【摘要】對(duì)當(dāng)前電力規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)提出一整套信息化的總體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)思路，研究開(kāi)發(fā)了電力規(guī)劃設(shè)計(jì)GIS平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)電力規(guī)劃、輸電設(shè)計(jì)等功能。通過(guò)本平臺(tái)提供的技術(shù)與資源，滿足電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心業(yè)務(wù)需求，完善電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作體系，支撐更加深入地開(kāi)展電網(wǎng)業(yè)務(wù)的研究。

【關(guān)鍵詞】電力規(guī)劃設(shè)計(jì)；GIS平臺(tái)；設(shè)計(jì)

電力配網(wǎng)作業(yè)是社會(huì)生產(chǎn)生活中一個(gè)最為主要的部分，其主要作用是面對(duì)用戶進(jìn)行電力變壓以保證正常的供電活動(dòng)。使電力具備商品屬性就取決于電力配網(wǎng)調(diào)度工作在其中的協(xié)調(diào)作用，其所存在的重要性和維系人民日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)的必要性得意充分體現(xiàn)。而隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)于電力的需求日益加大，電網(wǎng)配置也趨于復(fù)雜。線路的逐漸增多導(dǎo)致電力配線呈現(xiàn)出復(fù)雜和變化頻繁的不利現(xiàn)象。而在在國(guó)家發(fā)展方向上對(duì)與電力配網(wǎng)的管理和發(fā)展較不重視導(dǎo)致其管理水平一直處于相對(duì)低下的狀況。還有一個(gè)方面則是由于大多電力配網(wǎng)的信息資源管理還處于圖紙儲(chǔ)存和展示的階段，其很難保證資源的實(shí)時(shí)性和先進(jìn)性，對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的研究也產(chǎn)生了很大的阻礙。為此目前的電力配網(wǎng)管理上很難實(shí)現(xiàn)合理科學(xué)的管理結(jié)構(gòu)。

在隨著自動(dòng)化在我國(guó)的不斷發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域的積極應(yīng)用，而且隨著用戶需求的不斷提高和社會(huì)發(fā)展的要求。急需要對(duì)目前的電力配網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行革新性的改進(jìn)和發(fā)展，利用先進(jìn)技術(shù)提高管理模式的自動(dòng)化水平和科學(xué)性。這對(duì)于未來(lái)的各領(lǐng)域發(fā)展和社會(huì)生活水平的提高有著很大的推動(dòng)性作用。本文則研究在目前的技術(shù)水平下，GIS平臺(tái)在電力配網(wǎng)中的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)其適應(yīng)各種要求。

1、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)GIS平臺(tái)的設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)方案

在目前的應(yīng)用水平當(dāng)中，我國(guó)對(duì)于GlS平臺(tái)的使用方法主要體現(xiàn)在兩種方式上。第一種則是在GIS平臺(tái)上直接開(kāi)發(fā)出應(yīng)用在電力配網(wǎng)調(diào)度方面的管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以直接將所收集到的實(shí)時(shí)信息和數(shù)據(jù)直接在GIS平臺(tái)顯示出來(lái)。而第二種方法則是以電力配網(wǎng)管理系統(tǒng)為主體，開(kāi)發(fā)出一種GIS特性的工具，以此來(lái)強(qiáng)化電力配網(wǎng)管理系統(tǒng)，使其具備更為先進(jìn)和科學(xué)的功能，使其可以具備獨(dú)立的實(shí)時(shí)圖像顯示和儲(chǔ)存管理錢(qián)力。而這兩種使用方式都存在相應(yīng)的缺點(diǎn)。以GIS為主體的管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是很好，不能滿足電力系統(tǒng)中的二次安全防護(hù)的要求。而以管理系統(tǒng)為主體的模式中這種系統(tǒng)設(shè)立在總的管理結(jié)構(gòu)當(dāng)中在獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況上存在著一些困難，在時(shí)效性方面存在缺點(diǎn)而且在長(zhǎng)期維護(hù)上也很困難。

