者OCX控件中, 作为图形包的一个附属功能提供给其他系统, 此方式的有点是最简单,其他系统无需编写代码。缺点是需要安装插件或者OCX控件。
2) 以Web Service的方式: 此种方式采用函数调用的模式, 直接调用服务器上对外发布的拓扑分析功能, 返回分析结果数据。此种方式的优点是其他本地无需保存拓扑数据以及进行拓扑数据的实时刷新等工作。
3.8 “图-数-模”一体化
在GIS提供的地理背景上, 配网运行部门的资料维护人员采用“图-数- 模”一体化的建模工具, 来建立配网线路及变电设备的电网资源模型, 线路和变电站内外部的拓扑关系,图形化方式处理改造和新建工程, 非常直观、工作效率高、应用效果好。
电网GIS 篇2
国家电网公司提出了建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化和互动化特征的统一坚强智能电网的目标。信息化是坚强智能电网的实施基础,构建先进的三维、动态、可视化电网管理平台,是智能电网的主要发展方向和技术发展重点之一。
电网三维GIS管理平台提供无缝的图像化接口,具有实时功能,将来自于各渠道的电网信息以动态系统拓扑模型的方式集成在一起,实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用。结合某市电网集成管理平台的设计与实现,对电网三维GIS管理平台的系统框架设计和关键技术进行了研究。
1 三维GIS技术发展及应用现状
三维GIS以立体造型技术给用户展现地理空间现象,能够表达空间对象间的平面关系。对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维GIS特有的功能。从三维GIS技术的研发基础来看,当前三维GIS技术的发展主要有以下两大趋势:
(1)应用范围从三维可视化领域向三维地理信息展示发展。
这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样,是从可视化角度出发的,目的是将地理数据变为可见的地理信息。
(2)管理模式从分散数据库向系统集成拓展。
三维GIS存储和管理海量的空间信息和属性信息,基于分散的关系型数据库管理系统(RDBMS),将三维可视化与三维空间对象管理相耦合,形成集成系统。
目前国内外还没有成熟完整的三维GIS系统,与三维GIS相关的系统大多集中在三维可视化方面,如EVS、Vis5D、Voxel、医学可视化以及各种CAD软件等,也有一些三维系统部分实现三维GIS的功能,比较有名的软件有LYNX、IVM、GOCAD、I/EMS、SGM等。
2 系统框架设计
电网三维GIS管理平台框架如图1所示,平台综合运用信息科学、计算机科学、地理学、管理学等多学科方法与技术,利用三维建模工具制作某市城区范围内的地物模型,以及变压器、杆塔、输电线、开关、电容、电机等设备实体,模拟建筑物、街道以及周围环境,通过纹理渲染,在三维虚拟环境下呈现人际交互界面,实现电网设备管理的实时化、运行信息统计与分析的直观化,为电网企业业务部门提供多专业、多层次、多目标的综合服务。
3 系统关键技术
根据区域电网现行机构设置与管理模式,充分考虑电网在管理和业务等方面的特殊要求,系统在三维GIS平台上集成了设备管理、电网巡检、缺陷管理、客户服务、移动抢修等多种功能。系统以加密传输的方式实现数据库以及系统安全访问机制。
电网三维GIS管理平台的构建流程如图2所示。
(1)构建区域内的地物和设备的自定义相对坐标系,并与GPS坐标进行匹配。
(2)制作建筑物及其附属设施、电力设备的3DMAX模型,进行纹理渲染。
(3)构造建设区域及其周边扩展区域地表纹理,包括道路、绿地等。
(4)扩展建设区域,以简单建筑等要素充实场景内容。
(5)通过Skyline系列的Terrabuild、TerraExplorer Pro软件集成场景,进行加载模型以及模拟环境操作。
(6)在Visual Studio环境中结合TerraExplorer View开发三维浏览模块,构建三维GIS环境下的电网集成管理平台。
3.1 外业调绘及纹理采集
系统以实现局部地区三维地理信息数据的虚拟浏览为目标,通过外业调绘和纹理采集实现基础数据的准备。
3.1.1 外业调绘
外业调绘流程首先定义坐标基准与高程,内容根据提供的图纸进行实地调绘。采集建筑物、变压器、杆塔、输电线、开关、电容、电机等实体尺寸。
3.1.2 纹理采集
对建筑物及设备的纹理照片进行采集,表示出建筑物之间的连带关系,以便清晰显示不同建筑物的纹理。考虑到贴图的需要,拍摄角度尽量采取正拍、全景,减小拍摄仰角。拍摄建筑物正面全景,以便把握建筑物整体结构和比例。
3.1.3 底图处理
按照外业测图和调绘成果,在AutoCAD中处理适合建模的基础底图,所有建模内容,均应在该底图中进行表达。
