地理信息系統(tǒng)在電力業(yè)擴(kuò)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

北京朝陽(yáng)電力實(shí)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司 崔 佳 李 景

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)一步提高及電力行業(yè)改革力度加大等因素影響，我國(guó)各省市各地區(qū)、各電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展迅速，如何利用地理信息系統(tǒng)來(lái)提高電力系統(tǒng)建設(shè)水平和效率，成為當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展需要解決的主要問(wèn)題。

電力系統(tǒng)的擴(kuò)容、升級(jí)，需要大量數(shù)據(jù)支撐，而這些龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)信息也對(duì)地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及維護(hù)提出了更高要求。為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)擴(kuò)容、升級(jí)，需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的前提下，提高空間信息處理速度和準(zhǔn)確性。新形勢(shì)下，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入到數(shù)字化階段。隨著信息化時(shí)代到來(lái)和智能化水平提高帶來(lái)的是用戶(hù)用電需求增長(zhǎng)速度加快，電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大以及分布式發(fā)電技術(shù)應(yīng)用等問(wèn)題都迫使著電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但由于傳統(tǒng)信息技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展滯后，使得電力系統(tǒng)擴(kuò)容和升級(jí)面臨著新挑戰(zhàn)，如何利用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，實(shí)現(xiàn)信息共享已成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。

2 電力企業(yè)擴(kuò)容系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

電力企業(yè)的擴(kuò)容系統(tǒng)是一個(gè)集成度非常高且較為復(fù)雜，功能較多，在實(shí)際操作過(guò)程中，需要具備很好的可控性，所以要實(shí)現(xiàn)這一要求就必須對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化。然而由于我國(guó)地大物博、人口眾多等因素，導(dǎo)致了分布式發(fā)電方式發(fā)展不完善，這都會(huì)影響到電力企業(yè)信息資源建設(shè)工作效率和質(zhì)量提升，此外還有部分分布式系統(tǒng)具有較大容量且穩(wěn)定運(yùn)行能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，因此在實(shí)際操作過(guò)程中很難滿(mǎn)足用戶(hù)需求。在地理信息系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，需要考慮到數(shù)據(jù)傳輸方式、信息處理技術(shù)以及通信系統(tǒng)等因素，同時(shí)要對(duì)電力企業(yè)信息化程度進(jìn)行提高。在地理信息系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，需要充分考慮到數(shù)據(jù)采集、傳輸以及管理等環(huán)節(jié)，對(duì)這些影響因素進(jìn)行綜合分析。

地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)是地理數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，各種類(lèi)型、格式各樣復(fù)雜多樣。這些信息往往具有一定的規(guī)律和特點(diǎn)，需要有一個(gè)統(tǒng)一而完整地組織來(lái)進(jìn)行分析處理，同時(shí)由于它包含了大量豐富且數(shù)量龐大而又相對(duì)獨(dú)立于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)而言，更難理解或?qū)崿F(xiàn)等方面內(nèi)容。因此，要想完成對(duì)電力資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中所遇到的問(wèn)題及產(chǎn)生原因，并提出相關(guān)的改進(jìn)方案，就必須要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

地理信息系統(tǒng)是以GIS 為基礎(chǔ)，將地理信息、氣象學(xué)和遙感技術(shù)等多種學(xué)科的理論知識(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以對(duì)電力系統(tǒng)中所涉及到的各種問(wèn)題加以分析研究并提出相關(guān)解決措施。從而達(dá)到提高電力系統(tǒng)的綜合效益，同時(shí)也為地理信息系統(tǒng)提供了一個(gè)更加完善、科學(xué)地技術(shù)支持[1]。

GIS 是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)和現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起。其主要功能有：數(shù)據(jù)采集與傳輸，電力調(diào)度管理（包括供電規(guī)劃及控制）、資源共享等。在電力系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行整合分析來(lái)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用目的時(shí)，就能產(chǎn)生有效地效果并提高工作效率以及可靠性。GIS 是以數(shù)據(jù)為核心，通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件，將各種圖形、文字和聲音信息轉(zhuǎn)換成可視化的圖像。它不僅僅能夠提供一個(gè)直觀的空間結(jié)構(gòu)視圖，還可以利用這些圖像特征對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。GIS 具有強(qiáng)大而豐富多彩，能將復(fù)雜多變的事物形象轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單易懂且便于人們理解和記憶等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)的擴(kuò)中開(kāi)發(fā)應(yīng)用上具有一定優(yōu)勢(shì)。

圖1 GIS 變電站

3 電力業(yè)擴(kuò)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力業(yè)擴(kuò)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是將地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)建立一個(gè)可以對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、共享以及可視化操作的平臺(tái)來(lái)完成信息交換。將電力行業(yè)與其他相關(guān)部門(mén)相連接起來(lái)，同時(shí)還需要在原有基礎(chǔ)上不斷完善新技術(shù)并提高其應(yīng)用能力，利用GIS 軟件使用戶(hù)能夠更加直觀地了解到所需內(nèi)容，使用ETL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和圖形界面等功能模塊，從而可以方便用戶(hù)對(duì)信息的查詢(xún)，同時(shí)也能夠幫助電力企業(yè)進(jìn)行資源優(yōu)化配置，提高其工作效率[2]。