面對(duì)以往的應(yīng)用模式中存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行整合分析和考量，本文將研究利用商業(yè)用途的GIS平臺(tái)作為整個(gè)點(diǎn)力配網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一中獨(dú)立于其他模式下的GIS配電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)。其中存在的數(shù)據(jù)本身都出自于GIS平臺(tái)中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，而在應(yīng)用和調(diào)取上又獨(dú)立與GIS平臺(tái)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于本身的數(shù)據(jù)信息以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況和實(shí)際數(shù)據(jù)的展示來(lái)進(jìn)行更改和校驗(yàn)，使得整體的數(shù)據(jù)庫(kù)一直處于較為先進(jìn)和實(shí)時(shí)的狀態(tài)下。這種模式體現(xiàn)出系統(tǒng)的靈潘性和安全性也表現(xiàn)出其所具備的科學(xué)和實(shí)時(shí)性。利用圖1來(lái)顯示新系統(tǒng)中電力配網(wǎng)管理和GIS的關(guān)系模式。這種總體設(shè)計(jì)方案在理論上可以實(shí)現(xiàn)在電力配網(wǎng)調(diào)度管理模式當(dāng)中所應(yīng)具備的圖像數(shù)據(jù)資源管理的需求，也可以面對(duì)實(shí)時(shí)變化的電網(wǎng)現(xiàn)況進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和相應(yīng)的更改，并且在發(fā)生故障的時(shí)候可以做到實(shí)時(shí)分析和顯示并且提供較為安全和科學(xué)的解決方案。也為目前的點(diǎn)力配網(wǎng)調(diào)度管理做到了無(wú)紙化全計(jì)算機(jī)管理模式，提高了自動(dòng)化和先進(jìn)性，提高了整體的工作效率和人力資源成本。

1.2系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

首先在數(shù)據(jù)庫(kù)和建模的設(shè)計(jì)上，將電力網(wǎng)配置的地理圖和單線圖等相關(guān)的數(shù)據(jù)利用GIS平臺(tái)中的文件格式生成功能進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)化，并且以XML格式儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，利用電力配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行接口模式的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部信息的實(shí)時(shí)提取和分析。再提取后將所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)管理系統(tǒng)中的圖像軟件和顯示功能直觀的顯示出來(lái)并且智能儲(chǔ)存。而且這種接口可以做到管理人員對(duì)線路中的各設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)做出調(diào)整和改變的橋梁。

其次是在實(shí)時(shí)監(jiān)控方面的設(shè)計(jì)功能。這主要是進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)所需要的狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備情況的查詢工作。利用此系統(tǒng)做到對(duì)各設(shè)備和環(huán)節(jié)接線模式的監(jiān)控和調(diào)度工作，并且回報(bào)實(shí)時(shí)狀況。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的回報(bào)來(lái)供管理人員分析現(xiàn)場(chǎng)情況以及提供解決方案。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)利用此系統(tǒng)可以進(jìn)行自行的分析并且生成最為合理的電網(wǎng)線路配置結(jié)構(gòu)。根據(jù)電力系統(tǒng)中所有的設(shè)備關(guān)聯(lián)和設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀況形成一個(gè)電氣連通判斷，運(yùn)用這些收集到的信息和數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果給顯示界面層一個(gè)顯示依據(jù)。此外可以自行生成電路配置結(jié)構(gòu)的模型，在進(jìn)行模凝運(yùn)行的過(guò)程中分析最佳的配置路線，為更高要求的用戶和相關(guān)單位提供更為科學(xué)的電路調(diào)配方案。

而在軟件使用和用戶端的設(shè)計(jì)上應(yīng)用電網(wǎng)潮流計(jì)算和安全分析功能，以及各種負(fù)載情況的和故障損壞計(jì)算功能。這些可以為調(diào)度人員提供一個(gè)較為詳細(xì)和專項(xiàng)的數(shù)據(jù)支持以此來(lái)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。不斷地進(jìn)行電路優(yōu)化和電網(wǎng)配電安全輸送。為整個(gè)電力配網(wǎng)調(diào)度管理工作提供直觀的數(shù)據(jù)支持。而在通過(guò)以上的整體系統(tǒng)內(nèi)部功能開(kāi)發(fā)延伸出將其融入到計(jì)算機(jī)輔助生成當(dāng)中，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各種維修維護(hù)和調(diào)度工作，保證各個(gè)設(shè)備間的穩(wěn)定運(yùn)行和整個(gè)調(diào)度管理中的科學(xué)安全性質(zhì)。