3.2 模型制作与场景集成
系统通过模型制作与场景集成流程,完成虚拟环境的构建。
3.2.1 模型制作
在3DMAX中建立建筑物及电力设备模型,根据系统建设的需要,制作建筑物的简单模型和电力设备的精细模型。通过场景充实,形成整体区域的模型文件。
对所构建的模型进行优化,在维持模型显示效果的前提下,使用尽可能少的点、面和多边形。建模完成后对模型进行简化,不显示的面全部删掉,以减少模型中点和面的数量,提高场景运行速度,一般简单模型的面数不超过20个,精细模型不超过1 000个面。
3.2.2 场景集成
在Skyline的TerraExplorer Pro环境中进行场景集成和模型加载,并对模型的位置、大小、方位进行调整;利用树木等辅助纹理进行场景整饰,最大程度地虚拟区域内真实场景。在区域外使用简单模型和树木纹理充实场景。最后对三维场景进行打包,生成FLY格式的工程文件,方便用户快速浏览。
4 系统实现
系统提供给某供电局内各部门的专业用户使用,各级用户可由电网三维GIS管理平台直观地浏览设备的分布和实时运行状态,查看各种专题地图,掌握全局电网的宏观状况。
在4D技术(数字正射影像图DOM、数字地面高程模型DEM、数字栅格地图DRG、数字线划地图DLG)的支持下,将区域信息以三维GIS形式直观表现出来,便于管理人员直观决策。系统在三维GIS平台上,具有GIS数据显示与分析、管理决策支持等基本功能,包括设备管理、图形数据管理、巡检与缺陷管理、图档与报表管理、客服与故障管理、移动抢修管理等子系统。
电网三维GIS管理平台的设备管理子系统主要包括电网编辑、设施编辑、设备查询、图层加载、线路管理等功能。可对设备运行与检修的技术资料进行归档管理,查询设备运行管理过程中的规程规定、技术指标、线路维护、检修记录等。图形数据管理子系统用三维模型表示建设范围内的地表特征和电力设备。可进行漫游、缩放、旋转及飞行浏览等操作,方便用户多种方式查询输电网的数据资料,包括线路的电压等级、连接方式、起止点、回路数、路径长度、导线型号等设备属性,并可以直观地在三维场景中显示耐张段。图形数据管理子系统如图3所示。
基于3D-GIS平台,巡检与缺陷管理子系统主要包括巡检任务分配与监控、缺陷报告、消缺处理以及缺陷汇总分析功能;图档与报表管理子系统支持对电网实际接线图、电网地理接线图、变电站一次接线图、电网规划图等浏览及绘制功能;客服与故障管理接收来自多渠道的故障报告,判断电网故障位置与设备,向调度员提供故障隔离方案,从而迅速恢复供电;移动抢修管理子系统提供地形与道路快速定位功能,方便用户依据道路名称进行图形快速定位。
5 结语
电网三维GIS管理平台避免了传统信息系统在处理图形和数据时的分离,将设备属性与地理信息有机地结合在一起,是地理信息技术在电网管理中的典型应用。系统框架设计是系统实施的基础,外业调绘与纹理采集、模型制作与场景集成是系统实现的关键技术。平台在某市实施以来,运行稳定,有效满足了电网管理工作快速、高效、及时的需求。
三维GIS技术在电网管理中具有形式丰富、形象直观等二维GIS技术不可比拟的优势,但是在复杂建筑物建模、纹理提取、信息获取和卫星遥感图像矢量化等方面,三维GIS技术还需要进一步的研究。
摘要：先进的三维、动态、可视化电网管理平台,是智能电网的主要发展方向和技术发展重点之一。概述了三维GIS技术的发展及应用现状,设计了电网三维GIS管理平台框架,研究了系统建设过程中的外业调绘及纹理采集、模型制作及场景集成等关键技术。系统实施效果表明,电网三维GIS管理平台满足了电网管理需求,有效提高了管理水平。
关键词：三维GIS,电网管理,系统集成
参考文献
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电网GIS 篇3
在电力企业中,电网地理信息系统(GIS)的建设目标是:结合数据库和地理信息技术,对电网的空间资源进行有效管理,建立电网资源的实用化维护工具,并以此构建电网生产、服务的数据平台,使得电力企业协同工作环境、数据共享能力得到进一步提高,实现决策可视化、控制智能化,降低运营成本,提高系统可靠性、稳定性和安全性,满足现代化电力企业的信息管理要求。
在电力企业中,传统电网GIS系统(如ArcGIS、Smallworld、Intergraph、MapInfo等)能够满足电力企业的业务需求,但是普遍来说存在以下局限性:地图不够逼真、操作比较复杂、界面不够友好、速度也不够快,并且投资费用大、开发周期长,难以推广应用,概括而言就是专业性太强需要经过培训才能使用
GoogleEarth(GE)是一款全球卫星地图集成软件,影像来自最近3年的卫星与航空摄影数据,可在全球范围内周期性地更新。对GE公布的卫星照片和真实的地球物理信息进行匹配,它的地形、海拔、经纬度信息和GPS输出的经纬度信息是重合的。
本研究主要探讨基于GoogleEarth的电网GIS应用。
