电力GIS

电力GIS是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中。通过GIS可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。


特点
开放性
具有开放式环境及很强的可扩充性和可连接性。GIS技术支持多种数据库管理系统，如 ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型数据库；运行多种编程语言和开发工具；支持各类操作系统平台；为各应用系统，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等提供标准化接口；可嵌入非专用编程环境。
先进性
GIS平台采用与世界同步的计算机图形技术、数据库技术、网络技术以及地理信息处理技术。系统设计采用目前最新技术，支持远程数据和图纸查询，利用系统提供的强大图表输出功能，可以直接打印地图、统计报表、各类数据等。可分层控制图纸、无级缩放、支持漫游、直接选择定位等功能。系统具备完善的测量工具，现场勘查数据，线路杆塔等设备的初步设计，并可直接进行线路设备迁移与相关计算等，实现线路辅助设计与设备档案修改。具有线路的方位或区域分析判断功能，为用户提供可靠的辅助决策，综合统计分析，为管理决策人员提供依据。特别是把可视化技术和移动办公技术纳入GIS系统的总体设计范围。地图精度高，省级地图的比例尺达到1：10000或1：5000，市级地图比例尺达到1：1000或1：500，地图能分层显示山川、水系、道路、建筑物、行政区域等。
发展性
具有很强的可扩充性和可连接性。在应用开发过程中，考虑系统成功后进一步发展，包括维护性扩展功能和与其它应用系统的街接与整合的方便。开发工具一般采用J2EE、XML等。
其他特点
电力GIS除具备GIS的基本特点外还具备如下特点：
1、电力系统运行参数实时性及信息的动态变化性，需要对瞬间信息及时收集、处理和分析。电力GIS对数据处理、存储容量和传输速度均有较高的要求。
2、电网的多属性数据要求GIS具备足够的稳定性和可靠性。根据电力行业技术标准及电力企业业务需求，系统具有良好的可维护性。电力GIS能够实现数据的一次输入和多次输出，以保证数据的一致性操作，实现数据的统一管理和多层保护等，构建高可靠性和高准确性的业务系统。
3、电力系统是一个庞大复杂系统，电力网的广域性和电力设施的分散性及设备的多样性，实时信息量大，系统接口复杂，信息的覆盖面广，电网的各种电压等级及多用户连接等需要GIS具备拓扑分析和转换能力。
4、电力GIS的单机工作站方式已经落后，且不适合电力企业信息系统实际需要。电力行业目前应用的GIS平台安装在局域网环境下，在网络的应用和开发上整合信息，实现资源共享。
5、电力GIS具备安全保护的特点，电网设备的高精确度测量的经纬度坐标数据是国家基础信息资源，是国家安全的信息。


功能
面向对象的数据建模，具有建模规则库、电网图的编辑及输出工具。电力GIS平台包括基本构件层、系统环境层、数据库连接层、图形与数据接口工具层、应用系统层等。分层建立各种数据模型，并建立各层的连接关系
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电网地理信息系统(GIS)解决方案

系统市场分析


从大部分电力企业GIS应用不好，甚至处于搁置的阶段。原因有很多，但其根本原因有：一是软件开发商对电力行业的中的业务不熟悉；二是早期的供电公司对GIS在电力行业的应用及解决问题的认识不足。在电力行业引入GIS时，企业就如何利用系统建立自己的空间数据平台，如何利用GIS的为企业的生产服务认识不够充分。其主要原因是企业对GIS所提供的应用分析功能不了解，对供电公司的需求不明确。


由于软件开发企业在GIS开发的初期，对电力行业的业务不熟悉，不知道如何为供电公司的提出准确的解决方案。在这样的情况下，软件开发企业只是做了初步的调研与分析，没有对供电公司的业务与需求深入的分析，从而开发的功能是主要建立在供电企业中的基础空间信息库。


同时，电力企业对GIS功能及所开发平台知识的不了解，在加上软件开发企业的误导，在开发系统功能的上做了不符合实际的调整，导致电力企业对GIS系统的运用还是停留GIS除了可以解决公司业务中的am/fm功能外，还可以解决用电管理系统的用户保修，用户报装，线损计算及调度系统的潮流分析等。


