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电力行业GIS系统整体处理方案
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本人受聘于唐山赛尔信息企业任技术总监，和唐山市丰新区农电局信息人员一起探索把“图数结合”技术和将地理信息引入到电力设施管理新方法，利用了十二个月时间开发了电力GIS系统，这种融计算机图形，处理技术和数据库技术一体、基于地理信息管理系统（GIS）在生产管理中应用，它为现代化管理思想、方法在输配电生产技术管理上应用提供了现代化工具和手段。经过十二个月电力系统建设对数字化电力县级处理方案有一定了解，取得了部分经验，期望GIS方面教授探讨学习。
一、序言
电力行业各部门拥有大量网线和设备，对应图纸、档案、信息很庞杂。伴随电力事业发展，相关数据、信息资料也会越来越来多，同时伴随电网日益复杂，馈线之间相互关系也更趋复杂，所以对电力部门管理和调度提出越来越高要求。
电力行业使用电力设施在管理上含有一个显著特点，就是分散地分布在一个特定地理范围上（如一个城市或一个地域），这给电力系统设备管理带来了很多困难。多年来，电力系统技术人员和管理人员，为了管好设备应用发明了多个优异管理方法，尤其是计算机技术应用更为电力系统设备管理提供了优异技术手段。不过，前几年因为受到技术手段限制，在电力企业计算机辅助设备管理上基础上处于低水平应用阶段，关键是用数据库技术对设备技术参数和运行参数进行管理，后期即使应用了如AUTOCAD一类图形处理技术来绘制线路走向图或进行某种工程设计，显然其应用和数据库管理是脱节，图形和数据信息不能充足共享，简单图形处理技术更无法将地理信息应用到设备管理上。
所以电力管理部门转向GIS可视化处理方案，利用地理信息特点，全方面了解电网在空间分布情况；掌握电网实时运行情况；使图形管理和数据管理融为一体；能够对指定局、变电所、区、线路进行特定统计计算， 使图形、数据管理含有空间特征能够经过对目标点取一类简单操作，直接查询电网设备属性数据库信息，快速、正确地评定、分析出数据内部潜在联络，为管理人员计划、设计、预算、决议、控制提供了一套完整信息化处理方案。
二、功效需求分析
1、地图操作功效
① 地图放大、缩小、任意漫游、全图显示功效，可能查看丰新区电网全图，进行供电设备查询。
② 模拟实际电网模型
以电子地图作为电网背景，在电网层中结构出架空线、电缆、杆塔、开关、配变等电网设备，而且能够表示架空线等和杆塔等连接关系，开关通断等专业属性，和不一样电压等级表示。
③ 强大电网图形编辑功效
依据电力系统特点，专门设计了针对电网编辑子系统，方便对电力网图编辑处理，处理实际中电网改变较快问题。
④ 查找和定位功效
依据用户输入名称查找对应单位(支持模糊查找)，并在图上标识出其实际地理位置，显示在屏幕中心。
⑤ 图形资料输出
用户能够选定任意形状，裁剪输出电网图、配电架空线路图、电缆网络图等，而且可能输出线路走向图、电缆走向图等专业图纸。
2、设备管理功效
能够输入、编辑设备台帐数据，结构条件对设备数据进行检索，统计任意区域设备。
① 线路信息
线路信息包含线路名称、电压等级、全长、经度、纬度等基础信息。
② 杆塔信息
杆塔信息包含杆号、经度、纬度、线路名称、杆型、全高、导线型号、档距、和大号杆塔距离、建立时间等基础信息。
③ 变电站信息
变电站信息包含变电站名称、电压等级、经度、纬度等基础信息，和变电站内部结构图和其上断路器、隔离开关、变压器、电压互感器、电流互感器信息。
④ 运行参数