1 GoogleEarth地理信息管理系统的优势
(1)提供免费版本,体积小,对硬件要求低;与传统电网GIS所普遍使用的平面地图相比,逼真程度更高,操作界面更简单直观,班组人员容易操作[1]。
(2)GE提供资料丰富的GIS数据库。除了卫星影像图外,还能显示矢量数据。另外,有大量的GE用户添加的地标、航迹、KML地图、地貌景观图像,共同组成了一个巨大的多维地理信息基础库能够从多方面、多角度显示电网信息。
(3)GE提供了方便的GIS工具支持。GE的客户端程序以及GE的SketchUp可以为GIS开发者提供GPS支持、地图制作、保存、三维模型等方便的制图支持。若基于GE开发电力GIS系统,则容易进行三维应用开发,如线路飞翔、线路弧垂分析、巡视线路模拟等功能。
(4)GE提供定期的地图更新服务,若基于GE开发电力GIS系统,则用户可以在最新的电子地图上绘制正确位置的电力设备,而传统GIS系统所购买的电子地图普遍地表现为更新周期长、更新费用高、甚至不提供更新业务,难以适应新建电力设备对地图正确性和及时性的要求。
(5)GE提供了开放的Web编程接口。GE提供了开放格式的KML地图描述语言,以及免费的API,可以方便地将GE地图资源集成到自己的Web应用中。
2 基于KML的GoogleEarth的电力GIS应用开发模式
通过将GE的客户端程序与用户定制好的KML文件数据库相结合,开发满足用户需求的系统,如图1所示。
2.1 KML语言
KML是一种用来在地图浏览器中展示地理数据的文件格式,如Google Earth、Google Maps和移动GoogleMaps。KML被GoogleEarthviewer显示的过程和HTML网页被浏览器处理差不多,而且跟HTML一样,KML也使用一种基于标签(名称和属性)的语法格式来描述地理标准信息,可以说,GoogleEarthviewer是一个KML文件浏览器。用户可以在GE的用户界面中创建KML文件,或者用户也可以使用KML或简单的文档编辑器自己手动编写文件[2,3]
2.2 KML的对象模型
KML的对象模型主要包括了Placemarks,Geometry,ImageOverlays,Style以及NetworkLinks 5大要素,并定义了88个标签(tag)用以描述相应要素的属性[4,5]。
基于GE进行电网GIS制图开发,常用的制图元素主要有2类:
(1)点状元素。
即Point元素,其坐标采用真实的空间位置表示,即以经/纬度、高程等表示其位置,Point={Longitude,Latitude,Altitude}。点支持的样式比较完善,可以自定义文字的大小、颜色、透明度等。点击数据“点”的弹出窗口,支持基本的HTML代码效果,可以插入自定义样式的文字、图片、表格等,这可以作为数据“点”的进一步详细内容的具体补充。在电网中点状元素可以用来表示发电厂、变电站等电力设备。
(2)线状元素。
包括两种即LineString(线段)和LinearRing(闭合线)。线都是由一系列的点来定义的。LinearRing的开始点与终结点相同。线元素也支持自定义颜色、宽度、透明度等。“线/折线”默认是无法实现相应名称显示的,这需要通过“点”数据来完成相应的配合处理。在电力系统中,可用来表示输电线路:
2.3 创建KML文件
KML文件的编写可以通过以下3种方式[6,7]:
(1)使用GE客户端编写KML文件。GE客户端就是一个很好的KML撰写工具,在GE客户端中可直接按照要求组织数据并保存成KML文件。同时,GE还可以测试复杂的KML文档结构。GE客户端能够创建和保存所有的KML标签。
(2)使用文本编辑器。可以使用一个文本编辑器来创建KML文件,按照KML的语法和格式编写,通过GE客户端来检测KML文件的结构和语法的有效性。
(3)把其他文件格式转化为KML文件格式。目前,电力系统的GIS信息大多是通过其他地理信息系统软件生成的数据。例如Mapinfo(TAB),ESRIShape(SHP),GML等。GoogleEarthPro可以直接导入TAB和SHP格式的矢量数据,但对于免费版本的GE可以通过下面介绍的GoogleEarthAPI编写相应的程序转化成文件
3 GE在电力GIS中的应用
由于GE本身的一些限制,基于GE进行电力GIS开发,并不能完全满足电力企业的所有要求。在电力企业中,综合地利用GoogleEarth与GIS平台,可以取长补短,从而构建功能更加全面、用户更加容易使用的电力GIS系统。在GIS平台上开发地图浏览、设备编辑、网络分析、以及各种分析统计功能,这些功能适合负责输电和配电的生产部门的专业技术人员和数据录入人员使用;针对在GIS平台上开发的应用程序所录入的设备数据,将其在GoogleEarth上进行展现,并开发地图浏览、设备的图-数互查以及三维应用功能,这些功能适合各种只需要简单地查询设备地理位置的人员使用,以及需要实现线路飞翔、线路巡视路线模拟等功能的人员使用。基于GE的电网GIS开发的系统架构如图2所示。
