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基于GIS的配电线路条图管理系统

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/4/25 18:22:52   

 关键词:  GIS 线路 配电线路

摘要:配电线路管理工作是电力企业管理的重要组成部分,其特点是地域分布广泛、所管辖的设备量大、更换频繁。条图是配电线路的真实反映,基于GIS的配电线路条图管理系统充分发挥了地理信息系统的空间分析能力和数据库功能,实现了配电线路条图的自动绘制和打印输出,提高了配电线路管理和维护人员的工作效率和电力企业的管理水平。

关键词:GIS;配电线路条图;管理系统


地理信息系统(GeographicalInformationSystem,GIS)是融计算机图形和数据库于一体,存储和处理空间信息的技术,它把地理位置和相关性有机结合起来,根据实际需要准确真实、图文并茂的呈现给用户,借助空间分析功能,进行各种辅助决策。

配电线路管理在相当程度上依赖于地理的信息,也成为地理信息系统可以发挥其作用的一个重要领域,加快和提高电力GIS的建设,是电力企业提高管理水平、提高服务水平、提升电力产业水平的技术发展的必然方向。

可见,运用地理信息系统“表达”配电线路的信息具有完整性、全面性和准确性。基于GIS的配电线路条图管理系统基本解决了配电网设备众多、类型繁多、设备数量巨大、地域分布广阔、设备安装位置与地理信息紧密度高、配电网拓扑结构复杂,信息量大,维护困难等问题,同时台账信息管理特别是条图信息管理的准确性和科学性对“数字电力”建设具有现实意义。

1数据采集与组织

1.1GPS测量

GPS(globalpositioningsystem)是美国第二代卫星导航定位系统,它是以卫星为基础的无线电测时定位导航系统[1]。GPS的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置,三维方向以及运动速度和时间信息。

在配电网地理信息系统的建设中,需要在地理背景图层上叠加各种电力设备图层,在绘制线路及电缆的走向时,不可避免的涉及到设备的地理位置的问题。因此如何在地理背景图上确定设备空间位置就成了配电网地理信息系统建设的一个关键问题[2]。因此,利用手持GPS定位仪对设备进行定位是配电线路设备定位的选择。通过GPS采集杆塔和相关线路上设备的地理信息。
在使用GPS测量之前首先应该设置GPS的参数,设置的原则是确保其投影方式与电子地图的投影方式相同,只有这样才能确保测量的设备位置信息完全的与实际的地形吻合。

1.2配电线路拓扑结构

在GIS中,拓扑结构数据用来描述空间目标间的空间关系,而实际空间地物一般被抽象为点、线、面。因此,GIS研究的3种重要拓扑概念为:连接性,弧段在结点处的互相连接关系;多边形区域定义,多边形与弧段的拓扑关系表现了多边形区域定义;邻接性,通过定义弧段左右边及其方向性来判断左右多边形的邻接性[3]。

配电管理的对象包括变电所、主变、线路、杆塔、配电变压器、各种开关和电容器等以及连接在变压器上的各类电力用户,它们在地理分布上各有特点,呈现典型的点、线和面的地理分布特征,其分布并不是孤立存在的,它们之间存在着地理和逻辑上的密切关系。配电网是一个复杂多变的系统,要真实有效地记录电网结构,除记录图形的物理空间结构外,还必须存储相互之间的逻辑位置结构,即拓扑关系。配电网纵横交错,以辐射形供电,在配电网GIS系统中,每个相关电力设备的点、线、面实体的属性中都包括相互之间的连接关系,形成树状的供电路
径。对于条图管理,特别关注每一条配电线路的杆塔(节点实体)之间的首尾连接关系及杆塔上设备的隶属关系,并以此拓扑结构为数据组织的依据。

1.3配电线路的分层管理

GIS对线路、设备及地形信息采用分层方式进行管理,GIS平台呈现给我们的实际上是多个图层叠加的结果,大体上可分为线路设备图层和地形信息图层。线路设备图层可通过GPS采集获得,根据其设备类型的不同分成相应的图层,其管理各种设备如杆塔、开关、变压器、线路等的数据;地形信息图层则是根据地形情况的划分形成相应的图层,其管理各种地形分布如公路、河流、DEM(digitalelevationmodel,数字高程模型)、高压线路等数据。其中数字高程模型是以数字形式存储的表示物体位置高程值的集合,是表示区域D上地形的三维向量的有限序列{Vi=(Xi,Yi,Zi)i=1,2,3…,n},其中,(Xi,Yi,∈D)是平面坐标,Zi是(Xi,Yi)对应的高程[4]。每个图层对应一个数据集,根据图层的性质对应不同类型的数据集。