运行参数包含线路节点编号、有功功率、无功功率、电流、电压、经度、纬度。
它供本系统维护人员和相关单位部门授权用户数据管理人员使用，用来实现对图形和属性数据入库，实时或按时实时更新，并支持手工静态数据录入及GPS实时动态数据连入刷新。
3、综合信息查询
利用GIS地图信息技术，户能够在一幅县级地图上看到电网设备、全部供电所地理分布位置，经过简单鼠标操作就能够查看相关数据，而且还能够把这些起源不一样数据GIS专题分析功效全方面地、多样地反应在地图上。经过查询功效能够浏览任意百分比尺、任意距离内各类专题图，同时对图中实表现实状况进行查询；也能够输入 多个查询条件，查看符合条件图形和现实状况信息。
关键有以下多个查询，能够实现图形数据和属性数据单向或双向查询：
① 地图基础信息查询
用途：对地图上电网设备及用电户基础信息查询。
用户点击查询基础信息图标后，直接在地图上点击欲查询实体。
② 属性信息查询
地图上某一对对象多种属性数据，如：用电户名称。
③ 空间查询
地图上对象空间关系
④ 快捷查询
能够自定义部分固定查询格式，保留后使用。
4、数据统计
利用GIS专题图功效将数据库属性数据统计数据表示在地图上。可能生成下面多个统计表：电力设备分布情况统计表，区域用电户缴费情况统计表等。
5、空间分析
① 实现业扩报装辅助决议 业扩报装一个关键步骤是对现场地形进行勘测，利用GIS能够方便地进行图上勘测，系统可找出距离报装用户最近线路接入点，提供最好电源接入点方案。
② 电网操作 在地图或系统接线图上，进行开关模拟操作，模拟操作结果自动在图形上显示。:
③ 故障定位 供电部门依据用户报修电话或单位名称，找到故障线路段，并可进行逆向推图，调出相关图形，如开闭所、变电站一次接线图，帮助用户分析可能出现故障，并能够依据其它报修电话，综合分析故障原因。因为在图形信息和设备数据资料中加入了地理前景信息，把供电设施、网架结构和地理位置联络起来，使管理单位正确掌握了配电网空间分布情况，从而降低了设备检修、用户投装等工作数次现场勘察工作。管理人员依据维修汇报地点和类型将标注图上，然后用多个颜色显示不一样程度故障区域，利用专题图技术能够对不一样区域故障发生频率进行统计，从而确定故障多发区。
④ 负荷转移辅助决议当线路停电后，为确保用户用电，提升供电可靠性，需要对停电线路进行转供电，系统能够依据电网拓扑结构，判定出切合开关，形成负荷转移方案，供用户选择。
⑤ 电源点追踪:
系统提供逆向追踪电源工具，由电力用户→分支线路→开闭所→变电站逐层进行逆向跟踪，观察配网拓扑结构。
⑥ 供/停电范围分析依据开关模拟操作，改变电网状态，并产生受影响用户报表。
⑦ 缺点管理系统可对配电设施缺点情况进行管理。
⑧ 线路台帐系统对多种配电设施数据库综合分析，自动产生以线路为统计对象线路台帐，线路台帐符合省局标准格式。
6、配网计划设计功效
① 配电网络设计系统提供专门设计图层，在设计图层上，设计人员能够利用本系统提供面向对象建模方法，进行配电线路、多种配电设施设计和计划工作。计划、设计对象采取不一样颜色，和现役设备相区分。 设备区域分析，依据两设备间覆盖范围，对两设备间共同覆盖区域进行分析，为设备间合理分布作理论上分析。 线缆布局网络分析，依据对现有线缆网络进行分析，对现有网络布局合理性（分段布局合理性及穿过障碍物合理性）得出分析汇报并对不合理之处提出改善意见，以期最大程度地利用现有设备。
② u缓冲区分析架空线路需要一定安全距离，系统提供缓冲区分析功效，能够分析出坐落在安全范围以内建筑物。系统提供圆形、矩形、多边形选择工具，能够使用这些工具在图上拖动选定一个范围，则该范围图上对象对应信息将显示出来，能够用缓冲区来统计查询。如要查询某供电区域A点3公里范围有哪些用户，能够给缓冲区输入一个3公里半径，然后可得到查询结果。
