基于地理信息系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃圖形分層解決方案

廖振朝　莫穗江　左樞明

摘 要：城市是電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷中心，城市電網(wǎng)運(yùn)作是否良好取決于城市電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)是否科學(xué)，是否經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)于固定資產(chǎn)額巨大的供電企業(yè)而言，城網(wǎng)規(guī)劃工作在供電企業(yè)的生存與發(fā)展中始終起著決定性的作用。如何不斷提高規(guī)劃方案科學(xué)性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性，滿足經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向高科技和高附加值轉(zhuǎn)型和城市現(xiàn)代化發(fā)展的需要，是目前供電企業(yè)的重大課題和任務(wù)。本文結(jié)合廣東電網(wǎng)公司江門供電局的信息化特點(diǎn)，參考國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先供電企業(yè)的電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)流程和理念，以目前江門地理信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，提出了基于江門地理信息平臺(tái)的電網(wǎng)規(guī)劃圖形分層的輔助規(guī)劃方案模式。本文在闡述其建設(shè)的背景和必要性同時(shí)，分析其建設(shè)的目標(biāo)，并給出其建設(shè)的方法和路徑。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；地理信息系統(tǒng)；電子圖紙繪制

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.項(xiàng)目背景與目標(biāo)

電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展能力的重要組成部分，是保證電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，好的規(guī)劃是最大的經(jīng)濟(jì)，電網(wǎng)企業(yè)是投資密集型企業(yè)，規(guī)劃的優(yōu)化程度提高，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)變化頻繁，每日產(chǎn)生大量的信息，由于規(guī)劃人員無(wú)法像計(jì)算機(jī)一樣具有大量的計(jì)算能力來(lái)求解規(guī)劃的優(yōu)化模型、記憶大容量的關(guān)系型數(shù)據(jù)，且目前通過(guò)計(jì)算機(jī)獲得的優(yōu)化結(jié)果無(wú)法清楚地考慮線路約束和地理環(huán)境限制，因此現(xiàn)有的手段工作量比較大，獲得的規(guī)劃方案可能存在可行性問(wèn)題，或者優(yōu)化程度不高。

通過(guò)建設(shè)基于地理信息平臺(tái)的電網(wǎng)規(guī)劃圖形分層系統(tǒng)，在地理信息、電力設(shè)備分布和網(wǎng)架接線現(xiàn)狀信息平臺(tái)基礎(chǔ)上，構(gòu)筑電網(wǎng)規(guī)劃輔助支持軟件平臺(tái)，利用GIS可視化的優(yōu)越性不但實(shí)現(xiàn)“規(guī)劃信息一張圖”，結(jié)合GIS的空間分析、多源數(shù)據(jù)集成、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和拓?fù)浞治龅膽?yīng)用，為配網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)計(jì)提供輔助分析工具優(yōu)化規(guī)劃流程，創(chuàng)新形式、整合資源，有助于提升電網(wǎng)規(guī)劃決策的科學(xué)性、規(guī)范性，提升供電可靠性，保證電網(wǎng)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)、可行，保證電網(wǎng)安全、可靠，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化的發(fā)展目標(biāo)均具有重要的意義。

1.1 研究背景。江門供電局是廣東電網(wǎng)公司直屬國(guó)有大型一類供電企業(yè)，供電面積9600平方公里，共有供電客戶211萬(wàn)戶。在“十二五”期間，江門供電局的信息化建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，成績(jī)顯著，但與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的地市級(jí)電力企業(yè)相比還存在較大差距。

為滿足精益化管理、綠色電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)信息化需求不斷增大的需要，針對(duì)目前電網(wǎng)規(guī)劃工作中存在的問(wèn)題，從“提高規(guī)劃決策工作效率”的核心價(jià)值理念出發(fā)。通過(guò)基于江門國(guó)土資源管理局的半開(kāi)放性數(shù)字江門地理信息平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，構(gòu)建統(tǒng)一的基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃可視化輔助支持工作界面，整合各層級(jí)電網(wǎng)元件，為電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)提供接口資源；結(jié)合GIS矢量圖和2000∶1地理影像圖，統(tǒng)一規(guī)劃電子圖形繪制形式，實(shí)現(xiàn)多圖互動(dòng)，提升圖形精度，提高規(guī)劃決策工作效率。