2系统设计

2.1系统的软件选型

系统开发利用组件集成的二次开发方式,选用北京超图公司的SuperMapObjects和SupermapDeskpro,以SupermapDeskpro作为地图数据处理工具,结合Microsoft公司的VisualBasic6.0开发环境进行软件的开发,VisualBasic作为一种完全面向对象的开发工具,在界面设计和数据库方面具有相当的优势,操作程序相对来说简单、直观、易于掌握;数据库管理软件选用MicrosoftSQLServer2000。

2.2数据库的数据存储

设备信息、线路信息和地形信息由数据库统一管理,即实现空间数据和属性数据的统一,通过相关数据的链接和关联保证数据结构的合理性、完整性和共享性,进而消除数据的冗余性,保证了设备台账的完整性和一致性。

3系统实现

3.1GPS采集数据处理

通过GPS采集的杆塔数据,按配电线路干、分、支的空间拓扑进行整理,并根据其空间拓扑的辐射型关系进行数据逐级录入,通过杆塔的有序连接完成线路的绘制,进而形成配电线路图层。

3.2功能

设备信息的编辑功能:即新建、删除或修改设备的属性信息和空间信息,并显示在相应的图层上并存储到数据库中。

交叉跨越自动绘制:通过判断线路图层与地形图层是否相交以及相交的情况,实现交叉跨越的位置的显示。线路高程信息的显示:通过DEM图层获取杆塔的高程信息,可以说对地势变化大的山区配电线路意义重大。

转角自动计算:通过配电线路的走向自动计算转角杆塔的旋转角度,减少了人为的视觉误差带来的属性信息的出错。

档距计算:通过地理信息系统的空间分析能力方便的实现杆塔之间档距计算,避免了实地艰苦的测量工作。

打印输出:自动生成所选配电线路条图的打印,用户可以自定义打印布局及相关的打印设置,为资料的保存提供了方便工具。

以上地理相关属性信息的自动计算与绘制减轻了配电线路台账管理的地理复杂性,通过与地理信息系统的结合使地理相关信息自动的获取,同时增强了台账信息的准确性与规范性,配电线路的数据海量性在一定程度上有所减轻(配电线路的管理和维护人员可以仅仅更新和修改与地理无关的属性信息,而与地理相关的属性信息可在地形图上更新、修改后由系统自动完成)。

4结束语

基于GIS的配电线路条图管理系统的实现,在一定程度上减轻了配电线路管理和维护人员的工作强度,充分利用了地理信息系统的空间分析和处理能力,提高了整个电力企业的配电线路管理的水平,实现增效节能,提高服务质量。

本文目前虽然取得了阶段性的成果,但在今后的配电线路管理方法上仍需进一步的实践与探索。配电网随着城市建设发展经常处于变动中,引起了配电网设备部分数据不稳定、地理图形变化大,必然造成系统中数据更新或者维护工作多次反复[5]。这就要求数据更新和维护的及时准确,要求配电线路管理和维护人员与线路施工改造人员之间建立合理有效的协作机制,确保及时采集和修改新建线路及改造线路的空间和属性信息,尽量使线路的建设和改造与数据更新同步,同时需要保证电子地形图的定期更新,只有这样才能有效地解决配电线路台账信息滞后于实际配电线路的情况,实现电力企业各部门的数据一致性。

参考文献
[1]王家耀.空间信息系统原理[M].北京:科学出版社.2001.
[2]罗滨.手持GPS在配电网地理信息系统的应用[J].农村电气化,2007.4(239):40-41.
[3]杨群,李伟,间国年.基于GIS构建配电网拓扑关系的方法[J].电力系统自动化.2003.9,27(18):79-82.
[4]张长新,马林兵,张青年.地理信息系统数据库[M].北京:科学出版社.2005.
[5]刘健,倪建立.配电网自动化新技术[M].北京:中国水利水电出版社.2003.
[6]廖卫列,刘军,于海玉.基于地理信息系统的配电网络拓扑分析及其应用[J].电网技术,2006.1,30(1):85-88.
[7]陈堂,赵祖康,陈星莺,胡大良.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2002.

来源:中华电力网
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