输电线路信息管理系统TransmissionLineInformationManagementSystem华北电力大学（保定071003）　　刘书刚
河北电力职工大学（保定071062）　　阎少兴　　摘　要：结合输电工区需求，概述了输电线路信息管理系统的设计思想、系统结构及系统功能。输电线路信息管理系统界面友好、操作简便、功能较为完备，对于输电线路信息化、输电线路检修和抢修故障有广泛的应用价值。
关键词：输电线路；杆塔；最佳路径　　输电线路是电力系统重要的组成部分，它将发电厂、变电站、配电设备和电力用户联结成一个有机整体，输电线路的运行情况直接影响电力系统的可靠运行，关系到电力用户能否使用高质量电能，因而，保证输电线路的正常运行，对提高电力系统的可靠性、安全性具有重要作用。目前，电力系统已广泛应用自动化技术、计算机技术和信息管理技术，输电线路管理现代化业已起步，过去一直被认为粗放经验管理的线路工区，开始使用计算机进行管理。经过广泛调研，结合实际工程，设计出输电线路信息管理系统。1　设计思想
　　根据输电工区的实际需要和工作特点，确定系统的功能如下：　　
　　（1）输电线路信息图形能够一屏和多屏显示，具有漫游、标图和图形快速切换功能。
　　（2）具备对输电线路信息图形资料快速录入功能。
　　（3）可快速查询任一输电线路、杆塔在平面地形图上的位置。
　　（4）可快速查询任一杆塔单线图、结构图和杆塔全部材料表。
　　（5）可快速查询任一线路上的故障记录及检修记录，并确定下一次巡线检修的时间。
　　（6）进行道路拓朴网络分析，对故障点可进行道路选择，给出线路抢修的最佳路线。
　　（7）具备信息远传功能，通过设定的通讯协议，可接入MIS系统，给多个部门提供信息服务。2　总体结构
2．1　系统总体层次结构
　　结合计算机技术，从功能分析得出系统的需求，由上向下对整个系统分解，分层确定应用程序的结构。本系统的层次结构如图1所示。
2．2　模块化设计
　　对系统各功能进行模块化设计，使其尽可能独立，借以增强各模块内部各个成份之间的块内联系，减小存在于模块之间的块间联系；同时应多设计公用模块，既满足应具备的功能要求，又可简炼程序，提高效率；采用面向对象设计方式、多窗体设计技术、内存映象技术和传统的下拉式菜单实现各模块功能，使各模块间转换快捷，提高程序运行速度。
2．3　系统用图的生成
系统用图可用两种方法实现。
　　（1）对于内容庞大且已有图形资料（如线路断面图）的图，可利用先进计算机技术，用扫描仪对图形进行扫描，将图形信息输入电脑。这种方法具有建立速度快、形象直观、信息量大等优点（在较短时间内可快速建立大型图形数据库）。
　　（2）对不具备用方法1实现的图，可使用计算机或制图工具来绘制，如Photoshop、Autocad等常用软件，主要针对那些图形资料不全、没有图形资料和新制作的图形，该方法速度慢且须具备一定专业技术知识。3　系统的主要功能及特色
3．1　信息查询模块
　　查询模块结构如图2所示，该模块可对输入的各类数据进行查询、浏览，通过简单的人机交互，检索到目的信息，如对5号杆塔的查询，单击操作菜单中“查询”，在下拉菜单中选项“杆塔信息查询”，屏幕提示“请输入杆塔号：”，输入“5”，便可得到5号杆塔的详细信息：A：杆塔型：ZVX
B：杆塔高度：23．5m
C：导线悬挂点标高：＊＊m
D：防振锤：（1）导线型号：＊＊个　　（2）地线型号：＊＊个E：拉线型号：型号＊条（GJ－75＊4）F：瓷瓶：型号＊个（XWP－10＊14＊3）G：相邻杆塔档距：＊＊mH：相邻耐张段档距：＊＊m　I：杆塔型简图3．2　图形管理模块
　　图形管理按空间数据管理模式，模块结构如图3所示。在各工程图中，可用鼠标进行选线、选杆查询有关内容，也可按线路号、杆塔号查出杆塔的平面位置、周围地形等。工程图中的各类图形各具不同的特点，线路平面图具有标出线路走向、给出杆塔号及地名的特点；线路断面图具有标出海拔高度、杆塔地形、地质结构等信息的特点；导线布置图则在杆塔上清楚地标出电力线A（黄）B（绿）C（红）三相布置及三线换位的具体位置。在杆塔图中，以杆型为基本单元，可查询杆塔的结构图和明细表，重复使用的杆塔用同一型号数据。