③ 线路投入运行当设计线路施工完成，正式投入运行时，系统能够将所包含内容自动添加到配电设施对应图层，无需再在配电设施图层上重新输入，减轻工作人员负担。
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三、系统数据库结构
GIS中数据库有两种：空间数据库（存放地理信息）和属性数据库（存放非地理信息）。空间数据库包含每一图层对应图层数据表（包含该图层中全部地理对象名称、标识、属性等信息）和其它由数据库软件生成含地理信息数据库。GIS经过数据绑定引用这些数据库，支持对多个常见数据库访问，如ADO、DAO、ODBC、Oracle8i及RDO 等。需要强调是，不需要把全部数据全部和地理信息相匹配，存放于地理数据库中，有些数据能够独立存放为非地理数据库。对于非地理数据库，则可用面向对象编程语言对其进行访问、控制，这么既不用考虑GIS 和数据库之间数据绑定，也可使操作界面丰富、灵活。如本系统多种运行及故障数据、变电站设备信息采取非地理数据库存放，而行政区、线路、杆塔等采取地理数据库存放，降低了开发难度，很好地实现了所需功效。
1、空间数据库结构设计
① 基础地形图(工作底图)
基础地形图作为地理背景信息，把供电设施和地理位置联络起来，使管理单位正确掌握电网空间分布情况。
系统基础地形图采取1：5000丰新区地形图作为系统背景图。
背景图依据地物不一样分为以下图层：
道路、道路文本、地物、地物文本、水系、水系文本、单位、单位文本、街道、街道文本、行政区及其文本等。
② 电网图
空间数据图层依据配网设备类型分为
1.高压线路层
2.配电线路层
3.电力电缆线路层
4.配电室站层
5.部门、变电站层
6.开闭所层
7.高压开关柜层
8.低压开关柜层
9.低压配电屏层
10.避雷器层
11.短路器层
12开关层
13.刀闸层
14.熔断器层
15.跌落保险层
16.用户层
17.电杆、铁塔层
18.其它设备层
描述配网设备数据集中全部包含其名称，故不设置对应文本注记图层。
2、属性数据库
即非空间数据，由以上图层二维属性数据表组成数据库（.mdb）
四、系统组成
系统由7个子系统组成
1、综合信息图形子系统
用于图形数据浏览、维护及输出，包含地图建立、专题图制作、地图裁剪、地图按不一样百分比尺输出等。
地图操作功效采取分层管理模式，对变电站、线路、杆塔等不一样种类模型分别进行管理。地图能够进行放大、缩小、拖曳，并依据需要，对地图进行漫游和百分比切换。采取分层管理能够突出关键，用户能够依据需要对背景图层进行取舍。
2、电网分析子系统
用于对电网和线路配电设备进行供电可靠分析。
包含缓冲区分析、最短路径分析、关键点分析、通达点分析及距离、面积量算等。可显示运行数据，包含节点编号、坐标、有功、无功、电流、电压等；显示多种故障信息。
3、数据管理子系统
用于系统管理员对数据维护及采集工作。
包含新建数据、删除数据、锁定及解锁数据、备份数据、数据修复、数据类型转换、数据转入、数据压缩等。
4、查询统计子系统
用于查询统计各变电站、用电户及各配电设备属性数据。
包含SQL查询统计、空间自由查询统计、线目标跟踪、属性数据浏览统计、表结构查询等。
查询功效分为通常查询和选择查询（如：SQL查询统计、空间自由查询统计等）。通常查询点中地图任意目标，弹出对话框，显示其具体信息（如行政区、杆塔、线路等）；选择查询依据用户输入查找对象信息，在地图上标识出其实际地理位置，并将查询结果显示在图形中央。
5、设备管理子系统
