基于電網GIS平臺的配電電纜及通道精益管理系統的研究與應用

周大鵬 胡畔 周毅

摘 要：隨著我國城市化建設的快速發展，城市電網逐漸由地面轉入地下。城市電網傳統管理模式已經不能滿足發展的要求，怎樣有效管理隱形地下電力電纜、提高電網運行安全性已經成為電力系統研究的熱點問題。本文所提出的構建基于GIS平臺配電電纜及通道精益管理系統，由傳統的管理統計數據方式的電力電纜信息向以管理空間數據為主的電力電纜信息轉變，對電纜及通道中發現的問題與缺陷進行歸納、消除。

關鍵詞：配電電纜；GIS；數據分析；移動巡檢

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0115-02

0 引言

隨著城市的發展、電纜化率的進一步提高，特別是近些年來，電力基礎設施均參照城市化模式，輸配電線路大量采用電纜[1-2]。由于電纜管線規模的迅速加大加上目前管理模式的相對滯后，傳統的管理模式在日常管理當中已經暴露出不少缺點[3]。現針對地下電纜管理存在的諸多問題，結合自身多年來的配網運行管理經驗，提出建立地下電纜信息標準化，精益化管理模式的想法，以提高地下電纜運行管理水平，保障電纜的安全運行。GIS（Geographic Information System）即地理信息系統，是一種在計算機硬件技術支持下，以空間數據庫為基礎，運用系統工程和信息科學的理論，對空間數據進行科學管理和綜合分析，為規劃、決定、管理和研究提供信息的技術系[4]，具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動態性[5]。

配電電纜是電力系統網絡的重要組成部分，隨著我國城市化進程的加快，城市電網逐漸由地面轉入地下。城鎮建設發展迅速，城鎮的住宅小區、道路、市政設施有了很大的改觀，人們對居住環境有了更新更高的要求，在城鎮建設和改造規劃中對繁華地段經常要求管線下地，如何建設好城市配電電纜管網是一個全新的研究課題。

1 系統總體設計

為確保地下電纜安全運行與管理，便于運行維護和檢修，必須清晰、準確、直觀地展示電力電纜在地下的位置、深度和其所占的空間尺寸（寬度、高度、走向），同時為進一步加強電纜通道運維管理，更加有效、全面的實現地下電纜數字化管理，及時排查電纜隱患，掌握通道資源利用情況，擴大GIS應用范圍，完善提升PMS2.0數據覆蓋范圍，需要研究地下電纜及其通道全息化管理手段以及移動巡檢作業實現方式，為此遼寧公司開展配電電纜及通道精益化管理輔助工具項目建設工作。

該系統是基于電網GIS平臺的二次開發，具有專題展示、數據分析、移動巡檢三大特色功能模塊，遵循J2EE技術路線，應用面向服務架構（SOA）和Weblogic中間件，按照數據層、數據訪問層、應用邏輯層、應用服務層、表現層實現多層技術體系架構，數據訪問層是對數據庫中的數據提供統一的訪問接口，應用邏輯層在數據服務層的基礎上建立各種功能組件，實現配電電纜及通道精益化管理的各類功能，表現層是展現給用戶的應用界面。如圖1所示。

2 系統功能模塊

2.1 專題展示功能

專題圖形通過電纜井、電纜管道、管道截面之間的關聯關系自動生成，需要包括：電纜井名稱、截面信息、管孔信息、穿孔電纜、信息所處位置等等。根據這些信息，能夠實現清晰的專題圖形展示。

專題圖形展示模塊包括：

（1）電纜井刨面圖展示：根據電纜井及其通道的實際穿孔情況生成刨面圖專題圖形展示功能。

（2）電纜通道橫縱截面展示：在選取的地下電纜段中，展示該電纜段的橫縱截面專題圖。

（3）電纜段直埋專題圖：在GIS地圖中，展示直埋電纜段的走向專題圖。

（4）架空線路展示：在GIS地圖中，展示線路走廊設備及周邊地形環境。

（5）變電站展示：在GIS地圖中，展示變電站設備及周邊地形環境。

2.2 屬性分析功能

實現對歷史數據和歷史故障記錄進行統計報表輸出的功能，方便用戶進行設備狀態分析和離線存檔，輸出文檔為EXCEL格式。實現在本地的Excel文檔中，查看到導出的歷史數據和歷史故障的詳細信息的功能。

