基于GIS的内蒙输变电网地理信息系统的设计与研究

(内蒙古电力科学研究院信息所，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要： 根据现在电网运行管理直接面对电力企业和广大的电力用户，网络数据量大，电气接 线复杂，动态变化频繁，现有的电网运行管理手段已经难以适应现代化电网生产建设和发展 需要的问题，从内蒙输变电网地理信息系统的技术、结构、功能、特点等方面进行了设计与 研究。

关键词：GIS；电网；WEB
中图分类号：TM715∶TP399  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2008)13—0044—02
1 背景介绍

地理信息系统（GIS）是以计算机技术、网络通信技术和数据库技术为基础，以采集、传 递、加工与使用各类相关空间信息为手段而构成的管理过程最优化的人－机系统。内蒙古电 力公司为了进一步满足电力企业及其广大用户对电网“安全、可靠、优质、高效、经济运行 ”的现代化要求，采用了这种先进的技术和管理手段来进行规划和管理内蒙古输变电网，以 便增强对电网设备的资产管理、运行管理和监管能力，提高供电可靠性和电能质量，从而更 加及时地为电力客户提供优质、高效、安全的服务。
2 建设目标

内蒙古电力公司输电GIS建设的主要目标是统一集中建设全电网的输变电管理的图形化 应用平台，为内蒙古电力公司电网的运行和管理搭建一个基于空间地理信息数据的基础支撑 平台，利用现代化的计算机软件技术、数据库技术和网络技术对系统的基础数据进行管理。 并在此平台基础上实现：①建立一套涵盖整个内蒙电网的输变电地理信息系统，实现电网的 图档信息管理；②应用国际上先进的GIS、数据库和INTERNET技术，建立全省统一的输变电 生产管理信息系统平台，实现输变电生产部门的协同工作和信息共享和交换，为生产指挥提 供有力的支持，为领导决策提供有效的地理信息服务，为实现电网管理现代化打下基础；③ 建立良好的人机界面，便于管理人员操作使用，有效地利用各种信息，为各级管理人员提供 及时的综合信息和辅助决策信息，从而提高管理水平，创造更多的经济效益；④建立具有良 好的开放性、可扩充性的系统，能满足内蒙古电力公司不同的管理需求；⑤建立高度安全性 的系统，建立完善的日志记录和管理系统，防止保密数据和资料的流失；⑥实现与生产MIS 等已有或将来新建系统的数据共享、提供相应的数据接口，并能与内蒙古电力公司未来的其 他计算机应用管理系统进行连接。
3 总体设计

输变电GIS是地理信息系统在输变电工程管理方面的实用型系统，主要是采用地理信息技 术，将电网设备信息、变电信息，污区信息，地理信息和INTERNET相结合，为电网的运行和 管理搭建一个基于空间地理信息数据的基础支撑平台，从而在地理背景图上对输变电区域内 的各种地理信息以及各种杆塔参数、电力设备设施等进行综合分析和管理，以辅助电网的规 划、设计、施工、运行管理和科学决策。
3.1 应用模式

系统采用ArcGIS地理信息平台、JAVA技术，使用B/S与C/S相结合的大集中式开发应用 模式。数据库服务器、应用服务器、WEB发布服务器、空间地理信息数据集中部署在省公司 一级，由公司进行统一管理，各单位通过广域网对服务器进行访问应用。C/S客户端主要通 过地图处理软件来完成地理背景信息和电力设备对象的图形展现，完成图形维护，专题图的 制作、各种高级的分析功能等。B/S浏览器图形展现是在客户端浏览器中以图形的方式来表 达电网图形信息，完成图形视图操作、查询、统计等功能。
3.2 地图的选择

由于内蒙自治区地域宽广，故系统选择中比例尺的地图（1∶1～1∶50万），其中显 示的主要内容有：地区大致的轮廓、省会及主要城市、交通要道（如铁路、高速、省道等） 、河流湖泊、主要乡镇屯、等高线等。局部重要区域如大型变电站发电厂周围、入城或穿越 城区高压线路走廊周围等地域的1∶1万(或更大比例尺)全要素电子地图，用以描述高压线路 汇接情况。
3.3 系统软件平台

本系统采用ESRI公司的ArcGIS平台，美国ESRI公司在GIS领域的经验已有30余年的历史 ，市场占有率始终保持着全球第一，在中国能源电力方面已经拥有了许多成功案例。ArcGIS 是ESRI公司在全面融合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计 算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS最高技术水平的全系列GIS平台。
4 技术特点
4.1 多层次的体系结构 

系统由浏览器层、Web服务器层、应用服务器层和数据库层组成，内在逻辑上由会话服务 、用户接口、应用逻辑、数据逻辑等组成；是一种适合Internet分布式计算环境的应用平台 ；保证了系统可靠性与系统响应快速性；具有多层次的安全控制机制。
4.2 组件技术

采用Java组件技术，是一个跨平台的分布式组件系统，可以灵活地根据用户的需求进行 积木式的系统构建与扩展，具有强大的可伸缩性、可扩展性。
4.3 空间数据库

空间数据在数据库中的组织形式为空间数据库地理对象（既非矢量文件，亦非光栅图形 ），这个技术特点决定了应用地理数据的专有保密性，和客户端的高性能。系统直接采用业 界领先的专业空间数据库系统，提供了直接的空间数据存储、空间关系运算操作和空间分析 功能，彻底改变了传统的基于矢量数据文件的空间信息处理方式，将空间信息与属性无缝地 融合在一起，提供了强大的辅助决策数据基础。
4.4 真正的跨平台性

