基于GIS的配電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①

謝曉明 李少斌 郝增光 黃柏熊 陳偉賢

(廣東電網(wǎng)揭陽(yáng)普寧供電局有限責(zé)任公司 廣東揭陽(yáng) 515300)

電力企業(yè)當(dāng)前應(yīng)用GIS技術(shù)在管理環(huán)節(jié)、安全管控環(huán)節(jié)等，例如用于電力配網(wǎng)巡檢工作中以構(gòu)建專業(yè)的電網(wǎng)分析能力，為電力企業(yè)進(jìn)行設(shè)備管理、自動(dòng)制圖等提供技術(shù)支持。能夠維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)用GIS技術(shù)融入配網(wǎng)巡檢，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題并有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施予以解決。

1 GIS技術(shù)概述

GIS技術(shù)是一種依據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的技術(shù)。GIS技術(shù)將地理信息系統(tǒng)運(yùn)行融入定位顯示、空間分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索等相應(yīng)的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、分析和空間定位等功能。利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形制作技術(shù)，GIS技術(shù)能夠?qū)⑾嚓P(guān)的手續(xù)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，顯示編輯輸入，結(jié)合幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)科等各類學(xué)科，形成一種綜合性的高科技技術(shù)。在一般的電力系統(tǒng)中還應(yīng)用于巡展管理工作，做好線路定位、設(shè)施管理，使用地理信息定位技術(shù)在配電巡檢管理系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。

2 基于GIS的配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)概述

在線路發(fā)生故障時(shí)，傳統(tǒng)的配網(wǎng)巡檢工作需要運(yùn)行維護(hù)人員根據(jù)故障分析，并快速趕到故障現(xiàn)場(chǎng)開展故障排查搶修。特別是特殊氣象條件下，電力設(shè)施發(fā)生故障的概率增大，而道路的行駛條件也變得更加不確定，運(yùn)維人員需要根據(jù)周邊道路情況實(shí)時(shí)選擇最優(yōu)路線，工作難度較大，基于GIS的配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用可以快速將上述問(wèn)題解決。

（1）數(shù)字巡檢系統(tǒng)的構(gòu)架設(shè)計(jì)思路是，首先要了解移動(dòng)計(jì)算環(huán)境。通信從固定連接的方式轉(zhuǎn)為移動(dòng)連接，計(jì)算環(huán)境更加廣泛、靈活和具有移動(dòng)性。移動(dòng)GIS圖形信息平臺(tái)基于移動(dòng)計(jì)算環(huán)境，將地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)計(jì)算環(huán)境的發(fā)展。移動(dòng)終端裝備了基于GIS的配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)，便于進(jìn)行地理信息的獲取，不受時(shí)間地點(diǎn)限制。

在進(jìn)行GIS配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，遵循和貫徹的管理思想是體現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和周期化。以信息化為關(guān)鍵技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化的責(zé)任管理，采用差異化、周期化的巡視方案，實(shí)現(xiàn)一系列的數(shù)字配套管理，最大限度的避免事故發(fā)生，同時(shí)促進(jìn)配網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、及時(shí)性提升，從根本上保證供電可靠性。

（2）移動(dòng)GIS配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)，包括了數(shù)字分析工作包、監(jiān)控指揮中心標(biāo)準(zhǔn)巡視工作包等。其工作方式為通過(guò)對(duì)巡檢任務(wù)的定制，移動(dòng)GIS配網(wǎng)移動(dòng)借助于GIS中心服務(wù)器與GPRS通道進(jìn)行連接，其技術(shù)框架經(jīng)過(guò)不斷的拓展，目前借助Intergraph實(shí)現(xiàn)。基于NET構(gòu)架的框架開發(fā)，對(duì)于框架進(jìn)行基礎(chǔ)性的拓展之后，無(wú)論是組建方式和開發(fā)模式，均可以實(shí)現(xiàn)即插即用。移動(dòng)工作平臺(tái)，由GPS定位器和GPS傳輸通道構(gòu)成，現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)可以進(jìn)行精準(zhǔn)的導(dǎo)航信息的獲取。

（3）巡視現(xiàn)場(chǎng)主要的工作數(shù)據(jù)與監(jiān)控。指揮中心由GPRS提供雙向互動(dòng)交換途徑。UMPc作為關(guān)鍵的硬件載體，具有便攜性高和通信能力強(qiáng)的特色。當(dāng)前借助于移動(dòng)工作單元進(jìn)行網(wǎng)配線負(fù)荷信息、配網(wǎng)單線圖等各種參數(shù)的信息獲取。依據(jù)單元反饋的位置信息，監(jiān)控中心可以進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并將工作任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳達(dá)，指揮配網(wǎng)巡視和搶修工作。