數據分析模塊包括：

（1）臺賬管理：可以通過獲取地下電纜臺帳信息并成地圖設備進行關聯，用戶選擇地圖設備點擊查看臺帳時，展示地下電纜臺帳信息。

（2）工井埋設標高：標注工井、埋設底端和頂端的標高，方便直觀是查看。

（3）圖紙管理：點擊某一設備，彈出該設備的相關圖紙信息，包括竣工圖紙、電纜系統接線圖、布置圖、斷面圖、施工圖、安裝圖等。

（4）查詢定位：查詢定位功能包括在地圖場景中對各種基礎地理要素、電力設備的圖形和屬性互查和快速空間定位，可應用輸變電設備、地下電纜設備的查詢定位。

（5）空間查詢：設定需查詢的設備類型，在地圖場景上進行幾何對象選擇（包括：點選擇、矩形選、及多邊形選擇），生成符合條件的查詢結果列表。空間幾何查詢的方式為射線相交或相包含關系。

（6）坐標定位：通過輸入經緯度坐標，在地圖場景中進行空間定位。

2.3 移動巡檢功能

基于RDID電子標簽研發移動巡檢終端，實現對地下電纜故障點的實時點位與信息查詢，根據RFID標簽的信息自動關聯電纜所處軌跡以及相鄰電纜工具的專題示意圖，使檢修人員可根據電子標簽中的主鍵查詢所有相關的屬性信息，提高檢修效率。

移動巡檢模塊包括：

（1）巡視計劃編制：根據電纜及其通道巡視內容編制電纜巡視計劃，獲取巡視內容以及巡視范圍。

（2）巡視計劃下發：根據移動終端的所屬設備主人，將巡視計劃下發到巡檢設備主人所屬的巡視計劃。

（3）巡視執行：根據巡視計劃的內容以及巡視范圍，對地下電纜及其通道進行巡視，將巡視結果上傳到PMS2.0等業務系統，實現與其他業務系統的無縫對接。

（4）巡視監控：根據巡視終端的移動軌跡，對巡檢計劃的執行過程進行全方位的監控，保障巡視結果的真實有效。

3 系統關鍵技術

3.1 移動GIS的應用

以移動互聯網為基礎、以智能手機或平板電腦為終端、結合北斗、GPS或基站為定位手段的移動GIS系統，從終端運算性能、網絡傳輸帶寬、空間分析復雜性等方面進行綜合提升，促進傳統應用于桌面端和Web端的各種GIS功能向移動應用轉變，在移動設備上實現隨時隨地的瀏覽地圖、采集圖片、編輯數據、查詢業務信息、使用路線導航等實用功能。

3.2 面向服務的地圖發布技術

配電電纜及通道精益化管理輔助工具采用地圖應用和業務應用系統分別將業務服務注冊到企業服務總線，由企業服務總線統一管理交互的所有服務，進行消息分發，實現電網GIS平臺與不同業務應用系統之間的集成。提供基于云計算架構的數據發布和實時分析服務，實現分布式部、彈性部署，支持動態負載均衡。

3.3 細節層次模型

細節層次模型技術是一種有效的實現大規模數字高程模型的可視化方法，把數字高程模型組織成多級分辨率的層次，計算視點與數據區域的距離遠近，選擇合適的分辨率的數據塊進行繪制，實現越接近越清晰的效果。從而降低系統開銷，提高系統效率。

4 結語

為更好的實現地下電纜及其通道精細化的管理，提高地下電纜綜合管理水平，完成基于電纜的各類規范、標準的制定。標準化、數字化的地下管溝資源及電纜管理，大大提升電力公司的電纜運維檢修水平；提升基于地下電纜的各類業務應用支撐，建立常態基于地下電纜的信息數據滾動維護條件，形成常態信息維護機制；根據現有各大系統的數據需求和格式要求，可以在第一時間提供最完整、準確、時效的數據支持各系統應用（例如國網GIS、PMS等）；針對一線人員，電纜工區班組人員，本系統可以隨時提供完整、準確的一手資料，以供班組人員檢修、搶修、巡檢等工作。

參考文獻

[1]樓斌根，宋慧忠，王瑾，等.城市地下管線管理信息系統在電纜管線規劃中的應用[J].電網技術，2007，31（1）：214-217.

[2]楊新林，姚鑫.基于AutoCAD的地下管線數據采集與管理的研究[J].陜西煤炭，2008，（1）：53-54.

[3]吳晶.城市地下管線檔案管理的現狀及對策[J].平頂山工學院學報，2008，17（1）：87-89.

[4]陳述彭，等.地理信息系統導論第三版[M].北京，科學出版社，2003.

[5]張玉成，姚楠.輸電線路勘測設計與三維地理信息系統的結合[J].河南電力，2006（2）：28-29.