楊嘉駿，沙 征，張 嵩，馮文俊，胡海敏，蔡 斌，施 俊，左亞南

(國網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司，上海 200080)

上海作為國際化大都市負(fù)荷密度極高，電站的設(shè)立多融于周圍建筑，或藏于花木中，不易找尋。從數(shù)量上說，單位平方公里配電站數(shù)量極端為50余座。高密度負(fù)荷造成高密度電站，高密度電站增加了運維、操作人員的工作難度。

為了適應(yīng)更快的發(fā)展節(jié)奏，以往的人工記憶或圖紙標(biāo)注方法已經(jīng)碰到諸多如標(biāo)注不清晰、參考物搬遷等問題。合理、科學(xué)地設(shè)計應(yīng)用于配電站的尋址系統(tǒng)，以及時發(fā)現(xiàn)、處理電站的操作、搶修任務(wù)，提高電力系統(tǒng)自動化運行的安全性和可靠性。

現(xiàn)有的電力設(shè)施監(jiān)控文獻(xiàn)中，大部分都是應(yīng)用專業(yè)的GIS平臺進(jìn)行二次開發(fā)得到電子地圖，成本非常高[1]。本文運用互聯(lián)網(wǎng)基本資源，新建電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維度，利用隔離法進(jìn)行電子地圖設(shè)計，解決電站地理信息保密的問題，同時消除專業(yè)GIS軟件成本問題。

1 電子地圖實現(xiàn)功能需求

電子地圖的要求：尋址系統(tǒng)提供的信息準(zhǔn)確、明確。變電站范圍100 m內(nèi)發(fā)出提示，提示清晰，同時能識別、區(qū)別目標(biāo)站與干擾站。

(1)尋址系統(tǒng)不能產(chǎn)生誤報、預(yù)報、延遲提示等問題。能做到以變配電站為中心的200 m、100 m、50 m內(nèi)分別作出提示。由于配電站常駐于居民小區(qū)，而小區(qū)門開閉點是該尋址系統(tǒng)能否成功的關(guān)鍵。一個能指出變配電站位置的尋址器不稀奇，能告訴操作人員從哪個門進(jìn)入小區(qū)、變電站正對著的居民樓是幾號、配電站在小區(qū)樓幾層，底下位置要轉(zhuǎn)幾個彎才能找到，這樣的尋址器才是智能的。

(2)尋址器需要經(jīng)驗的積累與交流，也即數(shù)據(jù)庫的充裕。本著不增加操作人員攜帶操作工具的原則，該系統(tǒng)終端與對講機(jī)進(jìn)行合并，在尋址結(jié)束后可以直接進(jìn)行聯(lián)系。

(3)系統(tǒng)安全性的研究，變配電站發(fā)出的信號具有唯一性、高識別性，讓接收終端可以絕對識別，并且不出現(xiàn)重復(fù)干擾。

2 電子地圖尋址的方案

運用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)實時定位工程車的位置，通過對比目標(biāo)點的相對位置，作出導(dǎo)航判斷。將變電站位置作為目標(biāo)點，通過同車載導(dǎo)航尋找最佳路線。

2.1 電子地圖尋址的優(yōu)點

整個行程都可以依照車載導(dǎo)航來尋址，路線清晰明確，定位準(zhǔn)確可靠；變電站內(nèi)不需要增加信號發(fā)生器，從物理角度隔絕了信息被截獲的可能。單在軟件上做研究，減少硬件設(shè)備支出；目前市面上的導(dǎo)航儀也可判斷路線的擁擠、單雙航道，避開擁堵路段。

2.2 電子地圖尋址的缺點

(1)將變電站地址與衛(wèi)星鏈接則安全性不能得到保證，加密的數(shù)據(jù)不能保證不被截獲。該數(shù)據(jù)相當(dāng)于整個市區(qū)范圍內(nèi)所有變電站站點的數(shù)據(jù)保密性非常重要。

(2)GPS定位可以將操作人員帶到變電站附近的路線，也可以明確地告知變電站與操作人員當(dāng)時的相對位置。不過，對于操作人員真正需要的行徑路線(例舉：由于小區(qū)門并非全天敞開，配電站位置該從小區(qū)哪個門進(jìn)入，從而避免操作人員走彎路，耽誤工作時間；另外，某些變電站并非在所處位置的地面上，可能在地下室、高層建筑物內(nèi)層)信息GPS還不能滿足。

(3)GPS軟件制作昂貴，軟件定位選址精確度相對要求高，同時維護(hù)成本也較高，每次投運新站、停用站點都需要對軟件進(jìn)行更新。由于需要同步每位操作人員終端信息，工作量極大。

