谈电网GIS输配电一体化

　　摘要：介绍国内供电企业GIS建设现状，分析目前常规GIS设计模式产生的原因，提出建立电网GIS输配电一体化的设想，重点介绍了其概念及内容，论述了该模式的优势，供大家参考。
　　关键词：电网GIS；输配电一体化；
　　
　　0引言
　　
　　近年来，随着国民经济的快速发展，电网规模也急剧扩大，不同电压等级的变电站数量、变电容量和线路长度都在快速增长，电网的运行维护任务日趋繁重，管理难度与成本越来越高。依靠科技进步，不断提升电网管理水平，成为各级供电企业追求的目标。
　　GIS(地理信息系统，geographicinformationsystem)是电网空间数据的重要载体与管理工具，传统的设计模式主要依据组织结构与电网管理职能来划分各系统，每类系统只为相关职能部门服务，如县局建设配电GIS，地市局建设输电GIS、通信光纤GIS，几类系统之间没有直接的数据联系，纵向组织问也没有任何空间数据交换。这种模式不能全面完整地反映地区电网空间分布整体情况，软硬件资源利用率低，投资成本高，数据分散应用整合困难。
　　电网GIS输配电一体化模式将改变传统的分散设计理念，其核心是对电网空间信息资源的统一规划设计，它通过建设集中的地区级电网空间数据中心，在统一平台与模型的基础上，开发各种空间数据服务与GIS应用，解决市地供电企业与所辖县级供电企业之间空间数据与应用共享问题，从根本上解决传统GIS模式的诸多弊端，这对于减少企业重复投资，提升软硬件资源利用率，具有现实的意义。
　　
　　1供电企业GIS建设现状
　　
　　1．1GIS技术在供电企业应用现状
　　
　　经过近10年的研究与实践，电网GIS目前已经走出探索与研究阶段，开始步人实用化阶段。与前几年相比，一个明显的变化是，GIS在功能范围上有了很大的扩充，除涵盖传统的“AM／FM／GIS”之外，更加贴近企业生产业务实际，重视与企业生产业务流程的融合，GIS作为专业化的图形分析展现工具而得到普遍认可。另外一个较为明显的是GIS应用方向的转变，随着企业级实时数据库的建设，GIS开始系统地使用存贮在实时数据库(如OSIsofi公司的PI)中的电网运行数据，在电子地图上实时模拟电网的运行状态，分析其历史变化，预测其发展趋势。如嘉兴电力局利用PI数据库中的自动化数据，能够在GIS上在线分析输电线路的孤垂与负荷、温度等相关因素的变化关系，并在断面图上实时模拟线路孤垂变化情况。从这种角度来看，电网GIS已经由单纯的只反映电网拓朴结构的静态GIS开始转向既能反映当前电网运行状况又能预测其发展变化的实时GIS。
　　随着电力信息化的发展推进，数据整合、应用集成的发展趋势更加明显，客观上要求各系统开放数据资源，输电GIS与配电GIS之间、通信光纤GIS之间也要求彼此共享不同的空间数据资源，在数据整合的基础上，对外提供统一的空间数据服务，满足实际业务对跨系统数据共享的需要，而通过接口与中间件技术打通几套GIS的方法在实践中会遇到诸多的问题，如不同系统间的坐标变换、输配电线路交叉跨越，通信光纤同步输电线路资源等问题，技术难度较大，难以彻底解决；这就需要重新审视目前的设计模式，围绕着数据整合、应用集成的思路，探索符合电力业务实际需要的设计模式。
　　
　　1．2电网GIS常规建设模式分析
　　
　　在供电企业GIS建设过程中，常规的设计模式是把配电GIS、输电GIS、通信光纤GIS分开单独设计，并不考虑几套系统问的内在逻辑关系，这主要有以下几个方面的原因。
　　(1)GIS开发单位业务发展的限制。GIS开发单位最初大多以开发配电网GIS起步，在
　　进行设计时，主要关注的是配电网的管理，对输电业务、通信业务并没有深入的认识。除此之外，这几类系统在开发时间、开发厂商、主管单位、平台技术、设计理念上也存在很多差异，从而导致了各套系统分离的现状。