电力企业对系统软件开发商提出了过高的要求，将很多不适合系统应用功能作为系统的开发的应用指标。GIS与调度系统的相结合在当时的技术手段来说是可以实现的。但是，实际的应用过程中，由于技术的局限性与保密性受到很大的挑战，很难做到与现有系统的开发商做到很好的无缝连接。


随着国家电网公司提出的sg186信息化工程对农网的改造的进一步深入，配网自动化建设需求的进一步扩展，GIS系统建设又将开始。在这个期间，由于供电公司与软件开发企业对软件需求有了充分的认识。同时，随着信息技术的而提高，开发商的技术水平也不断提高。目前的电力行业GIS，应该是建立在成熟的技术与应用的基础之上，符合电力公司的业务需求，能够更好的为企业解决实际的生产问题，并为其它系统提供服务。


系统的配置原则


2.1标准化原则


1)制定符合软件要求的软件架构；制定统一的代码及数据结构。


运用系统工程学理论制定软件的系统架构；确定各级共享数据库目录，内容及结构。


2)运用标准化的数据流程


3)遵循通用的数据接口标准。


4)制定统一的数据编码。编码的制定既要符合国家标准，又要结合公司的实际需要。


5)编制统一符号。依据国家标准及电力行业标准建立电网设备的符号库。


2.2资源信息共享


实现配网信息的全局共享，保证信息的一致性，及时性和唯一性；


2.3开放性原则


系统采用开放的数据标准，开放的通讯协议，确立良好的人机界面风格。


GIS系统架构
1.数据服务器：


作为配网GIS系统的图形数据及属性数据的数据库服务器，为系统提供技术的数据与服务


2.应用服务器：


主要是作为应用数据访问服务器，开用corba组件模型的中间件和集成纵向技术作为数据访问的交互方式，使得客户机通过应用服务器来对数据服务进行连接访问，这样降低了服务器的负载，提高了系统的整体性能及安全。同时，在客户端无需按丈夫数据库客户端软件，为系统的维护和使用提供方便。


3.WEB服务器：


主要是用于GIS图形的和数据的发布。


4.工作站：


主要是做图形编辑与规划设计。用于对基础数据的维护与控制。如：系统建模，图形的编辑及属性的编辑。


5.客户机：


主要是用于供电公司日常业务数据的录入，修改及设备的维护.


配网系统与GIS系统一体化结构


4.1一体化概述


配网自动化主要是偏重于配电自动化，实时数据的采集，配网的高级应用，调度管理等。GIS主要是基础数据的管理与维护，基于电网及地理数据的配网管理等工作。二者之间即可独立应用也可以集成应用。


配网管理系统与GIS之间的集成可以依据供电公司的用户的需求及现有的管理模式。主要分为:一体化和接口方式模式。每种方式可以依据公司的需求与管理模式的不同进一步分析应用。


4.2一体化模式


GIS系统与配网系统平台设计采用一体化模式，在数据共享及数据通讯的处理方面共用基础软件平台，基于软总线结构的平台接口函数直接交换数据，实现配网系统与GIS系统的无缝连接。一体化模式依据供电公司的管理模式的不同分为：内嵌式与集成式。


4.3运用中间件技术作为数据接口


系统的开发应该具备良好的开放性与可扩展性。依据现有的管理模式及供电公司的资源分析，现在提供两种基于不同系统的数据接口方式。分别为数据转化模式和数据共享方式。


GIS功能概述


5.1GIS整体功能概述


1.基础数据库的建立


该部分功能主要是建立基于空间分布之上对电力设施管理的基础数据库。包括电力设备的空间分布，设备的台帐信息，用户信息，地理背景及电网背景图形等信息。GIS系统应该为用户提供方便的图形显示，设备查询，设备定位及电网建模的数据维护功能。


2.设备实施的管理


由于配电网结构复杂，设备设施种类繁多，地域分布的广泛行及电力设施动态变换性等特点，运用普通的数据库软件难以进行有效的管理。运用GIS开发的应用系统，由于有不同比例尺的电子地图，特别是大比例尺的电子地图（1∶500、1∶1000）为参考，使得被管理的设备设施对象既有空间位置属性，又有设备固有属性；既有设备设施对象之间的空间关系，又有设备设施与最终用户的联接和位置关系。


3.数据接口应用


由于配网GIS系统是供电公司生产管理应用的基础，在此基础上还需要集成其他应用系统，如用电管理、SCADA、DMS、集抄系统、负控系统、综合测试仪系统等系统，才能构成电力企业完整的生产管理系统。