3 觸發(fā)型尋址的方案

在每個變配電站、箱變、分支箱中裝設(shè)信號發(fā)生器，發(fā)出不同特征(頻率、01編碼、紅外等)能讓操作人員終端識別的信號(如同變配電站的身份證被識別)。由于設(shè)備內(nèi)發(fā)出的信號不同，每個變配電站都相對是一個唯一識別的信號源(也可作成觸發(fā)性，也即操作人員終端不斷發(fā)出觸發(fā)信號，該信號唯一觸發(fā)目標(biāo)站。一旦目標(biāo)站接收到此信號，立即作出反饋，當(dāng)操作人員距離目標(biāo)站大約200 m，出現(xiàn)第一次提示)，每個變配電站都有唯一識別的身份編碼，相對獨立的識別信號使得“干擾站”出現(xiàn)的概率大大減小。數(shù)字編碼而言，兩個8位的信號就有216=65 536>>10 000，暫定首位1為變電站、0為箱變，如此識別度高、識別速度快。也有215=32 768，完全滿足數(shù)量要求。

3.1 觸發(fā)型尋址的優(yōu)點

未來增加變電站，只需按順序?qū)⒕幋a按順序累計。同時，停用的站點在拆除站點的同時編碼同時失效(因為信號觸發(fā)沒有回復(fù))預(yù)存終端中的65 536個數(shù)據(jù)，定期同步時只需要將編碼對應(yīng)的中文名字輸入程序即可，免去了GPS繁雜的定位、算法等過程。

變配電站不用發(fā)出信號，也即不必獲取源源不斷的電源，只在被觸發(fā)時才發(fā)出信號，同時信號被截獲的可能性大大減小。同時，在終端設(shè)備裝設(shè)距離傳感器，由于操作人員在目標(biāo)點附近尋站時移動相對緩慢，也即信號接收相對穩(wěn)定。此時完全可以實現(xiàn)測距、定位等功能。

3.2 觸發(fā)型尋址的缺點

當(dāng)操作人員終端失去電源，也就觸發(fā)不了變電站信號源，也即提示不了變電站位置。不僅如此，在通常電網(wǎng)故障情況下，目標(biāo)站內(nèi)會失去電源，蓄電池內(nèi)電源需要支撐到操作人員達(dá)到現(xiàn)場，對于蓄電池要求較高。

4 綜合比較

方案2由于測量的是操作人員與變電站相對位置，地理位置不需要輸入終端。但投入開發(fā)費用過高，投入量產(chǎn)后的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，信號源硬件設(shè)施的采購及維護(hù)也是難點。

方案1變電站地理位置需要精確定位到GPS電子地圖中，需要一定編程能力或工程費用。如能繞開軟件編程及電站地理位置保密這2大難題，則該方案為最優(yōu)解。

5 電子地圖方案落地

豐富的空間信息，便于用戶理解和使用電子地圖[2]。方案采用增加數(shù)據(jù)維度，通過智能手機(jī)Excel軟件應(yīng)用實現(xiàn)檢索功能，隔離數(shù)據(jù)與電子地圖運營商的方案，最終實現(xiàn)通過經(jīng)緯度作為中間信息載體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密。

5.1 增加數(shù)據(jù)維度

通常配電站的信息維度只有站名以及少量的標(biāo)注信息，在不修改原有信息的基礎(chǔ)上增加比對PMS地理信息與目標(biāo)電子地圖的地理位置，并記錄坐標(biāo)獲取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，作為新數(shù)據(jù)維度(見圖1)。通過Excel自帶的檢索功能可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的檢索，為方便起見，再新增一列拼音維度(見圖2)，讓同音不同字的數(shù)據(jù)也可以得到檢索。

圖1 列表數(shù)據(jù)(新數(shù)據(jù)維度)

圖2 列表數(shù)據(jù)(拼音維度)

5.2 檢索及定位

數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)找到配電站的經(jīng)緯度，通過坐標(biāo)反查系統(tǒng)(見圖3)定位到電子地圖中，隔離了電子地圖運營商通過檢索信息而得知電站的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)信息完全保密。最后，坐標(biāo)點在地圖上的信息與GPS實時定位信息同時顯示在一個屏幕上(見圖4)，提高了運行操作人員尋找電站的效率。

圖3 坐標(biāo)反查

圖4 GPS定位與配電站關(guān)系

6 結(jié)語

本文介紹了實現(xiàn)配電站定位系統(tǒng)的電子地圖設(shè)計方案，成功實現(xiàn)運用互聯(lián)網(wǎng)基本資源，新建電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維度，利用隔離法進(jìn)行電子地圖設(shè)計，解決了電站地理信息保密的問題，同時消除專業(yè)GIS軟件成本問題，保證了最終電子地圖與實際地理信息的效用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉清海，楊建華，楊普，等. 基于GIS組件的配電網(wǎng)規(guī)劃與改造軟件[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38(4): 106-109.

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