　　(2)供电企业认识水平的限制。虽然电力系统在很早就认识到统一规划、分步实施的
　　重要性，但在实际建设时，还有很多不到位的地方，导致各类GIS系统问互不关联。
　　(3)GIS平台技术与设计理念的限制。在电网GIS建设过程中，GIS平台选取主要聚焦
　　在ArcGIS、GESmallWorld等大型的GIS平台上，这些平台均有自己的鲜明特点，但这些
　　平台还在发展，还在不断地融合新的信息技术与设计理念。而早期的配电GIS、输电GIS通信光纤GIS不可避免地受GIS平台设计技术的限制，从而在一定程度上造成了相互分离的现状。
　　2电网GIS输配电一体化技术特点
　　电网GIS输配电一体化基于数据整合、应用集成的设计模式，在地区级电网空间数据
　　集中的基础上，统一开发各类GIS应用，满足地市局、县局的实际需要，它主要具有以下
　　技术特点。
　　
　　2．I模型一体化
　　
　　输电网络、配电网络、通信光纤网络之间联系非常密切，它们不仅在网络结构上相似，而且在电气(拓扑)上紧密相连，在空间位置存在着交叉重叠，是一个密不可分的整体。GIS是对电网的真实模拟与抽象，GIS空间中的“电网”也应像现实世界中的电网一样，是一个有机的整体，是企业各部门都需要共享的公共信息资源。在设计电网GIS时，要有系统观念，从整体上对电网模型进行一体化的设计，避免人为地产生新的信息孤岛。
　　在进行一体化建模时，应采用流行的面向对象的设计方法进行全信息建模，模型既包括输电、变电、配电领域内的不同电压等级的电力设备，又包括与输配电紧密相关的通信光纤网络设备，不仅包括了设备模型的文本属性信息，而且包含设备模型的图形及空间拓扑信息，形成全网一致描述，使图形和数据一体化集成，从而彻底解决传统生产管理应用中静态图形和数据关系割裂的问题。模型一体化设计的实质是在传统的输电GIS与配电GIS间建立对电网对象的一致定义与管理，在具体设计时，除考虑GIS平台设计技术之外，可以适当参考IEC61970／61968中的CIM模型标准。
　　
　　2．2数据集中部署
　　
　　数据集中部署是实现电网GIS输配电一体化的前提，在地区统一平台基础上建立集中
　　的空间数据中心，实现地区局输电数据、通信光纤数据与县局配电数据的物理集中存贮，一体化的模型设计使各类型空间数据逻辑集中成为可能。以SmallWorldGIS平台为例，空间数据可以集中部署在地区局统一的GIS主机上，通过Smallworld的SOC(SpatialObjectController)技术实现空间数据的统一控制，通过SIAS(SmallworldInternetApplicationServer)提供一致的基于B／S模式的空间数据服务。
　　
　　
　　2．3输配电同图显示
　　
　　输配电同图显示即在同一张电子地图上既能够显示区域内所有的配网数据，又能够
　　显示输电网络、通信光纤网络数据，满足跨专业综合统计与分析的需要。要实现输配同图显示，首先需要统一电子地图资源，在统一坐标体系的基础上，确定合适的坐标原点，实现不同比例尺电子地图(如1：10000与1：500)的无缝拼接与校正，统一坐标体系与坐标原点也是实现电网设备在电子地图上准备定位的基础。其次需要统一设备编码，建立能够涵盖各电压等级设备的编码体系，规范设备命名。编码在设计时要充分结合现有的标准，避免重复工作。
　　
　　2．4统一权限管理
　　
　　统一的权限管理是“应用集成”的保障。考虑到使用对象的业务差异性与管理目标的不同，在具体开发电网GIS各子系统时，要从整体上规划权限体系，不仅要支持现有的组织模式与业务模式，能够满足地、县两级企业内所有专业、部门对电网的不同维护需要，而且要具有灵活性与扩充性，能适应组织结构的调整。