3.1 服务器端的开发
3.1.1 电子地图
对于中国大部分区域,GE不能提供道路、建筑物、行政区域、水域等地图数据,这意味着无法得知某条道路或建筑物的名称等最基础的电子地图信息。而电力GIS应用的某些功能是需要基于道路、建筑物和行政区域数据进行开发的[8]。
为了解决该限制,可以购买精度较高的卫星地图或者航拍地图,把地图文件进行分块切割,在应用开发中,根据显示区域加载不同地块的地图文件,通过叠加影像数据实现海量地图的快速加载及显示功能。
在GE上进行影像叠加的流程如图3所示。
(1)数据预处理:
数据预处理是指对获得的原始影像数据坐标进行纠正、投影转换等操作。
(2)影像数据叠加:
以影像所占的矩形区域为准,获取4个边的经/纬度信息,根据获得的经/纬度信息进行叠加。
(3)精确对准:
由于误差的存在,影像数据和GE数据不可能完全对准,需要研究人员对叠加上的数据进行精确对准。
3.1.2 电力信息数据的采集及共享
通过EMS系统、电网GIS系统、调度自动化系统等可获取电力基础数据,由于电力数据格式的多样性,并且其中大多数数据格式不被GE所支持,必须再转换成GE所支持的数据格式,形成统一数据平台。对GE客户端而言,KML是它的数据标准格式。所有第三方的数据转换目标是合适的、完善的KML数据。数据转换的流程如图4所示。
(1)转换:
转换既可以通过其他GIS软件自带的数据转换功能实现,也可以通过基于GE API编程的方式实现。
(2)校正:
从基础地理数据转换的KML数据在GE里与卫星影像有一定程度的偏差,所以需要在GE中进行校正操作。
(3)处理:
这一步是给加载到GE中的点、线、面数据加上名称。
(4)分拣:
为了使数据具有层次性,在GE中加载更快,需要进行分拣操作。通过分拣操作,可以对相同属性的地物进行分类、分级显示。
3.1.3 统计分析
GE不提供图形拓扑关系处理功能,因此使用GE所编辑的电网设备图形数据不具备拓扑关系,GE也不提供拓扑分析工具,也就是说,不能使用电力GIS应用中最基本的电网拓扑分析功能。
采用GoogleEarthCOM API的编程方式,可以灵活地通过在第三方平台上编程实现基于设备属性的查询、对比、分析、筛选、统计等处理功能。开发人员利用它可以通过VB、VC等编程语言实现与GE的交互,从GE获取信息或者向GE发送指令。
3.2 客户端的开发与部署
对于需要实时更新的数据采集,可以借助KML中的标签提供的网络连接功能该标签能支持基于视图变化的更新。在GE的客户端的KML文件中通过
GE支持HTML超文本标示语言和Java语法,可以像制作网页一样编写图文并茂的电力设备描述,包括杆塔简介、杆塔照片、地貌录像、设备资料库超级链接、变电站主接线图等多方位的展示信息。所以对于设备信息、变电站接线图等固定的电网信息可以在设备标签中的
3.3 GE在电力系统中具体应用示例
3.3.1 管理电力线路地理信息
(1)在输电线路输电方面,可利用GE对线路途径做优化选线及避让各类规划区、军事区等不适合线路通过的区域,有效提高线路途径方案的可行性,同时,也可利用GE的三维地面高程模型剖切断面,满足投标和方案比选之用[11,12,13]。
(2)线路勘定后,即可以在GE上描述电力线路,根据LineString模型在GE上描述电力线路。LineS-tring中的Point即为线路中的杆塔。根据经纬度定位建立杆塔地标,并建立相应的设备信息描述文件。双击地标即可打开相应的地标描述文件。如图5所示为绍兴潮兰550kV线路,点击其一杆塔,即显示该杆塔相关描述信息。
(3)在GE中可以测量两点之间的距离。点击菜单“Tool”—“Ruler”,弹出对话框,点击两个杆塔坐标,即可计算出两杆塔的档距,选择Path还可以测量曲线和这折线的距离。
3.3.2 展示电网调度信息
华东电网调度运行信息如图6所示,在地理背景图上,线路潮流以箭头方向表示,线路潮流超过线路额定容量50%的,以实心黑色箭头表示。点击箭头,可以弹出线路潮流的详细数据。
3.3.3 展示电网规划信息
随着电网网架的进一步大规模加强,GoogleEarth特别适宜用于对电网规划信息的展示。2009~2010年华东电网(福建局部)所有发电项目、变电项目、线路项目如图7所示。可以清楚看到福建500kV环网建设及各个具体项目的进展信息。
4 结束语
GE应用于电网GIS还处于一个探索阶段,现阶段主要是应用于电网GIS信息的可视化发布。随着高分辨率卫星图像数据建模技术的日益成熟,网络宽带的不断增加,以及GE软件功能不断改进和加强,基于GE能够创建更成熟的实时GIS系统。这将改变国内地理信息系统的产业格局并深刻影响相关的工程行业。基于GE平台的软件系统不仅可以应用于电力、石油工业等领域,在未来的生活中,它将成为人类不可或缺的亲密伙伴。