用于配电设备安装、移迁及更换、设备巡视管理、查询统计。
包含设备安装、设备更换、设备拆除、设备巡视、缺点标注等。
设备安装：设备地理位置确实定，坐标能够输入或GPS采集。
注意系统设备关系，如电杆和电线，电线和变压器等，即配电网中线路、杆塔、开关、刀闸、变压器等有机结合。
查询统计：经过单击变电站样式，可经过网页形式显示变电站内部接线图，单击图中设备标志，可显示设备具体信息。
对配电网中设备分布、安装日期、使用年限、用量、性能等分类统计、定位查询。将设备属性数据叠加在对应地理图层中，确定每个供电区设备情况，再将不一样地域依据设备情况不一样用不一样色颜色表示，使电力部门共管理一目了然。
6、用电管理子系统
包含新用电户建立、用电户变更、注销、用户定位查询、区域查询、用户缴费情况查询统计。
新用电户建立：图及属性数据录入采集。可能图有属性无、图无属性有、图和属性全部没有三种情况。图形数据可采取坐标形成或采取已知相对坐标直接图上绘制。
用电户注销：有时可能图形不删除。
用户定位查询：根据用户用户证号、地址码(全址码、楼房号、平房区号)进行全图查询，自动定位，并将目标突出显示、渲染；电量计量辅助管理。
区域查询：依据地图上所选任意区域，查询数据库中用户信息。
区域统计：依据全局、分区、地图区域统计总户数、电量、收费率提供直方图，饼形图、曲线图等；依据指定户数、电量、收费率等数值关系，搜索符合条件区域，并渲染突出。
五、系统运行环境
本系统采取SuperMapⅢ全组件GIS软件和Delphi进行二次开发，空间数据和属性数据统一存放在SQL Server中.
① 服务器端
A、安装WINDOWS SERVER。
B、安装SQL Server 7.0，选择使用TCP/IP网络协议。
C、将空间数据库放入服务器，设为完全共享，如： 在”D:\电力图”此目录下。
D、在SQL SERVER上建立电网图库
1）建立数据库设备：电网图，给其分配足够空间。
2) 建立备份设备：bak_dw。
3）在数据库设备“电网图”上建立“电网”数据库，给其分配足够空间。
4）用SQL QUERY TOOL实施“电网.SQL”，在电网图库中建立表结构及存放过程。
5) 将做好非空间属性数据转入SQL SERVER中电网数据库。
② 用户端
1) 使用PⅢ450以上微机，256M内存。
2) 汉字WINDOWS95、98、ME、操作系统和。
3) 经典安装SuperMapⅢ运行许可软件。
4) 安装SQL Client 7.0，配置用户端协议，提议使用TCP/IP socket。
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六、总体结构
系统建立在基于TCP/IP企业内部网，采取C/S和B/S相结合开发模式。

七、建库方案
信息系统运行离不开系统所依靠数据，数据是系统关键和基础。系统中数据由两部分组成：一部分是属性数据，涵盖了供电企业工作所用电网设备属性大部分文档资料及用电户信息。另一部分图形数据，包含了日常工作所用多种图件资料——电网设备分布图、用电户分布图等。
下面从数据录入、建库角度谈一谈怎样将上述两种数据集成到系统中来，以使系统以最短周期、最好质量建设完成，达成系统建设最终目标。
1、属性数据建库
属性数据建库过程就是将多种文档资料输入、转库过程。利用本系统提供数据集转入来完成属性数据建库工作。
(1) 建立合适属性资料文件夹
提议以供电服务区为单位(没有街道地域以街坊为单位)，整理各区属性资料。在磁盘空间许可驱动器中建立一个存放属性资料文件夹，如：“C：\属性资料”，在此文件夹下为每个区建立对应文件夹，如：“C：\属性资料＼A供电所”。