　　GIS中的权限体系配置时要根据各专业管理范围确定，如高压输电线路编辑与输人权限在市局主管输电线路的业务部门(如线路工区)，只能通过专业的输电GIS子系统来维护，而通信管理部门要利用线路资源时，只能通过通信光纤GIS子系统获取，通信光纤GIS子系统中对线路资源不具有任何更改与编辑权限，但具有对通信线路的编码与更改权限，这与实际的业务管理模式是相符合的。
　　3电网GIS输配电一体化优势
　　
　　与传统的GI设计模式相比较，电网GIS输配电一体化的设计模式具有以下优点。
　　
　　3．1投资少、维护成本低
　　
　　电网GIS输配电一体化模式，只需地市局购买一套硬件设备与GIS软件平台，就能够满足管理需要，而且软件统一开发实施，可节省大量的投资，可以更加充分利用服务器资源，性价比得到极大提高。
　　新的设计模式在部署与日常维护时能够有效节省人力与成本支出。由于数据集中在地市局，只需要一套班子就能对整个地区内的所有输配电数据进行13常备份维护工作，而且系统升级时能够加快部署速度，减少IT运维人员工作量。
　　
　　3．2深化应用，提升业务管理
　　
　　从功能覆盖范围来看，除传统的输电GIS、配电GIS、通信光纤GIS功能有所增强之外，一些涉及到多系统的边界问题也得到有效解决如按照传统的分散建设模式，由于输电GIS与配电GIS没有数据联系，很难同时从两套系统中获取全面的输配电线路交叉跨越数据，而交跨点是运行巡视的重点部位，需要特别关注；而输配一体化设计模式则能有效解决这些问题；除此之外，跨各类GIS系统间的数据同步更新也是传统模式难以解决的障碍，如通信部门在管理光纤网络时，需要及时获取最新的输电架空线路最新数据，传统模式下的输电GIS与光纤通信GIS很难有效解决。新的设计模式不仅能有效解决类似问题，深化了GIS应用，而且能提升各专业的管理水平。
　　
　　4可行性分析
　　
　　(1)经过近些年的发展，以GIS二次开发商为代表的开发单位，在供电企业的GIS开发中已经占据了主导地位，它们在与电力系统不断接触过程中，逐步熟悉电力业务，解决了影响其发展的关键问题；业务范围也不断扩大，在配电GIS开发成功后，又将产品体系延伸到输电GIS、光纤通信GIS等各个领域，输电GIS与配电GIS、通信光纤GIS从设计技术上来看，本身并没有太大的差异，只是业务目标与服务对象不同而已。因此，随着开发商实施项目的增多与业务积累，客观上已经具备了对电网GIS空间数据资源进行统一规划开发的能力。
　　(2)供电企业认识与管理水平提高。随着电力信息化应用的推进，传统分散GIS设计
　　模式逐渐暴露出很多问题，企业经常面临着数据整合的困惑，因为数据整合对原有的系统冲击很大，原有的系统难以满足数据共享的要求。通过对GIS应用的深入，对GIS及统规划有了更加深入的认识与体验，从而能够更加客观地看待一体化的GIS设计模式。
　　(3)GIS平台技术的提升与设计理念的更新。随着大型GIS平台的不断更新与技术升级，除传统的功能之外，大型的GIS平台本身为电力业务提供更多的支持。很多GIS平台本身就提供了丰富的电力设备模型，开发技术也在不断升级，融入了主流的开发与设计技术，为电网GIS输配一体化设计创造了技术条件。
　　
　　5结语
　　
　　电网GIS输配电一体化旨在解决长期以来困扰地市供电企业与县级供电企业电网空间信息共享问题，该模式将输电GIS、配电GIS、通信光纤GIS所涉及的空间信息资源进行有效整合与统一设计，与现有的组织架构与业务管理职能有效结合，扩展了传统的GIS系统，为县级供电企业、地市供电企业对电网空间信息的充分获取创造技术条件，在地市供电企业具有广阔的应用推广前景。目前深圳电业局已经按照此设计理念，完成了深圳地区电网空间数据与应用的统一规划，并按照输配一体化的设计模式有条不紊地推进电网GIS的建设工作。