基于广东电网GIS户外作业系统的研究

基于广东电网GIS户外作业系统的研究

陈守上刘勇伸全剑棠邸龙张青

（广东电网有限责任公司肇庆供电局526060）

摘要：配电管理系统所需的静态数据通常以地理信息系统(GIS）空间数据为来源,但由于GIS空间数据模型的局限性,以及电力系统的拓扑描述方式与通常意义上的GIS对拓扑关系的描述方式不一致,当前GIS不能提供满足配电网应用所需要的网络拓扑。文中结合肇庆端州供电局配电网GIS项目,在分析GIS数据模型和配电网模型特点的基础上,根据配电GIS的数据管理方式和配电网应用对于电网拓扑数据的具体需求,详细阐述了如何基于GIS空间数据构建满足配电管理应用所需的拓扑关系,并给出了具体的数据结构和实现方法。

关键词：数据分析；GIS；可视化分析

开展精益管理工作是安全生产领域领域2017年重点工作之一,且公司于2017年4月出台了《安全生产领域全面推行精益管理实施计划》。在过往几年中，管理创新管理工作已经初步实现了电力信息调度智能化，但与国内外领先实践对比，公司在基层班组管理工作仍有提升空间。现有GIS是与生产、营销、财务等多个系统相互联系的，设备的更动涉及到很多数据的变更。实现现场作业电子化，改变了原有模式。实用且快速解决问题。本项目围绕工作方案中创造价值、持续改善工作任务开展，确保电力信息调度智能化目标得以实现。

1.GIS智能化广东电网户外作业系统

GIS户外作业系统操作简易、片区地图读取时间不超过5s，全市地图读取时间不超过10s，电力设施标记显示清晰明确，可在户外环境无障碍使用。

软件系统适用于iOS平台，采用手势交互的操作模式，无需作业人员输入过多数据，直接拖动即可实现电力设施的定位、标记、录入、存储、修改、删除等操作。

1.1工作思路

本项目拟通过优化电网GIS图纸修编策略，围绕提高有效数据利用，建立数据实时更新，适应电力体制改革要求。

1)传统工作模式中的信息传达是主要通过物理形式，管理者与执行者之间的指令信息大部分基于直接会议、电话信号、纸质文件等传统介质，信息传达的耗时、耗材等成本均必须考虑在内，因现实原因，此类成本的可优化程度极为有限，信息传达效率的根本在于创新的传达方式，甚至脱离传统的物理传达束缚，互联网的无介质信息传达特性是有效的解决方案。

2)由于管理者与执行者的工作性质不同，工作的环境、情景差异不可避免会产生地理隔阂，在此前提下，管理者获取信息的渠道非常有限（亲自到场监督视察、要求执行定时反馈、拍摄记录执行过程等不是产生高成本，就是产生新的困难），导致管理者频繁地在信息量有限的情况下进行管理管理，这种现实困难极度不利于精益化管理的推行。互联网是一种全新的信息获取渠道，其数据可视化、信息即时性的等优点可有效解决问题。

3)数据管理层面，由于供电局保有数据量极为庞大，管理难度高，且大量数据仍为散杂状态，不利于管理者分析产出对策，急需数据可视化、智能算法、云计算、甚至人工智能的支持，以降低不必要成本消耗及分析偏差，提升管理效率，逐步推进人机交互、融合的电力智能化管理愿景。

1.2设计目标

广东电网GIS户外作业系统是一套多开发语言集成的在线管理平台，其中包括可编辑浏览线路图的手机移动端和统一化管理的后台电脑端

1.GIS户外管理系统能实现现场点位线路快速绘制；电网图标快速添加；文字备注快速添加；线路显示和隐藏；搜索设备定位。

2.作业人员通过电脑后台传输统一线路图至其他户外作业人员的手机端，可以快速获知任务。

3.作业人员根据实际情况在移动端修改线路，提交给后台审核，由后台管理员评定是否采用，若是，即可使用GIS本地系统修改图层。或直接使用工作人员传输回来的图层文件替换原统一线路图。

4.GIS户外管理系统还计划实现移动端与移动端互传，工作人员间可以直接通过手机实现任务的快速交接。

通过对CADViewiOS等SDK进行二次开发，实现GIS地图数据的解析后，通过调研AutoCAD的绘图功能逻辑，结合自身业务需要，自行研发一套个性化的图纸编辑功能。编辑完成的图纸先在终端本地保存，基于FTP协议，上传至服务器或共享至其它终端，再由后台的审核功能，标记唯一的默认图纸，每次APP新建图纸向服务器获取该默认图纸，保证了官方图纸的准确性和修改的灵活性。以上数据传输均可在内部网络环境下进行。