2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與功能

2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

遵循企業(yè)總體架構(gòu)、SOA、插件式集成框架等思想和內(nèi)容，采用面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法，建設(shè)一套一體化平臺(tái)，并建設(shè)各類公共服務(wù)（如數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)、身份驗(yàn)證服務(wù)、GIS服務(wù)等）。強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)應(yīng)用服務(wù)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)服務(wù)狀態(tài)監(jiān)控、服務(wù)維護(hù)等工作。平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，各模塊功能獨(dú)立卻又相互配合，共同為指定階段的系統(tǒng)規(guī)劃、輸變電設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐，完成業(yè)務(wù)流的配合實(shí)現(xiàn)。各模塊通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃對(duì)各階段數(shù)據(jù)內(nèi)容的維護(hù)輔助實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)間數(shù)據(jù)流的貫通和數(shù)據(jù)共享，通過(guò)與管理過(guò)程的配合，對(duì)數(shù)據(jù)和內(nèi)容的流轉(zhuǎn)進(jìn)行過(guò)程控制。平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工具選用MicrosoftVisualStudio2010；數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用Oracle11g；對(duì)于和地圖相關(guān)的二維功能開(kāi)發(fā)采用ArcGIS組件；對(duì)于三維部分的開(kāi)發(fā)采用AnGeoUniscope客戶端開(kāi)發(fā)包。

2.2系統(tǒng)功能

電力規(guī)劃設(shè)計(jì)GIS平臺(tái)包括二三維基本功能、系統(tǒng)規(guī)劃、輸變電設(shè)計(jì)、系統(tǒng)管理及功能配置、數(shù)據(jù)管理與維護(hù)等多個(gè)功能模塊，每個(gè)大功能模塊根據(jù)業(yè)務(wù)不同又細(xì)分系統(tǒng)功能類及子業(yè)務(wù)功能。功能模塊如圖所示。

二三維基本功能實(shí)現(xiàn)二維地圖的基本功能，包括地圖瀏覽、元素創(chuàng)建、要素量算等功能；實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的基本功能，包括數(shù)據(jù)加載、三維瀏覽、三維空間分析等功能；系統(tǒng)規(guī)劃模塊主要功能包含電力發(fā)展咨詢、網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì)、規(guī)劃輔助決策、規(guī)劃成果管理等多個(gè)方面的內(nèi)容；輸變電設(shè)計(jì)模塊具備前期選線、選址、輔助施工圖設(shè)計(jì)、三維展示、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)字化移交的功能；系統(tǒng)管理及功能配置實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中所有用戶、角色和權(quán)限、操作日志、插件、界面、系統(tǒng)參數(shù)等的管理與配置；數(shù)據(jù)管理與維護(hù)模塊整合基礎(chǔ)地理信息、專題數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、勘測(cè)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，在可視化平臺(tái)上以表格、圖形、文字等多種方式直觀地展示數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新功能，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。

3、未來(lái)的應(yīng)用展望

GIS技術(shù)伴有軟硬件的拓展，便于解析電網(wǎng)配備的三維空間。從長(zhǎng)久發(fā)展看，電力云平臺(tái)填補(bǔ)了舊式架構(gòu)的二維平臺(tái)，這種基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)了更精準(zhǔn)的三維場(chǎng)景。傳統(tǒng)流程的數(shù)值解析阻礙了成效的提升，云平臺(tái)消除了這一弊病。構(gòu)建了三維場(chǎng)景，解析了距離更長(zhǎng)的送電線路，通視分析擁有了實(shí)時(shí)性。電網(wǎng)分析配備了GIS創(chuàng)設(shè)的新算法，適合了計(jì)算網(wǎng)內(nèi)的潮流、運(yùn)算線路阻抗、解析線損等。

分布式的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)借助GIS平臺(tái)可以緩存。分布式緩存擁有新時(shí)期內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，考慮到用戶常態(tài)的運(yùn)用習(xí)慣。適當(dāng)調(diào)配了分布式現(xiàn)有的內(nèi)存，緩存命中率將會(huì)變得更高。此外，預(yù)先獲取數(shù)據(jù)、緩存某些電力數(shù)據(jù)都可協(xié)助用戶減低傳輸之中的延遲。云平臺(tái)依循了現(xiàn)存請(qǐng)求，推測(cè)得出未來(lái)即將設(shè)定的某一請(qǐng)求，取回這些數(shù)據(jù)而后放置于緩存中。

結(jié)語(yǔ)：

建設(shè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)GIS平臺(tái)，可借助GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)、信息和應(yīng)用的一體化。該平臺(tái)以信息化為依托，以創(chuàng)新為動(dòng)力，以技術(shù)與生產(chǎn)結(jié)合為主要形式，將傳統(tǒng)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)方法和新技術(shù)融為一體，整合設(shè)計(jì)院現(xiàn)有的各類平臺(tái)和資源，將優(yōu)秀的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)方法與理念融入數(shù)字化工作流程，打造出專業(yè)的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)的信息化和數(shù)據(jù)、內(nèi)容、流程的協(xié)同與貫通，提高設(shè)計(jì)工作的宏觀性、全面性和效率性，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)院為政府部門(mén)提供高端咨詢服務(wù)的能力。