1.2 現(xiàn)狀及問(wèn)題。在電網(wǎng)規(guī)劃工作中，各電壓層級(jí)、各縣區(qū)局均應(yīng)用不同的圖形界面進(jìn)行電子圖紙繪制。有應(yīng)用google地球軟件繪制，有應(yīng)用AutoCAD（配合航拍圖或萬(wàn)分之一矢量圖）繪制。對(duì)我局來(lái)說(shuō)，目前影響電網(wǎng)規(guī)劃工作主要有以下幾點(diǎn)：

（1）電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用外國(guó)軟件引擎內(nèi)帶來(lái)一定的數(shù)據(jù)涉密擔(dān)憂。

（2）圖形界面的不統(tǒng)一造成坐標(biāo)統(tǒng)一，比例不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)集成困難，電網(wǎng)規(guī)劃層間協(xié)同難度加大，橫向協(xié)作容易出現(xiàn)信息錯(cuò)位。

1.3 建設(shè)目標(biāo)。本項(xiàng)目結(jié)合配網(wǎng)信息化建設(shè)情況，為提高配網(wǎng)規(guī)劃效率，減輕工作量，通過(guò)建立基于江門地理信息平臺(tái)、打通配網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)的各專業(yè)系統(tǒng)信息壁壘，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)地理信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ⑴渚W(wǎng)運(yùn)行信息、客戶營(yíng)銷信息的有機(jī)融合。在規(guī)劃方法研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建面向配網(wǎng)規(guī)劃決策的配網(wǎng)多源信息綜合分析可視化展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)面向配網(wǎng)規(guī)劃的多源信息的高效融合和集中展示，有效提升配網(wǎng)規(guī)劃決策的信息化水平和配網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。項(xiàng)目具體圍繞以下建設(shè)目標(biāo)開(kāi)展工作：（1）國(guó)土部門的地理信息平臺(tái)是一個(gè)國(guó)內(nèi)半開(kāi)放平臺(tái)，由國(guó)土部門加密共享形式對(duì)各個(gè)部門進(jìn)行地理信息開(kāi)放，可自己開(kāi)發(fā)圖形界面，數(shù)據(jù)不需進(jìn)行外部上傳，數(shù)據(jù)保密有保障。（2）基于地理信息平臺(tái)，構(gòu)建統(tǒng)一的電網(wǎng)規(guī)劃可視化GIS工作界面，整合各層級(jí)電網(wǎng)元件，為電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)提供接口資源。（3）結(jié)合GIS矢量圖和2000∶1地理影像圖，統(tǒng)一規(guī)劃電子圖形繪制形式，實(shí)現(xiàn)多圖互動(dòng)，提升圖形精度，提高規(guī)劃決策工作效率。

2.系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。利用GIS技術(shù)，將地理信息與規(guī)劃數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量空間數(shù)據(jù)的有效管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)地進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃決策，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)參考以下的原則：（1）GIS為規(guī)劃展示基礎(chǔ)，所有規(guī)劃工作都可以在GIS的支持下完成，電力元素等都顯示在GIS平臺(tái)中。（2）支持電網(wǎng)規(guī)劃的電子圖紙繪制及分層功能。（3）具有良好的可擴(kuò)展性，能夠以無(wú)縫方式集成其他業(yè)務(wù)功能等。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)采用JavaEE技術(shù)架構(gòu)，運(yùn)用輕量級(jí)的技術(shù)框架進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，整體上是多層架構(gòu)的B/S系統(tǒng)。同時(shí)系統(tǒng)的模型基礎(chǔ)和展現(xiàn)應(yīng)用平臺(tái)是基于WebGIS平臺(tái)技術(shù)展現(xiàn)電網(wǎng)各個(gè)元件信息、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案等相關(guān)信息。

系統(tǒng)從邏輯上分為多個(gè)技術(shù)層面：（1）模型層：模型層用來(lái)表達(dá)電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ停桥c實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的描述，由GIS平臺(tái)管理拓?fù)溥B接關(guān)系，并為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)共享。（2）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層包括關(guān)系型數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)兩部分。（3）平臺(tái)層：平臺(tái)層主要是采用的WEBGIS平臺(tái)，提供應(yīng)用程序編程接口API，方便上層開(kāi)發(fā)。（4）應(yīng)用層：數(shù)據(jù)庫(kù)表在設(shè)計(jì)時(shí)面向應(yīng)用主題進(jìn)行分析，并基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和集成數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)分析功能，為大量的業(yè)務(wù)分析提供服務(wù)。（5）表現(xiàn)層：系統(tǒng)的主界面采用瀏覽器，所有功能都在GIS上實(shí)現(xiàn)和展現(xiàn)。