(2) 属性资料录入
以供电服务区单位，利用“属性录入“工具输入该区内电网设备信息。其汉字件名为该区内设备名字或编码，如：“C：\属性资料＼A供电所＼变压器．mdb”。经过“属性资料录入”工具输入资料后，形成了一系列以供电服务区为文件名临时数据库文件，
(3) 临时数据库文件转库
转库目标是将区数据，经过“属性转库”工具转换到一起，转换成系统运行所需属性数据库文件“电力．mdb”。
用“属性转库”工具完成转库工作。转换完成后，在系统目录下，自动生成了文件，需将该文件拷贝到系统目录下，替换原有数据库。
2、图形数据建库
图形数据建库是将多种图件经过SuperMap Deskpro将图件数字化后，转换成本系统所认可图形数据。
(1) 图件数据数字化
图件数据数字化工作是将地形图上多种要素，经过多种制图软件(如AUTOCAD、MAPGIS等)，输入计算机中。在输入前，要依据所制订严格数据输入标准和分层标准，分层存放图中多种要素。如：水系放在“水系“层中，道路放在“道路”层中，中等。尤其注意不要将图廓整饰部分和图内要素(包含汉字注记)混放，各层要素之间也
不要相互混淆。
数字化完成后，将文件转换成DXF格式。
假如用户已经有电子图件，则无须上述数字化工作，只需在AUTOCAD中，将文件转换成DXF格式。如现在使用丰新区城区地形图为电子底图，而农村部分则需数字化丰新区图。
(2) 图件数据入库
图件数据入库工作，关键在“新建地图集”和“数据集转入“模块中完成。
A．建立系统图形工作空间
将系统提供“空库”汉字件存放在系统“电力局”目录下，用“投影转换”工具将丰新区投影范围定出，形成当地系统工作空间。注意：本系统提及X、Y坐标，均为数学坐标。
B．图形数据建库
输电线、电网设备入库
对于已做过位置点测量电网设备，假如还未形成电子数据，可使用坐标录入工具输入共坐标点，方便在图上定位。
设备位置坐标，假如已经有电子数据，比如使用DMAPS电子手簿系统形成坐标数据，能够经过转换程序将其转换为本系统标准坐标录入文件，利用“数据集转入”模块中转入。
功效转入宗地。
对于未做过位置点测量设备，可经过解析法，使用数字化仪取得其位置点坐标，然后在图上定其位置。
对于未做过位置点测量设备，虽可经过解析法求其位置坐标，但工作量很大，而且已知点极难找。 我们采取GPS定位方法直接采集数据并实时录入微机。
C、用电户图形获取
可从市区图中行政单位中分层取得，在数字化图件中，把行政单位建一用电户图层，然后依据实际情况用制图软件完善编辑。
D、其它地物数据入库
可直接在本系统各分层中填画地物。如已经有电子数据，可转入本系统。
八、结束语
GIS在电力信息系统中应用为电力系统现代化管理提供了一个全新视野，其处理方案有相当高推广价值，可广泛应用于市政建设、公安、通信、土地等方面，含有较大发展前途。
伴随全国范围城镇电网建设和改造工程展开，中国电力GIS技术应用市场已经全方面开启。即使急速增加GIS应用需求推进着市场快速发展，但对应GIS技术标准和应用规范制订工作却未能立即完成。客观上形成“GIS市场发展超前，GIS技术标准滞后”尴尬局面，从而造成GIS市场中存在部分软件厂商对用户实施“技术误导”现象，直接阻碍了电力GIS技术实用化发展。
提议由国家电力企业组织有基层应用人员参与专门队伍，在国家科技部GIS教授帮助下，提升电力部门对GIS技术及电力GIS技术内涵认识水平，对中国基层电力单位多年来积累电力GIS技术应用经验及教训进行理论性归纳总结工作，在总结结果基础上针对中国电力行业应用特点，立即制订出电力GIS技术应用推广技术标准和系统建设应用规范。