摘要：Google Earth(GE)作为一款流行的三维虚拟地球软件,可以方便直观地显示电网地理信息系统(GIS)信息。针对基于GE进行电力系统GIS建设的问题,阐述了GE这款软件的特点,详细介绍了它应用于电力GIS的优势。基于GE支持的数据格式为KML的情况,把电力系统GIS相关数据转化为KML格式。研究结果表明:基于GE能够实现电网地理信息、电网调度信息,以及电网规划信息的可视化显示。
电网GIS 篇4
2012年4月13日, “辽宁省电力有限公司电网GIS空间信息服务平台”项目通过验收, 项目验收会议在辽宁省电力公司举行。该项目在国家电网公司电网GIS平台建设与应用巡检考核中连续3个月排名第一, 体现了高质量的项目建设和应用效果。
会上, 验收专家组认真听取了项目组成员的工作报告、技术报告、测试报告和应用报告, 观看了系统功能演示, 审查了项目验收资料。专家组一致认为, 项目实现了与门户目录、PMS系统的集成, 为辽宁省电力公司构建了全省统一的输、变、配一体数字电网, 为电力生产业务的GIS应用提供了电网结构分析和图形展示的功能, 大大提高了辽宁省电力公司电网精细化管理水平, 达到了项目建设要求。
电网GIS 篇5
电网管理系统的规划不仅涉及对自身信息的管理, 还涉及对地理信息的勘测以及图像处理和数据的统计与分析等。由于电网规划的地理面积覆盖广, 在规划的过程中电网信息无法与地理信息相连接, 使电网规划存在结构上的协调性问题。介于GIS所具有的可视化和形象化的管理优势, 其在电网规划管理系统中能够充分利用地理信息数据进行地理空间数据的处理。因此, GIS技术不断发展与普及, 广泛应用于电网规划工作中。
1 目前电网规划的现状及问题
科学合理地进行电网规划是确保电力系统安全的依据。随着科学技术的不断发展, 为了使电力系统获取较高的社会与经济效益, 将人工智能和GIS技术相结合并引入电网规划管理系统中是电力系统日后不断前进的方向。目前, 我国许多电力公司与调度中心广泛采用了GIS系统, 并且还展开了一系列的配电规划, 如对城市和农村的配电规划、配网自动化, 以及负荷预测等。虽然基于GIS的电网规划管理系统在我国高效开展, 但电网规划依然存在某些局限: (1) 由于电网规划人员和维护人员之间缺乏沟通, 因此造成在规划过程忽略了某些实际问题; (2) 由于电网管理系统的规划不仅涉及对自身信息的管理, 还涉及对地理信息的勘测, 以及图像处理和数据的统计与分析等等, 因此常常使规划受到限制, 影响电网的稳定性和预测的准确性。
2 基于GIS电网规划管理系统的优势
2.1 在负荷预测中的优势
在电力规划管理系统中, 负荷预测起着决定性的作用, 如对设备选型和电压等级的预测、建设规模和时间的预测, 以及变电站布点的预测等。长期的负荷预测是由电网规划部门与相关部门进行沟通后, 对信息变化的及时掌握和数据的更改, 并及时对预测方案进行调整和更新预测的结果。由于电网规划管理系统平台中集成多种负荷预测的方式, 因此不仅允许在不变动源数据的基础上调整数据的开放和录入, 还存储着多种调整方案和结果便于对比。
2.2 在变电站布点和定容中的优势
对变电站布点和定容的科学合理布置, 是确保电网供电枢纽具有较好的稳定和可靠性的前提条件。在实际规划中, 不仅要考虑到地形条件和供电半径, 还要考虑到电网周边的负荷与经济等, 因此需要通过大量的数据和算法来进行规划。基于GIS的电网规划系统具备满足变电站布点和定容需求的功能, 能够更为直观地做出合理的布局规划。该系统根据负荷预测所得出的结果, 初步确定供电范围与位置, 通过采用GIS在地图中描绘和输入变电站的相关信息, 并利用预测和规划平台不断修改确定的容量与分区, 不但操作方便, 而且选址更为直观。
2.3 在线路空间布局和电网规划分析中的优势
基于GIS的电网线路规划, 在减少占地面积的同时, 还节省了投资, 更利于进行电网的维护。通过GIS电网规划管理系统对电网信息数据、地理信息数据, 以及变电站接线图信息等扫描后, 将重要的电网信息和地理信息数字化, 便于为电网规划提供准确的信息。而且GIS在电网规划管理系统中所具有的统计分析功能, 能够随时对规划进行评估与决策。例如在电网区域中, 利用不同颜色对不同区域的电力负荷水平进行标记, 统计不同区域的主变容量和供电范围等, 通过调整用户的实际情况, 确保规划达到最佳效果。
3 基于GIS的电网规划管理系统设计
3.1 对系统功能结构、要素、属性以及接线图的设计
实现基于GIS的电网规划管理体系的设计, 主要还是针对软件体系结构的设计。其软件体系结构是一种层次化的形式, 自上而下分别为应用层、用户层 (组件层) 和数据层。