3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 基于GIS的電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)集成江門地理信息平臺(tái)的地形數(shù)據(jù)地圖，并與設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，構(gòu)建了統(tǒng)一的電網(wǎng)規(guī)劃可視化GIS工作界面，整合各層級(jí)電網(wǎng)元件，為電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)提供接口資源。

3.2 電網(wǎng)圖層管理。為了更合理高效的組織圖層，便于管理和查看，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如下的圖層管理體系：運(yùn)行體系、在建體系、近期規(guī)劃體系、中期規(guī)劃體系、遠(yuǎn)期規(guī)劃體系。每一類別體系都存儲(chǔ)3種類型的電網(wǎng)要素信息，并對(duì)每個(gè)類型管理期各個(gè)版本的數(shù)據(jù)。

3.3 規(guī)劃電子圖紙繪制。結(jié)合GIS矢量圖和地理影像圖，通過(guò)多種方式進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的電子圖紙繪制，實(shí)現(xiàn)多圖互動(dòng)，提升圖形精度。系統(tǒng)可提供兩種錄入模式：（1）絕對(duì)坐標(biāo)模式：通過(guò)輸入絕對(duì)坐標(biāo)的方式錄入電網(wǎng)要素，包括變電站、線路、變壓器等要素的空間信息和屬性信息。（2）地圖描繪模式：通過(guò)在地圖上描繪點(diǎn)，把規(guī)劃設(shè)計(jì)方案繪制到平臺(tái)上，這種模式直觀、操作方便，也適用于電網(wǎng)要素的選址討論，并且系統(tǒng)地對(duì)每種方案進(jìn)行評(píng)估預(yù)測(cè)分析，可判斷規(guī)劃的合理性，經(jīng)過(guò)不斷地修改，即可得到最優(yōu)的規(guī)劃方案。

3.4 規(guī)劃方案對(duì)比。規(guī)劃方案對(duì)比是實(shí)現(xiàn)不同規(guī)劃方案之間技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較，客觀反映出規(guī)劃方案的優(yōu)劣及可行性。對(duì)比內(nèi)容包括不同方案之間電網(wǎng)規(guī)模、技術(shù)參數(shù)、設(shè)備投資估算、供電可靠性等方面的比較。規(guī)劃人員從規(guī)劃方案的縱向?qū)Ρ戎械玫揭?guī)范項(xiàng)目的可行性，從橫向?qū)Ρ戎械玫讲煌桨钢g的優(yōu)劣。該功能能夠輔助規(guī)劃人員進(jìn)行規(guī)劃方案的決策，減輕規(guī)劃人員工作負(fù)擔(dān)，提高規(guī)劃科學(xué)性。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃圖形設(shè)計(jì)需求及特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)了適合電網(wǎng)規(guī)劃圖形設(shè)計(jì)的GIS平臺(tái)系統(tǒng)。可以有效地輔助電網(wǎng)規(guī)劃人員的規(guī)劃工作，使規(guī)劃工作更具科學(xué)性、高效性。該系統(tǒng)具有以下顯著特點(diǎn)：

（1）有效提升配網(wǎng)規(guī)劃決策的信息化水平和配網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。

（2）建立了基于GIS的統(tǒng)一電網(wǎng)規(guī)劃電子圖紙繪制設(shè)計(jì)平臺(tái)。

（3）實(shí)現(xiàn)多圖層互動(dòng)設(shè)計(jì)，包括：地形數(shù)據(jù)地圖、電網(wǎng)元件信息及電網(wǎng)規(guī)劃各版本的圖層。

（4）提高規(guī)劃日常管理水平。提供規(guī)劃方案對(duì)比分析、規(guī)劃報(bào)告自動(dòng)生成等實(shí)用化功能，大大提高了工作效率，滿足規(guī)劃人員日常使用的要求。

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