基于WebGIS的線路線損管理系統設計與實現

摘要：電力線路線損管理是電力系統運行中的關鍵環節，其對于提升電網效率、減少能源浪費具有顯著影響。設計了基于網絡地理信息系統（web geographic information system，WebGIS）的線路線損管理系統。該系統通過實時監測電力線路的運行狀態，采集并分析相關數據，準確計算線路損耗率，并對異常情況進行及時預警和處理。該系統的設計與實現能夠對電力線路線損進行精準監測和有效管理。

關鍵詞：電力線路；WebGIS；線損管理；系統設計

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

0 引言

電力線路作為電力傳輸的重要通道，其運行狀態與效率對電力系統的整體穩定性與經濟性具有直接影響。在電力傳輸過程中，由于導體電阻、磁場作用等因素的存在，不可避免地會產生能量損耗，即電力線路的線損[1]。隨著現代社會對電力需求的不斷增長，電力線路的線損問題愈發突出，已成為制約電網高效運行和能源利用的關鍵因素。

傳統的電力線路線損管理方式往往依賴于人工巡檢和經驗判斷，這種方式不僅效率低，而且難以準確反映線路的實時運行狀態[2]。隨著信息技術的快速發展，網絡地理信息系統（web geographicinformation system，WebGIS）技術作為地理信息系統與Web 技術的融合，為電力線路線損管理提供了新的解決方案。通過實時監測、數據分析和智能預警等手段，可以實現對電力線路線損的精準管理和有效控制[3]。因此，設計并實現一套電力線路線損管理系統具有重要的現實意義和應用價值。

1 理論基礎

1.1 電力線路線損的概念與分類

電力線路線損是在電力傳輸和分配過程中，由于線路電阻、變壓器鐵損和銅損、無功功率等因素導致的電能損失[4]。這些損失以熱能的形式散發到環境中，并且無法被有效利用。

根據損失產生的原因和性質，電力線路線損可分為技術線損和管理線損兩大類[5]。技術線損是由于電力設備的固有特性和運行條件導致的電能損失，如導線電阻、變壓器損耗等；管理線損則是由于管理不善、設備維護不當和竊電等原因造成的電能損失。

1.2 WebGIS 的概念與特點

WebGIS 即基于Web 的地理信息系統，是一種利用互聯網技術實現地理信息數據的發布、共享和交互操作的系統。WebGIS 通過將GIS 與Web 技術相結合，使得用戶能夠借助瀏覽器對地理空間數據進行訪問和操作，實現地理信息的在線查詢、瀏覽、編輯和分析等功能。WebGIS 具有以下幾個顯著特點：①跨平臺性。WebGIS 基于Web 瀏覽器進行開發，因此用戶無須安裝專門的GIS 軟件，只需要使用瀏覽器即可訪問和使用，具有良好的跨平臺性。②實時性。WebGIS 能夠實時更新和發布地理信息數據，用戶也能夠實時獲取最新的地理空間信息，為決策提供及時的數據支持。③交互性。

WebGIS 提供了豐富的交互功能，用戶可以進行地圖縮放、平移、測量、標注等操作，以及對相關數據進行查詢和分析，具有良好的用戶體驗和工作效率。④集成性。WebGIS 能夠與其他Web 應用進行集成，實現地理信息與其他信息的無縫銜接，為跨部門、跨領域的協作提供便利。

1.3 WebGIS 的體系結構與關鍵技術

WebGIS 的體系結構主要包括客戶端、服務器端和數據庫3 個層次。客戶端的核心內容是與用戶進行交互，提供地圖瀏覽、查詢和分析等功能；服務器端負責處理客戶端的請求，從數據庫中獲取數據并進行相應的處理，并且將結果返回給客戶端；數據庫則負責存儲和管理地理空間數據。

WebGIS 的關鍵技術包括Web 地圖服務、Web要素服務、Web 覆蓋服務等。這些服務提供了對地理空間數據的訪問和操作接口，使用戶可以通過標準協議對數據進行共享和交互。此外，WebGIS 還涉及地理空間數據的存儲、壓縮、加密等技術，以確保數據的傳輸效率和安全。

2 線路線損管理系統的設計

2.1 系統總體架構設計

基于WebGIS 的線路線損管理系統采用B/S（browser/server）架構，即瀏覽器/ 服務器模式。系統總體架構分為3 層：數據層、服務器層和表現層，如圖1 所示。數據層的主要職責是存儲并管理線路相關的空間數據和屬性數據；服務器層提供數據訪問、處理和分析的功能，是連接數據層和表現層的橋梁；表現層則負責與用戶進行交互，提供地圖瀏覽、查詢、分析等功能界面。