(1) 应用层:主要集中在用户层 (组件层) , 是利用人机界面为电网规划的用户提供各种应用服务的功能。通过GIS自身的远程与查询功能实现更高的应用, 如浏览与查询电网地理信息、控制和管理电网信息版本与图层, 以及管理系统配置和属性等。 (2) 用户层:主要是提供图形化界面和权限控制的功能, 通过不同的应用可以划分为面向计算机支持和面向管理类的组件集, 以及为系统专门设计的组件集和接口集, 用于快速计算、解决和控制整个管理过程的信息传递环节与路径, 并集中管理实现通信。 (3) 数据层:GIS分布的层次, 主要是为系统提供数据支持的功能。利用Visual Basic基于GIS组件MapObject2.0进行再次开发, 其访问工具采用Arc SDE (Arc GIS的空间数据引擎) , 支持点、线、面3要素地理信息数据的管理, 实现操作浏览、查找、编辑、增加以及删除等功能, 并设计属性 (名称、类型、容量、台数、位置、归属、起终点、电压等级、编号等) 。由于Arc SDE所支持的图层类型很多, 因此这里将支持CAD格式图层, 建立相应的索引表和要素属性表, 实现要素和图层的对应。数据库软件则采用SQL Server。
3.2 电网图层管理和信息版本管理的设计
空间地理信息的存储主要是采用图层形式。在电网规划管理系统中, 图层主要分为3种:电网信息数据、变电站接线图信息、地理信息数据。如何将众多电网信息图层进行科学合理的组织, 直接影响到管理系统的有效和可用性。因此, 要设计电网图层管理体系, 将电网信息数据分为运行电网、在建电网、近期规划电网、中期规划电网和远期规划电网, 并在每个电网中都存储以点表示的发电厂、变电站和以线表示的电网线路的电网要素信息, 如图1所示。
通过保留原有规划过程中的电网信息图层版本, 提供现状的图层操作, 将修改后的图层进行提交保存, 以及在修改错误时对数据进行恢复撤销检出操作等, 确保数据安全管理的同时, 保证更改后的数据不会丢失。
3.3 对查询、浏览、可视化的设计
基于GIS的电网规划管理系统的浏览模块主要分为:地理信息的浏览与接线图的浏览;而查询模块则分为:图上属性查询、关键字查询、条件查询、空间选择查询等。地理信息的浏览是有选择性的进行图层加载, 通过放大、缩小和平铺等功能进行浏览;接线图的浏览则是在规划中, 有关技术人员除对基本信息浏览外, 还能浏览内部详细信息。
为了确保电网规划管理系统具有可视化的支持功能, 这里设计了多种录入模块、编辑模块和辅助决策模块。其一, 通过输入绝对坐标的方式录入电网要素, 提供一个窗口界面, 由人工以交互方式录入电厂、变电站和电网线路的空间信息;其二, 由专门接口导入测绘数据到系统中的导入模式;其三, 通过在地图上进行绘制和预测的地图描绘模式;其四, 通过对区域主变容量和供电范围统计设计的What-if分析功能以支持决策的辅助模块等。
4 结语
在电网建设的过程中, 电网规划是最主要的环节之一。随着社会的不断发展, 在新形势的驱使下, 电网规划与管理出现新的问题和挑战。总之, 在目前新形势的推动下, 电网规划管理系统的灵活高效应用是电力企业获取电力市场竞争力的主要方式。基于GIS的电网规划管理系统在经过功能和数据等方面的不断完善后, 为电网日后的发展奠定了基础。
摘要：通过简要介绍目前电网规划的现状及问题, 对基于GIS的电网规划管理系统优势进行了分析, 并对该系统进行了设计。
关键词：GIS,电网规划,管理系统
参考文献
[1]胥晓晖.基于GIS的电网规划管理系统研究[D].山东大学, 2005
[2]赵连明.基于GIS的配电网管理系统拓扑建模与分析研究[D].武汉理工大学, 2009
[3]唐保永.基于GIS的电网规划管理系统的研究[D].郑州大学, 2009
电网GIS 篇6
电网规划是城市规划中的一个重要组成部分。依据城市的建设规模、发展形态、规划负荷密度及原有供电设施基础,合理确定变电站容量及分布,以建立结构合理、供电可靠、适应性强的坚强智能电网,从而使城市国民经济以及社会发展需要得到满足,这就是电网规划的最终目标。
1 电网规划一体化平台
1.1 电网规划一体化平台的主要内容
电网规划一体化平台有以下几部分重要内容:
(1)城市基础数据平台:城市对规划范围内的用地按照规划性质进行调查摸底,区分已开展和未开展控规地块,在2个不同的规划区域中分别采用直接输入和普查校对的方式,同时利用AutoCAD绘制分街区的城市规划地理坐标图,可实现城市规划信息库能够被系统自身识别,完成了利用MapInfo的图形转换。
(2)城市一次建模:把最小地块作为单元,逐一添加城市规划的属性数据,并对地块名称、开发类别、地块和建筑面积、容积率和建筑性质等指标进行规划;校对1:500地形图、航拍图、征选地信息以及建筑物普查地理信息等,保障这些地块历史以及规划数据的真实性。