4.web应用


GIS技术和Internet技术的应用，形成一种新的技术——WebGI。配网GIS产品


具备WEBGIS功能，使得更广泛的用户可以在浏览器上方便的查询电力图形、设备等信


息。


5.灵活的系统扩展能力


由于目前国内各个供电企业的管理模式不同，各地区供电公司在部门的设置、电力设施的描述、管理的方式等方面都不尽相同，这就为配网GIS产品的开发带来了一定的挑战。
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采用ArcFM的电力GIS系统

采用ArcFM作为电力GIS系统升级的平台，
采用此解决方案的特点：


　　1)ArcFM广泛应用在公用设施管理系统(给水与排水、电力、煤气和天然气、石油)中，在全球拥有380多个用户，有15000多套系统正在运行，Telvent公司积累了丰富的实施ArcFM项目经验。


　　2）系统是构建在ArcFM与ArcGIS基础上的，最大限度保留了老系统的工作成果和前期投入。


　　3）利用ArcFM构建电网模型，并利用ArcFM Feeder Manager动态维护电网设施数据。


　　4）利用ArcFM电力解决方案的工具实现电网数据高效维护，如其数据质量检查模块(QA/QC)可以根据业务要求设置数据质量要求，在数据保存到数据库之前可以自动检测出不符合业务规则的数据。利用ArcFM提供的组合收藏夹功能可以进行典型绘图、利用ArcFM Conduit Manager可以对地下电缆和管道进行图形化的面向对象的管理。


　　5）通过对ArcFM Session Manager的配置制定数据录入、审核、提交流程。使得数据维护流程在Session Manager所定义的流程下运行，确保数据录入的准确性。


　　6)通过ArcFM提供的追踪分析工具可以进行上游追踪、下游追踪、上游开关设备追踪、下游开关设备追踪等高级分析功能。


　　通过借助ArcFM的辅助制图工具可大大提高绘图效率及制图质量，本系统中主要采用的ArcFM制图工具包括：


　　数据质量验证：根据模型中的业务规则以及自定义规则对GIS数据进行质量检查。


　　存储显示、页面模板和地图文档：ArcFM提供的存储显示等功能将数据视图和布局视图的所有设置保存在地理数据库中，并且包括系统设置和用户设置两种，系统设置为所有地理数据库用户共享，用户设置保存某个用户的自定义设置。其中存储显示保存数据视图设置，页面文档保存布局视图信息，地图文档保存数据视图和布局视图的所有信息。


　　要素收藏编辑工具：在地图数据录入工作中需要有大量繁琐的重复操作，ArcFM针对这种情况提供了收藏编辑工具。ArcFM还提供了模板收藏和组合收藏的功能。模板收藏根据鼠标在地图上的点击自动输入一系列电力设备，如在点击的第1点处添加断路器和变压器，在点击的1到n点处添加杆塔，并添加连接这n个点的架空线。组合收藏则将预先定义的一组电力设备作为一个整体进行添加，如变电站及其站内设备作为一个整体组合成组合收藏，当建立一个完整的变电站时，选择该组合收藏，并在变电站位置仅需电击一点，整个变电站空间及属性要素完成录入，大大节省了绘图工作量。


　　属性编辑器：属性编辑器在各个选项页中显示编辑目标、选择集和数据质量检查的结果。其中对要素按照要素类进行分类，在右键中集成了所有对于要素类和要素的操作，同时提供完全一致的操作方式。


　　管道追踪：管道管理为ArcFM的一个扩展模块，专门进行地下设施的管理。即使没有安装管道管理模块的授权，也可以在ArcFM中进行管道的追踪，如根据设定的材料、管径等标准追踪可用的管道。


　　馈线管理器：馈线管理器是专门针对电力网络设计的工具，这个工具负责自动维护电力网络的连接状态，并可以根据馈线选择电力设备，查看电力设备的相位信息等。


　　通过对本系统的应用，为电力地理信息管理提供直接准确的数据，提高对电网建设与维护的管理力度，有效地降低电网建设与维护的费用，大大地降低各相关部门的劳动强度，提高工作效率。此外根据电力具体工作流程，对之进行改造，使改造的流程既满足了业务运转要求又对录入数据的正确性和及时性起到了很好的监督作用。
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