使用跨平台的企业级Java组件技术，无论用户使用何种主流硬件平台和操作系统，都可 以通畅无阻。
4.5 标准化、规范性、通用性

系统采用国际、国内现有的一些标准、通用的数据格式与编码规范开发而成，没有自定 义的内容，保证了系统的兼容性与通用性。
4.6 分布式空间计算体系

利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的空间信息，集成网络上 不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的空间信息处理模式。
4.7 分布式空间数据库

空间数据本身可以是分布的。空间数据的存储与处理可在分布式的多服务器上完成。
5 系统功能
5.1 GIS图形分层信息

背景图分层信息：系统的地理背景图层应支持多种比例尺精度的电子地图，可以选用各 种坐标系下的1∶10万、1∶50万等比例尺测绘精度的地形图。背景地形图应该包括以下基本 图层：地名、地物点、建筑物、铁路、道路、河流湖泊、林地、绿地、行政区界、地面高程 等。地理背景支持不同精度背景图形的添加、修改、更新，并能提供工具进行分析校核保证 数据的正确性和一致性。

电网分层信息：根据电力设施的不同类别、不同的电压等级结合便于建立电网拓扑关系 ，致力于建设合理的电网GIS图层结构，符合生产管理要求，划分为输电图层组、变电站一 次接线图层、污区、雷区、覆冰区图层、交叉跨越图层、系统各类专题图图层等。
5.2 基础图形操作

在电网各图层上提供漫游、开窗、放大、缩放操作，方便浏览电网设施、线路类型、分 布情况等；提供鹰眼图，方便进行全貌浏览，在简图中动态显示主窗口视图取景的位置，从 而为用户提供导航功能；提供量度工具，可在地理图上测量任意点之间的距离，也可测量多 边形的面积。实现不同比例图形的平滑、无缝连接。
5.3 图形突出显示及信息提示

可按电压等级、拓扑连接关系进行线路追踪和线路及供电区域的动态着色；设置动态图 层，利用图符、颜色或字符的改变来表示配电设备不同的运行状态；鼠标放置于电网设备设 施附近，采用鼠标信息提示框的方式显示属性信息，属性信息用户可配置。
5.4 动态标注
5.4.1 线路名称和道路名称动态显示，妥善处理图形上文字标注；漫游、局部开窗放大图 形，其上标识文字不丢失，标注垂直于线的方向。
5.4.2 能够根据需要，在地图的电力设施图层，选择线路或设备的一个或多个属性进行标 注显示。
5.5 图形统计与测量

提供度量尺功能，方便图形上测距；提供面积测量功能，查询面积；方便计算线路上任 意两点间线路长度；可在地图上指定区域并统计出该区域内各种电气设备数量、位置；可根 据行政区，街区，产权范围内的设备情况统计查询并统计出符合条件的设施。
5.6 综合查询统计

系统提供多种查询统计方式，通过将数字电网、各种专题图、属性数据库信息关联，查 询各种电力设备台帐资料，将把查询结果以列表方式显示。系统将设备台帐资料与设备图形 的挂接，实现“图—数”互查。用户可设定查询条件，系统将自动统计出符合条件的电力设 备资料，并且在电网图中高亮、居中显示该设备图形。
5.7 电网专题图管理

电力专题图的生成与数字电网模型的完整性、正确性密切关联。在完成数字电网的建模 ，系统可根据一定的业务规则，自动生成各种电力专题图并提供各类专题图的生成、编辑、 浏览、输出和打印功能。
5.8 电网系统规划及设计辅助管理

系统提供将地理图及网络图作为背景，在此基础上对电网系统规划及设计进行辅助管理 。
5.9 污区管理

实现历年污区分布图的查阅和打印、记录大气环境和典型气象资料、记录污源分布信息 、记录盐密点档案信息、记录线路污闪信息、进行污区分布图的编辑、各种专题图的生成、 设备防污、污区查询统计和污区分布图自动生成等功能。
5.10 运行信息管理

WebGIS系统通过系统间接口与内蒙电力公司其他运行信息管理系统连接，获得设备运行 信息。通过缺陷、检修、试验、故障等设备运行管理信息与设备资料之间的关联关系，可以 察看运行信息相关设备的具体资料，并在WebGIS系统中显示设备的空间位置、拓扑关系等信 息。
6 结论

综上所述，内蒙输变电网地理信息系统能够为输变电生产管理、特别是污区管理等方面 提供有力的支持工具，减少重复建设，实现数据的共享。在管理方面，系统不仅为各部门提 供了一个高效、准确、全面的基于空间信息的协同工作平台，而且还实现了日常业务信息处 理的自动化，从而大大提高了工作效率。在业务方面，GIS系统通过对业务内容的分析、预 测、过程监控、统计分析，实现全生命周期的管理，最终为电网管理的预测和决策提供全面 、快速、准确的信息支持。
［参考文献］
［1］ 倪建立，孟令奎，王宇川，等.电力地理信息系统［M］.北京：中国电力出版 社，2004.
［2］ 吴秀芹，张洪岩，李瑞政，等.ArcGIS 9地理信息系统应用与实践［M］.北京 ：清华大学出版社，2007.
［3］ 邬伦，刘瑜，张晶，等.地理信息系统——原理、方法和应用［M］.北京：科 学出版社，2005.
［4］ 王亚民，赵捧未.地理信息系统及应用［M］.西安：西安电子科技大学出版社 ，2006.

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