(3)城市二次建模:在研究和对比地理地形、气候条件相差不大的城市用电指标的过程中,把国内几个发达城市的单位建筑面积指标作为参照,在专家的参与下,确定单位建筑面积负荷指标、应用系数。再通过横向比较,对比分析一些具有代表性的样本,从而校验负荷基准指标。在负荷基准指标确定后,用某个平台依次去赋值地块,令当前地理数据和电力负荷单位指标等属性在每一地块中都具备。
1.2 GIS一体化平台
电网GIS不仅作为技术,是实现坚强智能电网的基础,而且还作为一个资源管理平台在电网企业许多业务中得到应用。公共信息模型应用到电网GIS中,不仅使输电、变电、配电、低压电网以及通信网资源甚至其中的拓扑数字化建模通过图形可视化的方法实现,而且极大地提高了电网一些专业领域开展信息化的便利性。另外,它还具有电网拓扑分析、故障定位和线损分析等作用,这使得它成为了一种技术支撑,在维护电网的安全、稳定和经济运行等过程中发挥了巨大作用。
1.3 平台架构
按照基于电网GIS的一体化平台定位及各业务应用的需求进行抽象和设计,将电网GIS平台的应用架构划分为典型应用框架、电网资源图形维护、空间信息服务、高级应用和平台支撑应用5部分。图1为电网GIS平台的应用架构。图2为一体化平台的技术架构。
2 GIS一体化智能平台管理分析
2.1 一体化电网设备精益化管理
基于GIS的一体化智能平台涵盖了输变配通低等设备,初步构建了一张数字电网,基础台账日趋完备。系统可快速、准确地获取电网设备的分布情况,提供电网拓扑分析服务,为电网的设计规划提供信息支撑,解决了过去需查阅多份图纸或图纸信息更新不及时带来的信息不一致的情况。
通过在线检测输变电设备状态,实现了对设备状态全天候以及全过程的实时监控,通过比较各项参数可以最快获知设备的异常情况,提前预警,化“被动”为“主动”,有充足时间去处理设备故障。另外,与气象以及应急管理系统集成,通过GIS地理图,能第一时间了解雷区的分布情况以及一些恶劣天气对电网设备造成影响的程度,通过对设备的各种故障信息的管理,可以统计、分析一定时间内设备的故障情况,为设备的选型、制造工艺、安装环境等提供参考,真正做到了“事前预警、事中监控、事后分析”。
2.2 配电业务管理
配电业务管理以GIS系统所管理的配电设备为基础,依据GIS提供的地理信息、设备资源信息、图形拓扑信息,结合用电营销系统提供的用户信息和数据,自动化以及负控系统提供的即时更新的数据信息,共同构成配电网设备运行、检修、设计和施工管理的统一业务流程管理系统,成为智能调控一体化系统的调度业务管理在其他生产运行部门的延伸。并且在综合分析配电网各种业务数据之后,对配电网日常业务工作进行全面管理。
2.3 低压台区管理
根据国网以信息化、自动化、互动化为特征的“智能电网”的发展计划,要求管理部门精细、可视、动态地管理低压网络和用户。
在低压电网管理方面,某局已经实现了对0.4 kV低压电网的地理分布、网络拓扑等资料的电子化管理,而且实现了线路规划、工程设计和故障检修以及计划管理等业务功能,在系统中接入城区范围内的重要客户和高危客户,加强对此类客户的管理并逐步实现互动。
2.4 通信网络管理
依照通信网络的特点,在一体化平台中建立了统一的通信网络信息模型,把通信网络资源分为物理和逻辑2个部分。再将物理资源进一步划分为空间资源、线路资源以及设备资源。通过空间资源对通信主站、管道、杆路等进行管理,使得管道网以及杆路网得以实现。
3 结语
本文分析了城市规划中应用软件建立电网规划基础数据平台,通过合理确定负荷密度等技术指标,实现了变电站的定容定址,完成了电网规划与城市规划的有效衔接,提高了规划的科学性。
摘要：介绍了电网规划一体化平台的主要内容、GIS一体化平台和平台架构,并对基于GIS的电网规划一体化智能平台的管理进行了分析。
关键词：电网规划,一体化平台,GIS,低压台区
参考文献
[1]陈绍杰.电网规划与城市规划的关系[J].农村电气化,2006 (5):18-19
[2]卢宏山.电网规划在城市规划设计中的运用[J].企业技术开发,2010(15):62-64
电网GIS 篇7
关键词：GIS技术,县域电网,电网规划
引言
县域电网的覆盖面比较广, 要想实现电网信息和地理信息相融, 难度比较大, 这在某种程度上致使电网规划缺少协调性和系统性, 严重影响了电网的规划工作顺利进行。而在县域电网的规划中应用GIS技术, 不仅可以减少资源浪费, 同时能够方便相关人员及时掌握电网信息以及地理信息, 能够保证县域电网规划的可靠性与准确性。
1 GIS在县域电网中的应用特点
应用计算机的软硬件, 可以方便GIS技术进行地理空间的数据表达、处理与分析。经过研究可以发现GIS在一些空间数据分析与管理方面比较有优势, 而且应用GIS的技术能够结合规划数据与地理信息, 能够对数据进行集中规划管理, 强化县域电网的规划科学性。此外, 应用GIS的技术来规划县域电网, 可以将各类电力要素显示在GIS的平台上;通过GIS的技术能够将电力系统功能完整性充分发挥出来, 例如:配电网的规划、现状分析、电源的规划与电力市场的预测分析等。