（4）移動(dòng)GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)，將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息、電力設(shè)備圖形數(shù)字化技術(shù)與GIS地理信息技術(shù)進(jìn)行緊密連接，實(shí)時(shí)的將電網(wǎng)運(yùn)行狀況以地理信息系統(tǒng)的方式進(jìn)行展示。完成的任務(wù)包括配網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)、巡檢任務(wù)、導(dǎo)航巡檢、狀態(tài)記錄、供電范圍電源分析、配網(wǎng)規(guī)劃、配網(wǎng)線路切改等。按照巡視工作包設(shè)計(jì)理念，全程對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行管理和記錄，得出靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)巡視工作包的功能，靜態(tài)數(shù)據(jù)顯示設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)隨著數(shù)據(jù)運(yùn)行變化的狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的檢測(cè)和獲取。工程師依據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，將故障發(fā)生原因進(jìn)行分析，描述當(dāng)前狀態(tài)，提高巡視工作效率。任務(wù)管理工作包制定相應(yīng)的巡檢計(jì)劃。通過(guò)對(duì)工作網(wǎng)格的劃分，利用數(shù)據(jù)分析得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)臨界次數(shù)依據(jù)，根據(jù)獲得數(shù)據(jù)對(duì)于巡檢方案進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)分析工作包可以進(jìn)行故障設(shè)備種類統(tǒng)計(jì)，資源使用統(tǒng)計(jì)等相關(guān)工作。借助于數(shù)據(jù)模型，為巡檢工作提供巡檢計(jì)劃數(shù)據(jù)、巡檢任務(wù)數(shù)據(jù)等。

（5）移動(dòng)GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠相應(yīng)地將周期性巡檢計(jì)劃以及發(fā)生的缺陷等及時(shí)處理，避免人為設(shè)備漏檢導(dǎo)致發(fā)生錯(cuò)誤，提高巡檢效率，加強(qiáng)巡檢系統(tǒng)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，建立可靠性管理系統(tǒng)，采用可視化管理，運(yùn)用全局唯一編碼方式，配置配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型，在網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行可靠性目標(biāo)分解算法的運(yùn)用，為供電可靠性管理模式提供目標(biāo)分解思路，建立配電網(wǎng)絡(luò)模型，運(yùn)用目標(biāo)分解的算法，使得配電網(wǎng)GIS平臺(tái)的運(yùn)行具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。輸電線路標(biāo)準(zhǔn)化巡檢的安全性也得到了保障。

在GCJ-02坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，通過(guò)數(shù)據(jù)的二次處理和算法加密等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款基于配網(wǎng)GIS系統(tǒng)的線路導(dǎo)航儀翻譯器。使用步驟為：將GIS系統(tǒng)中各電力線路設(shè)備的位置信息提取出來(lái)，通過(guò)雙盲處理，本團(tuán)隊(duì)自己設(shè)計(jì)算法程序，對(duì)已定位的線路地理信息進(jìn)行加密處理，使得處理后的數(shù)據(jù)不再具備經(jīng)緯度信息意義。對(duì)算法加密處理后的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一規(guī)范數(shù)據(jù)格式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)臺(tái)賬。通過(guò)設(shè)計(jì)翻譯器，在搜索框輸入XX線XX號(hào)桿（塔），翻譯器將已加密后定位信息進(jìn)行解密還原經(jīng)緯度信息，翻譯為可別識(shí)別的自建坐標(biāo)信息，并以用戶自建坐標(biāo)為導(dǎo)航目的地，通過(guò)接口程序跳轉(zhuǎn)至第三導(dǎo)航軟件，實(shí)現(xiàn)為輸入自建坐標(biāo)規(guī)劃合適路線。該項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)為采用雙盲處理，將配網(wǎng)GIS系統(tǒng)導(dǎo)出的線路地理信息數(shù)據(jù)在GCJ-02坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行加密處理，采用數(shù)據(jù)沙箱功能進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離。查找字典功能調(diào)取出需要查找線路的地理信息并進(jìn)行解碼，翻譯出能被識(shí)別的經(jīng)緯度信息，并以用戶自建坐標(biāo)為名，喚醒導(dǎo)航軟件。采用自主算法實(shí)現(xiàn)翻譯器數(shù)據(jù)解碼，完成經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)化為單向坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，防止暴力破解。工作人員可以一次性輸入多個(gè)目標(biāo)位置（從XX線XX號(hào)至XX號(hào)桿之間巡視），實(shí)現(xiàn)線路巡視功能。同時(shí)兼容和支持市面上半開放、半開發(fā)的地圖軟件（奧創(chuàng)地圖），實(shí)現(xiàn)人工現(xiàn)場(chǎng)采集到的地理位置信息數(shù)據(jù)也可以在此平臺(tái)里使用。

3 結(jié)語(yǔ)

基于移動(dòng)GIS配網(wǎng)數(shù)字巡檢系統(tǒng)將傳統(tǒng)的配網(wǎng)巡檢工作方式加以改革，大大提升巡檢效率，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行及時(shí)判斷。GPS導(dǎo)航的精準(zhǔn)定位功能提高了巡檢的準(zhǔn)確性。對(duì)于缺陷及時(shí)處理，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，徹底改變了現(xiàn)代配網(wǎng)巡檢管理思路，對(duì)安全隱患進(jìn)行及時(shí)掌控并做好狀態(tài)監(jiān)控。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，今后基于GIS的配網(wǎng)巡檢系統(tǒng)將獲得更好的發(fā)展。