2.需求分析

电网拓扑数据是电网GIS平台开展拓扑分析应用的基础。2016年全网已完成电网GIS平台的推广应用，并按照公司数据质量提升年度目标要求开展了一轮数据质量提升工作，数据质量得到了明显提升，各单位的户外作业拓扑连通率指标均已超过95%，具备了开展拓扑分析应用的基础条件。但由于大部分单位的存量数据均通过数据迁移，采用无损迁移模式从原GIS系统迁移到一体化GIS平台，原有系统本身的数据问题或由于新旧系统模型差异导致的数据问题较多，在一定程度上影响了可靠性等拓扑分析应用的开展。

为了进一步提升户外作业配网的数据质量，更好的支撑可靠性等拓扑分析应用，GIS平台需要增加带电率分析统计系统，将影响带电分析应用的可能因素通过数据质量指标的方式进行体现，并通过数据质量看板进行指标和问题数据的直观展现。方便业务部门，尤其是数据维护人员开展问题数据治理，推动数据质量提升工作的高效开展。

户外作业拓扑连通率指标仅体现拓扑是否连通，是生成线路单线图、开展拓扑分析应用的基础和前提条件。户外作业指标在户外作业拓扑连通率指标基础上，进一步扩展了对供电电源、供电馈线、供电线路分支、线路设备所属关系、线路设备接线规则等条件判断，从影响带电/停电分析的各种因素出发进行分析和统计。户外作业指标从一定程度上反映了户外作业（10kV/20kV）线路开展带电/停电分析的能力。

2.1统计业务规则

以供电所（维护班组）为单位，依据该单位按照供电分析处理逻辑可以追踪到的配电变压器数量与该单位所有配电变压器数量之比作为该单位的户外作业。

向上级单位汇总统计时，以原始数量进行叠加求和后，再计算比率。

支持无法追踪到的问题变压器清单查询，需要列出变压器的所属线路和所属变电站等信息，方便问题核查和定位。

2.2指标计算公式

户外作业=带电的变压器数目/变压器总数*100%

说明：GIS平台中可能存在停运或备用的孤立变压器，从带电分析角度，这些设备将无法分析到，将作为问题数据列出，这些数据可由业务部门人工确认，不是问题数据的可直接忽略。如果存在停运或备用变压器，则户外作业理论上无法达到100%。

2.3带电分析检查规则

2.3.1拓扑连通

拓扑连通是开展带电分析的前提条件，可通过拓扑连通率指标确保拓扑连通。

2.3.2开关的分合状态设置正确

电网的运行方式，即开关的分合状态需要设置正确，避免出现异常的环路和无法供电的情况。

2.3.3馈线的所属变电站信息正确

馈线的所属变电站信息，即馈线的供电电源信息必须正确，将影响带电分析的正确性。

3.户外作业GIS的数据管理方式

GIS对电力设备和线路采用分层方式进行管理,一般分为设备层和线路层。设备层管理各种设备如杆塔、开关、变电站等的数据,线路层管理电力线路数据。`这种分层管理的方法,在设备层中只记录各设备地理位置信息及相关的属性信息,但线路层除了记录线路本身的地理位置及相关属性信息外,还记录了线路两端端点的一些信息。这些信息实际上就是线路所连接的设备,利用这些信息可以构成设备和线路的拓扑连接关系。值得注意的是,对于有直接连接关系的设备,如杆塔,在线路层可以直接记录,而一些没有直接连接关系的设备,如联络开关,则需通过坐标定位或查找其逻辑关系进行匹配。

3.1拓扑连通

拓扑连通是开展带电分析的前提条件，可通过拓扑连通率指标确保拓扑连通。

3.2开关的分合状态设置正确

电网的运行方式，即开关的分合状态需要设置正确，避免出现异常的环路和无法供电的情况。

3.3馈线的所属变电站信息正确

馈线的所属变电站信息，即馈线的供电电源信息必须正确，将影响带电分析的正确性。

3.4线路分支层次关系正确

线路分支的层次关系必须正确，支持大馈线模式，但分支与分支间的层次关系需要正确设置，分支层次关系错误会影响带电分析的正确性。

3.5设备的所属馈线和所属分支信息正确

线路设备的所属馈线和所属分支信息必须正确，将影响带电分析过程的正确性。

结论

现有GIS是与生产、营销、财务等多个系统相互联系的，设备的更动涉及到很多数据的变更。实现现场作业电子化，改变了原有模式。实用且快速解决问题。

参考文献

［1］曹一家，王光增，韩祯祥，丁理杰，包哲静，曹丽华．考虑电网拓扑演化的连锁故障模型［J］．电力系统自动化，2009，33(9)，5～10．

［2］宋少群，朱永利，于红．基于图论与人工智能搜索技术的电网拓扑跟踪方法［J］．电网技术，2005，29(19)，45～49．