2在县域电网规划中关于GIS技术应用
2.1应用在电网的选址规划过程中
在建设电网选址过程中应用GIS的技术, 其拓扑建模、空间分析与功能以及网络与数据建模等功能, 可以将电网规划中网络拓扑的建模取代, 能够降低县域电网建设的不确定性[1], 减小各种因素对于电网规划选址影响, 同时可以对电网规划、建设中的开关逻辑以及地理信息进行完善。此外, 由于电网的拓扑建模过程比较复杂, 会使电路路径受到影响, 因此需要应用GIS的技术以及网络拓扑的建模组成可视化地形图的图示, 将电网决策和规划分析、电网现状的分析以及电气的计算服务等计算结果充分显示出来, 给县域电网建设规划选址提供相关参考, 从而提高县域电网选址合理性与科学性。
2.2应用于电网空间的荷载预测过程中
在县域电网建设规划空间荷载的预测过程中应用GIS的技术, 由于GIS空间数据的分析与处理能力比较强, 可以准确预测县域电网建设地理空间的荷载数据, 因此, 可减少县域电网建设规划时地理空间的数据采集量, 有效提高电网建设过程中空间负荷的预测工作效果与效率。在县域电网的建设规划过程中, 可以按照电网用户性质把电网用电负荷分成居民生活的用电负荷、工业用电的负荷、商业的用电负荷与农业的用电负荷四种类型, 在应用GIS技术地理信息功能基础上, 可以把需规划小区分成若干的小区域, 再采集已规划小区内未来用电的负荷值变化情况与最大用电的负荷值, 然后根据用电情况对电网进行规划[2]。
2.3应用于电网规划的系统架构之中
将GIS地理信息的系统技术应用在县域电网规划建设系统的架构之中可以对县域电网的规划建设系统结构进行优化, 提高电网系统运行可靠性与安全性。GIS地理信息的系统技术主要原理是应用计算机的软硬件, 精确处理—模拟+ 分析—运算已采集属性数据与空间数据, 构成可视化数据图形。加之, GIS地理信息的系统技术主要优势是空间数据的分析与管理功能比较强, 因此应用GIS地理信息的系统技术能够充分结合电网建设的规划数据以及地理空间的信息, 通过网络建模与数据建模构成可视化图形, 从而形成全面、完整的集成GIS的地理信息体系, 并有效发挥GIS系统在配电网的规划分析、 电力市场的预测分析以及电源的规划分析功能, 可以在县域电网规划建设技术提高的前提下, 不断增加数据资源与地理数据, 提高数据的分析与管理能力, 给电网建设提供技术与数据支持。
2.4应用于电网平台的建设规划之中
在县域电网平台的建设过程中, 应用GIS的技术, 可以给电网规划设计提供数据与技术支持, 从而推动县域电网的发展与进步。并且, 应用GIS技术可以将各类电力信息数据显示在电网平台上, 地理信息的平台属于GIS地理信息的系统技术核心, 也属于县域电网规划建设中的一个重要构成部分, 因此, 也是县域电网规划建设中的一个关键平台。应用GIS的技术, 能够将县域电网规划建设信息平台可维护性、可扩展性与开放性充分发挥出来, 提高县域电网规划建设中地理信息系统运行可靠性与安全性。此外, 应用地理信息的系统技术与组件类GIS系统的开发平台, 能够实现系统重复利用与开发, 这不仅能提高电网规划产品质量, 而且能够提高电网的规划建设效率, 实现信息资源的共享[3]。
3G I S建设与维护
通常在GIS建设的过程中, 应分步骤的进行, 因为GIS的系统比较复杂, 其经常会涉及到各种基础性的数据。但是在实际规划的过程中, 大部分要求与功能不能一次就实现, 这就需要与实际情况相结合, 充分做好GIS建设基础性工作, 然后对GIS系统的功能进行完善。还要充分应用GIS信息的资源, 也就是当一个应用完全成熟以后, 需要继续研发下一个项目, 然后对应用成果进行巩固。此外, 因为县域电网的数据量比较大, 加之, GIS数据采集的难度比较大, 所以不仅要及时地完善GIS的基础数据, 而且还要对GIS建设与维护工作进行规划与安排。而为了及时完善各种数据, 县域电网管理人员与工作人员需要进行实地的考察, 对各种数据进行更新, 确保GIS时效性, 同时还要对各项数据进行严格审查, 尽可能保证数据可以反映出电网的真实情况, 从而给电网发展提供参考。
4结语
在县域电网的规划建设过程中应用GIS技术, 可以辅助县域电网的规划。尤其应用GIS数据处理与空间分析的能力, 可以提高县域电网规划建设效率, 降低规划中的出错率, 确保县域电网规划建设与实际需求相符合, 从而促进县域电网可持续发展。
参考文献
[1]苏静.基于县域经济模式的农村电网建设规划研究[J].广东科技, 2013, 14 (22) :27-28.
[2]廖妍俐.县域配电网规划思路及城区自动化节能要点研究[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013, 21 (11) :1-7.