2.2 系統功能模塊設計

線路線損管理系統包含多個功能模塊，每個模塊都針對特定的業務需求進行設計，主要功能模塊的設計如下。

（1）地圖瀏覽與定位模塊：該模塊允許用戶進行地圖的縮放、平移和漫游，以滿足不同場景下的瀏覽需求。用戶可以通過簡單的操作，調整地圖的顯示比例和查看范圍，輕松獲取地理空間信息。此外，該模塊還提供了多種定位方式。用戶輸入地名、坐標等關鍵信息，系統會在地圖上快速、精確地展示目標位置。同時，該模塊還支持實時定位功能，通過集成先進的定位技術，能夠實時獲取并展示用戶的當前位置。

（2）線路信息查詢模塊：該模塊是線路線損管理系統的關鍵功能模塊，支持用戶通過線路名稱、編號等關鍵信息快速查詢并展示詳細的線路和設備信息。該模塊包括實時監測數據、數據導出等功能，方便用戶進行離線分析和報告編寫，提高管理效率。

（3）線損計算與分析模塊：基于采集的數據，實現了線損計算與分析模塊。該模塊根據電力線路的線損計算公式和算法，對數據進行處理和分析，計算線路的實時線損率。同時，通過對歷史數據進行統計分析，找出線損變化的趨勢和規律，為制定降損措施提供依據。在實現過程中，充分考慮計算精度和效率，因此采用了高效的數值計算方法和優化算法。

（4）線損預警與報警模塊：當線損率超過設定的閾值時，系統會自動觸發預警或報警機制，通知相關人員進行處理。在實現過程中，采用實時監控技術和消息通知機制，確保預警和報警的及時性和準確性。

（5）報表生成與查詢模塊：根據用戶的需求，該模塊生成各種形式的報表，如日報表、月報表、年報表等，并提供查詢功能，方便用戶隨時查看和分析線路損耗情況。

3 線路線損管理系統的應用與效果評估

3.1 系統測試

本文在系統投入使用前進行了全面的測試，旨在通過多種手段檢驗系統各單元的運行狀態，確保其符合最初設定的系統要求與標準。首先，通過功能測試來確保系統的各個模塊都能正常運行并滿足需求；其次，通過性能測試來評估系統在處理大量數據和復雜計算時的表現。性能測試結果如表1 所示。根據測試結果，對系統進行了優化和調整，提高了響應速度和穩定性。

3.2 系統應用效果評估

本系統投入使用后，其運行狀態表現優異，展現出了強大的可靠性。系統具備自動化數據采集功能，使管理人員能夠實時掌握轄區內的信息和線損狀況。一旦出現異常情況，系統能夠迅速發出警報，從而輔助管理人員及時分析和處理異常情況。相較于以往的系統，本系統極大地減少了人力、物力的投入，并且顯著提升了工作效率。經過一段時間的實踐應用，系統已經基本滿足管理人員的日常操作需求，能夠實現包括用戶電量的查詢、臺區線損情況的監控，以及分段線路的添加與修改等功能。

在降低線損率方面，本系統使電力公司的線損率有效降低。通過系統的優化和技術改造，高損耗線路的傳輸效率得到了提升，減少了不必要的能源浪費。從表2 可以看出，在2023 年應用電力線路線損管理系統后，電力公司的線損率顯著降低。這表明系統通過優化電力網絡運行、提供精確的線損計算和分析，有效地減少了能源損失，提高了能源利用效率。

在工作效率方面，系統的自動化和智能化功能使工作人員可以更高效地處理任務。系統能夠通過實時采集和處理數據，自動生成報表和分析結果，減少人工操作和計算的工作量，提高了工作效率。

本系統的應用還提升了經濟效益。通過優化系統的線損率，電力公司成功減少了能源損耗，提高了能源的使用效率，進而實現了運營成本的顯著降低。同時，系統還幫助電力公司及時發現和解決線路故障，避免了因故障導致的停電事故，從而減少了維修費用，進一步提升了經濟效益。

4 結論

電力線路線損管理系統在電力公司的運營和管理中展現出了顯著的價值和效果。本文利用WebGIS 平臺構建的線路線損管理系統，使電力網絡數據的管理更加直觀，同時大幅提升了數據的共享性，有效彌補了傳統線損管理系統在功能和效率上的不足。通過實時采集、處理和分析電力線路數據，系統為電力公司提供了精準的線損計算結果和深入的分析報告，為制定有效的降損措施提供了有力支持。

參考文獻

[1] 樊志華. 國網天府新區供電公司同期線損管理系統的設計與實現[D]. 成都：電子科技大學，2020.

[2] 張鵬飛，王芳，楊澤亮，等. 基于多維數據挖掘的配變臺區線損系統設計與實現[J]. 中國高新科技，2023（15）：73-75.

[3] 戚思源，吳文龍，周艷，等. 供電企業的線損管理與節能降損技術分析[J]. 電氣技術與經濟，2024（2）：346-348.

[4] 亓立博，白澤洋，蘭丹陽，等. 同期線損管理診斷模型的構建與應用[J]. 農電管理，2024（3）：69-70.

[5] 楊旖天. 基于互聯網的線損管理系統的應用[J]. 電子技術，2023，52（12）：200-201.