在電力系統(tǒng)中，供電網(wǎng)絡(luò)是連接整個(gè)城市和區(qū)域之間、部門(mén)與機(jī)構(gòu)之間以及地方政府間交流聯(lián)系的重要紐帶。因此，電力網(wǎng)建設(shè)工程項(xiàng)目必須具備一定規(guī)模。首先應(yīng)當(dāng)制定出一個(gè)合理有效地方案進(jìn)行實(shí)施，其次要對(duì)電源線纜架設(shè)做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，以及安裝好線路敷設(shè)等相關(guān)事宜，最后還要根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)確定合適的配電設(shè)備數(shù)量及位置等信息內(nèi)容和要求，同時(shí)還要保證配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)擴(kuò)中工程建設(shè)項(xiàng)目整體效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)。

在管理和維護(hù)各基本GIS 系統(tǒng)中的圖形，在SCADA 系統(tǒng)與GIS 之間放置一臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，然后將這臺(tái)服務(wù)器放置在工作站上處理一些數(shù)據(jù)信息，并且在數(shù)據(jù)信息上編制一個(gè)接收模塊，將數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史信息都轉(zhuǎn)換到GIS 使用的大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，從可行性和必要性出發(fā)，不必將SCADA 采集到的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，而是將感興趣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫(kù)，以免產(chǎn)生多余數(shù)據(jù)，提高服務(wù)器的運(yùn)行速度。由于GIS 不僅能訪問(wèn)圖形數(shù)據(jù)，還能訪問(wèn)商用數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。SCADA 數(shù)據(jù)庫(kù)向GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息，以利用GIS 畫(huà)面輸出信息。在輸出數(shù)據(jù)的同時(shí)還可以做到合理地使用GIS 地理信息系統(tǒng)，然后對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件，使電力企業(yè)在應(yīng)用的過(guò)程中更好將數(shù)據(jù)信息結(jié)合起來(lái)，以促進(jìn)GIS 的時(shí)效性和可行性。

4 地理信息系統(tǒng)在電力業(yè)擴(kuò)中的實(shí)現(xiàn)

電力企業(yè)是電能生產(chǎn)和供應(yīng)的主體，而電網(wǎng)中所產(chǎn)生的電、熱或油等各種形式能源也屬于電力系統(tǒng)。在發(fā)電時(shí)，由于輸電線路上存在著許多不確定因素如：電壓波動(dòng)、負(fù)載變化以及供電質(zhì)量問(wèn)題。這些都會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障并對(duì)其運(yùn)行造成影響，影響電力企業(yè)的正常運(yùn)行。所以，利用地理信息系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)中所產(chǎn)生故障進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)處理這些問(wèn)題是非常有必要。

此外電能輸送過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量濃煙和粉塵天氣，從而使環(huán)境受到污染而產(chǎn)生噪音干擾等，給人們的生活環(huán)境帶來(lái)污染。所以，在電力系統(tǒng)中，利用地理信息系統(tǒng)可以對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)控并處理。在電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)擴(kuò)中具有重要的作用，其主要功能是將電網(wǎng)和用戶(hù)連接起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，提高用電設(shè)備利用率。

電力系統(tǒng)擴(kuò)中過(guò)程包括兩個(gè)階段，首先是對(duì)現(xiàn)有的信息進(jìn)行整合，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各區(qū)域內(nèi)用戶(hù)所需資源上傳至地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上。在整個(gè)建設(shè)完成后要確保數(shù)據(jù)共享、交互等相關(guān)功能能有效運(yùn)行下來(lái)；其次是對(duì)電力企業(yè)內(nèi)部的資源和人員情況進(jìn)行合理分配，并保證其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)下去。

一是系統(tǒng)實(shí)施前：將各個(gè)模塊都做好準(zhǔn)備工作才能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與搭建以及各區(qū)域用戶(hù)需求分析等都是必須經(jīng)過(guò)的步驟，因此需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)管理。二是電力自動(dòng)化過(guò)程中：將各個(gè)模塊都做好規(guī)劃工作才能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，在這一點(diǎn)上首先實(shí)現(xiàn)對(duì)功能進(jìn)行完善與擴(kuò)展以滿(mǎn)足不同層次用戶(hù)的需要，然后要根據(jù)需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以及通信方式來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)。在這一過(guò)程中需要將數(shù)據(jù)的采集和處理環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)管理，以達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好，同時(shí)還能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)電力信息查詢(xún)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控等要求[3]。

