浅谈GIS在配网自动化的应用

【摘 要】文章分析了GIS特点，提出配网管理GIS系统的目标设计和功能设计，讨论GIS在配电建模中的应用，最后提出GIS系统在配电网中的扩展应用。

【关键词】GIS；配网；自动化；生产管理

前言

近年来随着经济的发展，日益增长的用电需求与薄弱的配电网架的矛盾已十分突出。为了提高供电质量，最大限度地满足国民经济发展和社会用电需求，城乡电网建设与改造工程主要有两部分内容，一部分是电网设备的建设与改造，另一部分工作则是应用先进科学技术，提高电网生产经营的科学管理水平。根据国内外的应用经验来看，电力GIS系统是城乡电网建设与改造工程必须使用的信息技术。

一、 GIS技术概述及特点

GIS地理信息系统是为存储、获取、检索、显示和分析空间定位数据而建立的数字化的计算机数据库管理系统。它利用现代化数据库技术和计算机图形学来存储、输入、查询、编辑、分析、显示和输出地理图形及地理图形的相关属性数据。GIS地理信息系统是集几何学、地理学、计算机科学为一体的综合性高科技技术。电力配网系统是一个复杂的空间分布广泛的系统，它由变电站、供电线路以及千家万户的电度表组成，具有广阔的地域和空间分布，在电网分布的空间区域上，电网分布纵横交织，电力设施日益复杂。且这些电力信息往往受到不断变迁的城市道路与建筑所影响，常常无法满足电力信息的快速、实时的传递。在电力系统之中，有很多与空间位置有关的数据，这些数据是电力信息完整性的重要组成部分，需要进行统一的管理和实现数据共享。但是这些信息的存储管理难度非常的大，而GIS技术的出现，为这些数据的存储和管理提供了方案，也为电力企业实现现代化管理提供了新的手段和途径。

GIS地理信息系统涉及到地理学、几何学、计算机科学以及各种应用对象为一体的综合性技术，是利用现代计算机图形以及数据库技术实现地理图形以及其属性数据的获取、处理、分析、建模以及地理图形的显示以及属性数据的显示，对空间数据按照地理坐标或是空间位置进行处理，实现对属性数据的有效管理以及对空间中实体的各种关系进行分析研究。

1、强大的图形处理

GIS能便利地实现对空间数据的输入、编辑、显示以及查询等，也能通过使用三维动态技术以及方针技术，实现对各要素的仿真模拟，构造符合配电网实际的模拟空间，从而展现各种要素之间的空间关系。

2、空间数据和属性数据结合

GIS将空间数据以及属性数据结合起来，通过空间数据的检索能实现对相应属性数据的查询，也能通过属性信息的搜索查询到空间数据信息，从而避免了空间数据与属性数据的分离，从而给信息的统一管理带来了便利。

3、数据库的统一管理

空间数据结构与一般数据库结构不同，一些数据库和应用系统公司，如Oracle、SQL Server和SAS等，已实现了数据库产品所容纳空间数据管理功能，而另一方面，许多GIS软件也包括了空间数据引擎的数据模型，通过数据模型的应用能将空间数据导入到关系数据库关系系统中，从而为大规模的MIS系统一体化技术的实现奠定了技术基础。从而为各种系统的集成以及信息的共享提供了便利。

4、完善的空间分析功能

GIS系统利用空间数据库以及属性数据量，以高效的数据库和属性数据库的结合，进行空间数据的分析，例如对距离事故地点一定范围内的各种空间要素的搜索，并实现对空间信息的统计分析，为事故的处理提供所需要的信息。

二、GIS在配电建模中的应用

GIS系统将配电网的线路、设备、生产管理、配电网高级应用以及用户信息，通过SCADA系统进行有效的组织以及融合，为管理人员提供了高效的信息管理方式以及生产管理依据，从而有效提高了配电网的工作效率以及供电的可靠性。

1、GIS和SCADA一体化设计

配电网络数据量大，对地理信息具有一定的依赖性，配电网的GIS系统通过图形以及数据库的良好结合对配电系统的空间数据进行计算和分析，SCADA是获得配电网实时运行状况的基本手段，通过将GIS提供的设备信息与SCADA的实时运行状态信息有机结合起来，更有利于配电网的管理。GIS与SCADA需要交换的数据包括两个部分，SCADA所需要从GIS获得的信息包括：地理图形背景信息；离线图形信息；配电设备参数信息；而GIS所需要的实时运行信息包括：馈线以及配变的三相电压、三相电流、零序电压、零序电流作有功功率、无功功率、功率因数等；配电网运行信息，包括开关的分、合以及闭锁状态信息；馈线和配变的正常、备用以及检修等运行状态信息等。配电网SCADA与GIS一体化设计特点如下：

（1）GIS能向SCADA提供地理位置信息背景、离线图形数据以及设备参数，而SCADA系统则向GIS系统提供了配电设备运行的实时数据、事故等信息，从而能通过视听手段显示实时数据和信息，从而有机结合配电网的地理位置、静态属性以及动态属性，增强了系统对配电网数据的表现能力，具有良好的用户界面。

（2）二者的一体化设计和建模，为调度员所需要的全面信息提供奠定了基础，调度员的遥控操作、现场操作等，有效提高了相关操作的准确性以及可靠性。同时也减轻了调度员的工作强度，提高了工作效率。

（3）二者之间数据的交换和共享模式，减少了系统数据传输和维护的工作量。不仅仅减轻了网络负担，同时也有效降低了数据的冗余程度，使系统中的数据保持了完整性、一致性和可靠性。

（4）SCADA所获得的配电网运行数据与地理信息以及配电设备参数信息结合起来，为配电网运行状况的把握提供了数据的基础和保障，通过相关数据的处理和分析，提供了实时的拓扑结构，从而为其他软件的应用提供了原始数据支持。

2、GIS系统在配电网中的基本功能

GIS系统在配电网中实现了数据输入输出、界面以及图形显示控制、查询统计以及专业分析等基本功能。实现了在配电网中基础图形数据的录入、动态图形的显示控制以及属性数据以及图形数据的相互关联查询和报表的生成。一定范围内的配电网供电分析以及故障的处理和辅助分析等。

3、GIS系统在配电网中的扩展应用

（1）配电网络拓扑分析。配电网的网络拓扑分析能实现对配电网中的设备联结以及带电状态的判定，同时还能检查辐射网络是否合环，若存在则应提出报警。

（2）配网负荷预测。配电网实际测量较少，由此负荷预报对配电网安全经济运行有着重要的作用。

（3）配电网络潮流计算。配电网的各种分析以潮流计算为基础。通过对配电网调度、运行分析以及操作模拟以及规划设计等，包括对计算机系哦他能够以及局部电压、电流等多方面的操作的结果。

（4）短路电流计算。在配电网故障状况下，通过GIS系统的应用能实现对配电网支路电流以及母线上电压的确定。同时也能实现配电网正常运行下的保护特点以及现行系统开关遮断能力的检查。

（5）配电网电压调整和无功优化、无功电压优化。能按照变电所出口线路电气参数对该线路进行无功优化补偿。

参考文献：

[1]郑红剑.基于MAPGIS的电力GIS系统设计[J].江西蓝天学院学报，2008（02）.

[2]吴晓光，吕霞.平台化农村配电网络GIS系统的开发[J].农业科技与装备，2010（04）.

[3] 夏文雄，刘勇，赵鸿，配电网电压控制方案的探讨[J]，广东电力，2002年8月，Vol.15，No.4，pp：23～25.