基于ArcGIS的電力系統數字化操作平臺的設計

摘要：文章將GIS技術應用于油田電網的操作管理工作中，以Visual Studio.NET 2008為程序開發平臺，以技術成熟的C/S架構為主，以新型熱門的B/S架構開發為輔，利用ArcGIS的圖形和空間信息分析處理功能，依托數據庫服務，設計配電調度模擬盤操作系統的設備定位、編輯、綜合查詢以及網絡服務等功能模塊，從而實現了油田電網的在線操作以及可視化、自動化和信息化管理，提高了模擬盤操作管理的工作效率。

關鍵詞：ArcGIS；調度模擬盤；配電調度；數據庫服務

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0015-03

1 概述

1.1 研究的意義

當前，我國的能源需求日益增大，油田產能建設逐年增加，油田配電網絡的規模也不斷擴大，數字化操作平臺將傳統的繁瑣的配電網線路模擬盤以及數據信息的記錄查詢服務等工作由人工、手動提升到直觀、實時的自動化水平，從而實現配電網管理工作的自動化、信息化、可視化，提高油田電力企業的工作效率和管理水平。

1.2 國內外發展概況

國外電力公司應用GIS技術起步早。早在上世紀八九十年代，Usman等人在其研究論文中提出了尼日利亞國家電力應用GIS技術的解決方案。美國新澤西電力公司以及林肯電力公司等國外大中型電力集團都與ESRI建立了產品服務研發的合作，應用ESRI公司的ArcGIS系列產品在空間信息處理方面的強大能力，完成GIS技術在電力生產、傳輸、銷售、服務等各個方面的應用。我國的地理信息技術本身起步較晚，但是發展迅速。在近年來，結合GIS技術的電力管理系統也成為我國現代化電力工業發展的目標。

2 系統的總體設計

2.1 地理信息系統（GIS）

地理信息系統是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的計算機系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。對于GIS的定義涵蓋了測繪、大氣科學、地理學以及信息學等多方面內容。

在配電自動化系統中，地理信息系統（GIS）是一個重要內容：由于配電網節點多，設備分散，其運行管理工作常與地理位置有關，引入配電地理信息系統，可以更加直觀地進行運行管理。其內容主要包括：設備管理（FM），是將變電站、饋線、變壓器、開關、電桿等設備的技術數據反映在地理背景圖上；用戶信息系統（CIS），指借助GIS對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量和負荷、供電優先級、停電記錄等進行處理，便于迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負荷的統計信息還可作為網絡分析的依據。因而基于地理信息技術的油田配電網絡操作及管理系統是配電網絡的控制的發展方向，也是電力調度工作自動化、信息化發展的必然趨勢。

正確、全面、及時地獲取電力企業的各種資源信息，并加以提煉、分析，為電力企業的管理者和決策者提供輔助決策的依據，從而保障電力網絡安全、高效地運作，并為更多的用戶提供更加完善周到的服務，是電力集團建設信息系統的根本

出發點。

2.2 面向對象編程（OOP）

面向對象包含了3個基本要素：對象、類和繼承。對象是一個實體，是現實世界的客觀事物，通常是狀態（數據）和操作（方法）的封裝體。對象通過操作接口與外界進行聯系，然而操作的具體實現方法和對象的私有數據對外不是不可見的，這樣就可以阻止對對象的非法訪問。類是創建對象的樣板，它的完整描述包含了外部接口和內部算法及相應的數據結構。類和對象之間是抽象和具體的關系，類是對象的抽象及描述，對象則是類的具體化和實例化。繼承機制提供了創建新類的一種方法，通過它新類可以修改或者擴充，同時還具備基類的原有屬性和操作。面向對象的繼承機制有助于提高軟件程序的可維護性、可擴充性和可重用性。

2.3 數字電力（DP）

將現實世界復雜多變的信息轉變為可以度量的數字或者數據，再把這些數字和數據建立適當的數學化模型，將它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，就實現了數字化基本過程。數字化技術通過二進制代碼0和1來產生虛擬對象，可以對千差萬別的現實世界進行描述；通過數字化實現對大數據量的壓縮，濾除圖像或者聲音的干擾，提高信息品質，可以說，數字化技術是現代計算機、多媒體、軟件、智能以及信息系統開發的基礎。

電力系統中的數字化問題是將某一實際運行的電力系統結構、物理特性、技術性能、經濟管理、環保指標、人員狀況以及科教活動等通過計算機仿真與模擬技術數字地、形象化地、實時地描述與再現。對配電網絡、電力設備、電力運行過程以及生產環境、條件、業務、服務手段等各個環節實施計算機化、網絡化建設，建立電力設備、設施、生產信息、電網等信息的數據庫或數據倉庫，集查詢、統計、調度、運行、維護、數據挖掘、統計分析以及決策等功能于一體。

3 系統的模塊

3.1 配電網運行操作模塊

將數字化圖形投射到大屏幕當中，使用戶既可以直接查看配電系統圖的全貌，也可以通過圖形放大功能局部放大到某一電力設備，精確了解該設備分布等具體信息。對于刀閘和開關的模擬開合操作，利用ArcGIS的圖形處理功能，調用編程時定義的函數，可以實現設備刀閘、開關的開合模擬顯示，操作方便，簡易直觀。

3.2 配電網設備查詢模塊

將操作在數字化地圖中實現，通過ArcGIS提供的空間分析功能，在可自由調解視圖比例的數字地圖中查看任意設備的屬性信息，定位設備并且實現線路追蹤與地圖的聯動顯示，操作快捷，顯示效果直觀、清楚。相應的操作信息也可以通過后文涉及到的信息管理模塊錄入數據庫，方便查詢和工作

記錄。

3.3 配電網設備維護模塊

實現了將傳統的設備維護操作工作虛擬數字化，對于配電網絡的設備更新與維護，僅需要調用ArcGIS的圖形編輯功能接口，在系統圖中更改相應設備的圖元屬性即可，操作安全，實時迅速。

3.4 地圖Web服務應用模塊

實現了真正的多系統兼容和大眾化GIS服務，通過瀏覽器即可訪問網絡地圖數據服務，滿足地理信息數據的共享性和開放性要求。

3.5 系統信息管理和維護模塊

與地圖Web服務應用模塊相同，本模塊同樣基于B/S架構實現。主要分為三方面功能：用戶信息的管理、操作日志以及令票信息的記錄與查詢。

3.6 數據庫

數據庫設計是根據用戶需求，在某一具體的數據庫管理系統上，設計數據庫的結構和建立數據庫的過程。數據庫設計是建立數據庫及其應用系統的技術，是信息系統開發和建設中的核心技術。

4 結語

通過研究傳統油田電力系統操作平臺的總體結構和實際應用，基于現在較為先進的地理信息技術（GIS）、數據庫服務以及WebService技術，可以對油田電力系統數字化操作平臺進行設計與實現。

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作者簡介：孫建韌（1986-），男，山東人，大慶油田電力集團油田熱電廠熱工分廠程控班助理工程師，研究方向：電力

系統。

（責任編輯：周加轉）