在電力系統(tǒng)擴(kuò)中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，主要包括以下幾個(gè)方面：一是對(duì)供電范圍進(jìn)行擴(kuò)展。將用戶(hù)需求分散到不同區(qū)域。通過(guò)集中控制和管理來(lái)提高地理信息系統(tǒng)的靈活性，從而能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享。二是建立完善地網(wǎng)。利用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信等方式構(gòu)建出一個(gè)較為完整地信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，同時(shí)還可以根據(jù)需要組建相應(yīng)功能模塊并配置相關(guān)資源，以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)擴(kuò)中數(shù)據(jù)處理要求時(shí)，只需借助這些基本設(shè)備就能完成整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化操作及維護(hù)工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。三是對(duì)電力系統(tǒng)擴(kuò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)收集和整理原始信息，利用地理信息系統(tǒng)可以將大量復(fù)雜、龐大的信息集中到一起，從而提高工作效率，節(jié)省人力物力資源等，同時(shí)還可從多個(gè)角度來(lái)了解整個(gè)電網(wǎng)情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，從而為電力系統(tǒng)擴(kuò)中的安全及穩(wěn)定提供有力保障。

電力業(yè)擴(kuò)中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)具有很多的好處，如可以有效地提高工作效率、減少工作人員數(shù)量以及降低風(fēng)險(xiǎn)等。

第一，節(jié)約人力資源。在實(shí)際工作過(guò)程中，利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析并得出結(jié)論，同時(shí)還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且加以解決，以保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的安全性和可靠性，此外通過(guò)自動(dòng)化處理能夠減輕人員投入及資源浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生的概率，從而實(shí)現(xiàn)電力業(yè)擴(kuò)中地理信息系統(tǒng)的有效應(yīng)用，提高了效率、降低成本以及減少風(fēng)險(xiǎn)。

第二，提高工作效率。自動(dòng)化技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，并且通過(guò)數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)以及報(bào)表等多種方式對(duì)用戶(hù)需求進(jìn)行了解并反饋。同時(shí)，借助地理信息系統(tǒng)的功能可以將大量信息快速傳遞給電力企業(yè)部門(mén)人員，從而使工作人員能迅速作出決策以實(shí)現(xiàn)高效管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，其次還可利用GIS 技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)資源共享。在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)施工的過(guò)程中，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以將信息資源轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此利用地理信息系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)電力企業(yè)擴(kuò)能工作具有一定難度。

第三，降低風(fēng)險(xiǎn)。在使用電力系統(tǒng)的時(shí)候安全性是首要的生產(chǎn)指標(biāo)，因此在電力業(yè)擴(kuò)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用當(dāng)中，加入地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效的降低電力風(fēng)險(xiǎn)，提升電力的安全性。在地理信息系統(tǒng)使用的過(guò)程中會(huì)應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)，將電業(yè)擴(kuò)中里的有效數(shù)據(jù)傳入到中央數(shù)據(jù)庫(kù)中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督和高效的電力管理。

電力業(yè)擴(kuò)中信息化建設(shè)是我國(guó)新時(shí)期社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的重要組成部分，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的必然要求。隨著科學(xué)技術(shù)在不斷地進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)對(duì)于地理信息技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)行了很多研究工作并取得一定成果，但是由于電力行業(yè)本身特點(diǎn)及復(fù)雜因素，影響著該項(xiàng)技術(shù)能否應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去仍有待驗(yàn)證，需要進(jìn)一步探討與解決才能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上地信息化建設(shè)目標(biāo)。

在我國(guó)電力業(yè)擴(kuò)中，電力系統(tǒng)的擴(kuò)容工作是重中之重，也是不可或缺的環(huán)節(jié)。電網(wǎng)企業(yè)在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)時(shí)，需要對(duì)供電質(zhì)量和安全穩(wěn)定性等方面做出全面、細(xì)致地規(guī)劃。因此，必須使用地理信息系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及分析處理技術(shù)支持下，開(kāi)展相關(guān)作業(yè)活動(dòng)以提高信息管理水平，而要想完成這些任務(wù)就要求工作人員，必須具備一定專(zhuān)業(yè)知識(shí)與能力才能勝任此項(xiàng)功能工作，并達(dá)到預(yù)期效果則需借助GIS 系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)其在電力信息化建設(shè)中應(yīng)用的可行性，從而為電力企業(yè)的發(fā)展提供有力保障。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，電力行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)供電系統(tǒng)自動(dòng)化水平有更高要求。為滿(mǎn)足用戶(hù)需求、提高服務(wù)質(zhì)量、降低成本等，需要將信息數(shù)據(jù)化是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化建設(shè)首要任務(wù)和重點(diǎn)工作之一。在這種情況下，必須要利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息采集與管理，通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決，還能夠?yàn)檎{(diào)度決策提供有力的支持，同時(shí)也可以對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行有效監(jiān)控，為調(diào)度中心提供可靠數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，進(jìn)而提高電力企業(yè)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)方面的競(jìng)爭(zhēng)力，更好的幫助電力企業(yè)在信息化、科學(xué)化高速發(fā)展的時(shí)代創(chuàng)造出更大的價(jià)值，做好電力行業(yè)不斷發(fā)展擴(kuò)大的前提準(zhǔn)備。