3．3　统计汇总及打印模块
根据用户的要求，对某些数据可进行单表纵向查询以及多表横向查询，利用数据库内在功能进行统计汇总，其结果可屏幕显示，也可按各种报表格式打印输出，供用户使用。
　　3．4　最佳道路选择
　　馈线自动化、小电流接地选线等技术已在电力系统中广泛应用，使得输电工区可对线路故障实施快速抢修。馈线自动化具有故障识别、定位和隔离功能，并将故障信息及时上传至调度；小电流接地选线作为变电站综合自动化中保护功能的一种，故障发生时，将故障信息形成报文，由通信系统传送至调度；调度将故障信息处理后，送入供电局MIS系统，输电管理系统将相关信息下载并进行处理后，可给出事故地点的地形图、杆塔号，程序通过最佳道路选择模块提供给抢修人员从供电工区赶赴故障杆塔的路线示意图。　　
　　图4用数学式表示为G＝〈V，E〉，顶点集合V的元素是居民区和高压线与道路的交接处，边集合E的元素是顶点间行进所需花费的代价，计算代价考虑与时间相关的道路长度、路况和拥挤程度等因素。图4的邻接矩阵为：计算工区节点F（即V1）到其它各节点的最佳道路，可以利用Di－jkstra算法求得。其过程如下：
步骤1：F＝1
D［I］＝cost［F，I］　（I＝1，…，N）S＝｛F｝
V＝｛1，2，…，N｝
　　Y［I］＝F　　　　　（I＝1，…，N）　　D为N个元素的数组用来存储某一点到其他顶点的最短代价，F表示由一起始点开始，cost［F，I］是表示F点到I点的代价，V是网络中所有顶点的集合，S也是顶点的集合。Y为N个元素的数组用来存储从起点到目的地所经过的顶点。
　　步骤2：从V—S集合中找一顶点t，使得D［t］为最小值，并将t放入S集合。
　　步骤3：根据下面的公式调整D，Y数组中的值。如果
D［K］＞D［t］＋cost［t，K］　［（K，t）∈E］则　D［K］＝D［t］＋cost［t，K］且　Y（K）＝t
此处K是指t的邻接各顶点。
步骤4：差集V—S非空，重复步骤2和步骤3；差集V—S为空，计算完成。
　　根据图4和Dijkstra算法计算得D、Y，分别为：
D＝［0，40，30，60，92，95，129，130］Y＝［1，3，1，1，2，3，4，6］
　　由故障点可选定就近公路上的节点X（X∈｛V4，V5，V6｝），通过Y数组找出最佳赶赴故障点维修的路径，设X为V5，由Y（5）＝2可知，欲到达V5应先到达V2，而到V2必须经过V3，到达V3是从V1启程的，因此，从顶点V1到顶点V5的最佳路径是V1→V3→V2→V5。
　　如果一天内需要抢修多个故障点，程序可以根据动态规划原理先计算工区赶赴各故障点的代价，找出最小代价的故障点作为第一站，并将其作为下一站的起点，依次求得整个路线的顺序和最佳路径。3．5　数据信息的保护
　　由于数据信息为多个部门服务，提供的数据应具备真实性、可靠性，因而需对各项功能操作设定不同的权限。拥有数据输入权和修改权的操作员，能顺利地对数据进行各项操作，其他人员只可以调阅、浏览数据和图表，不具备输入和修改的权力。
3．6　备份、恢复数据
　　在系统运行过程中，某些数据信息隔年或季度后，可以存入磁盘（一方面归档保存，另一方面减小运行系统的内存和硬盘占用量），当需要重新使用原数据时再恢复。4　结束语
　　本系统以Windows98／WindowsNT为开发环境，采用先进的软件设计，具有美观的窗口界面，操作简便，全中文提示，图文并茂，对数据处理具有保密技术措施，是适合电力输电部门使用的一种综合性信息管理系统，对于加快输电线路信息管理微机化具有广泛的使用价值。
参考文献［1］张万椿．高压架空输电线路的设计与计算．成都：四川科学出版社，1986．
［2］MichaelHalvorson中文版VisualBasic5．北京：人民邮电出版社，1998．
［3］董吉谔．电力金具手册．北京：水利电力出版社，1987．［4］王静茹，栾贵恩．输电线路电流电压保护．北京：水利电力出版社，1991．
［5］蔡明志．数据结构使用C语言．北京：科学出版社，　　1993．
（收稿日期：2000－01－14）