基于GIS的电力通信线路管理系统探究

摘 要：本文首先列举分析了电力系统通信线路存在的一些问题，然后介绍了GIS技术及其在电力通信线路管理系统中的应用，最后以GIS为基础提出电气设备的建模方法，验证了其应用意义。

关键词：GIS；电力通信线路管理；应用

中图分类号：TM73 文献标识码：A

1 电力通信线路中存在的问题

随着技术的不断进步，电力通信网的通信手段层出不穷，覆盖面积也由局部扩展到全国。电力通信线路的安全可靠对电力系统发、变、输配电等工作的稳定运行影响重大。目前为止通信线路存在方式通常有三种，一是架空线路，即在电线杆或铁塔上架空的输电线路（使用最多）；二是埋设线路，即在地下或管道中埋设输配电的线路；三是无线线路，即借助无线电波接发信息。

电力通信线路目前存在的主要问题有：

（1）自然灾害影响极大：在雷雨或大风天气，线路极易出现短路或折断现象，导致信号不好或中断。而诸如台风、地震等无可避免的自然灾害可能导致大片区域内的线路瘫痪；

（2）施工破坏威胁潜在：在架设或埋设过程中，可能会撞到电杆，严重者可能会扯断电缆。在其他的施工中，如挖掘工作，可能会破坏埋设地下的线路；

（3）盗窃光缆现象时有发生：有些不法分子为了一己之私，而盗窃光缆，不仅破坏了电力通信系统，还极为严重地损害了国家利益；

（4）线路老化：在常年的使用中，由于缺少更换或其他原因，线路接头容易老化、破损，存在着不同程度的安全问题。

电力线路多而复杂，信息量大，导致维修管理难度大大增加。近些年来，许多电力企业都建立了以 GIS 技术为基础的电力通信线路管理系统，借助计算机等技术进行信息管理实现了管理的自动化，从而提高了工作效率。

2 GIS技术及其在电力通信线路管理系统中的应用

2.1 GIS技术

地理信息系统（Geographic Information Systems）简称GIS，是指在计算机软、硬件支持下，对各类与地理信息有关的资源及描述这些资源特性的属性数据进行采集、储存、管理、运算、分析、查询、统计等功能的技术系统。GIS技术涉及计算机、地理学、数据库、遥感技术等多个方面，应用十分广泛。

2.2 GIS 技术在电力通信线路管理系统中的应用

地理信息系统（GIS）技术多与互联网结合，以便发布数据后，能实现信息共享，而且在网上操作、维护较为方便，已在我国电力部门管理信息系统中得到了较广泛的应用。GIS凭借自身其空间分析和数据综合能力较强，能够更加直观地将通信线路的信息状态显示出来等特点，在电网规划设计及通信線路的检查维护方面十分适用。总的来看，主要应用在以下的几个方面：

（1）用电管理系统--GIS技术是进行用电管理的一个新的方法，在电子地图上完成用户的定位查询、区域查询、用户收费管、区域统计等功能，可以方便用户管理，提高服务质量。

（2）Web发布--把电网图和变电站接线图等发布到WEB服务器上，用户通过标准的浏览器，如IE等来查看电网图形、查询设备的属性。

（3）电网分析子系统--具有辅助决策的功能，在已有电网图上，完成拉闸停电分析、阻抗计算、可靠性计算，为决策者准确制定方案提供科学的依据。

（4）设备管理子系统--GIS系统将电网设施图形信息和数据库信息与地理信息进行有机结合，使管理单位准确的掌握了配电网的空间分布情况，更好的完成设备运行和维护工作。

（5）配电管理系统--结合信息可视化技术，各种空间信息组织、分析和显示配电网络各项数据，实现配网信息的地图化、运行数据的可视化，促进配网管理的科学化。

GIS在电力系统中的应用有着无限的前景，如果电力企业能对其良好地利用，一定能在提高企业管理水平和工作效率方面大有成效。

3 基于GIS的电力线路管理系统

基于GIS 的电力线路管理系统利用 AM/FM/GIS 技术，利用数据库技术将电力设备的相关信息数据构建模型，在GIS平台上方便有效地管理电力线路等电力设备。这种管理系统既能反映地理的图形信息，实现电网生产信息的管理，也能将设备信息直观的呈现在背景地图中，方便电网管理者进行直观的可视化分析。这样简洁明了的管理系统为决策提供了更直观的依据对实现电网智能管理，对供电企业提高管理水平和生产效率都有很大的促进作用。

基于GIS的电力线路管理系统功能齐全、易于操作，有良好的稳定性，主要有图层管理、图层显示、设备编辑以及查询管理等几大模块。

（1）图层管理模块

该系统能够同时管理多种类别的图形，为使查询内容一目了然，线路和设备通常有各自独立的图层。同时该系统还备有专用的编辑工具，能够对图形进行编辑。如在图层管理的基础上建立起来添加线路、移动线路及删除线路等操作。

（2）图形显示模块

该模块能够显示局部窗口或全景窗口，也可将二者同时显示，可通过收缩放大等操作，对局部和整体的关系有个更形象的了解。通过右键菜单的操作，可实时掌握通信线路及相关设备的各种参数和运行状态，当需要增加、减少或更换通信线路时，在图形上经过简单的操作便可完成。

（3）查询管理模块

该系统具备查询管理等功能，在繁杂的设备线路中，能够对其进行定位查询、统计查询以及测距查询，迅速快捷，精确度高，查询完毕后，可将查询结果显示在界面上。此外，该系统还具备自动统计分析的功能，整个通信网的当前状态或历史信息都能得到很好的保存，在管理线路时，将各项数据进行统计分析，如线路类型、检修次数等，能够进一步促进管理。

4 以GIS为基础的电力设备管理

配电GIS是利用地理信息系统（GIS）、系型数据库，并结合计算机网络对电力系统中的各种设备进行管理的信息系统。它一般是由自动绘图（AM），设备管理（FM）和地理信息系统（GIS）三部分组成，因此，也称为 AM/FM/GIS。

配电网根据管理对象在空间上分布的特点，将对象分布归结为点，线，面分布。配电网中杆塔、变压器和开关刀闸等设备都是点状分布，不考虑实际意义上的占地面积；线路和街道都属于线状分布，反映离散的点与点之间的一种连通关系；变电站、开闭所、用户单位和城市的行政区域都属于面状分布，在图上由首尾相接的折线围成。GIS 管理系统还具有状态估计、负荷预测、短路电流分析、无功优化及降损决策等功能。除此之外，当与 SCADA 系统接口连接后，自动生成电气接线图也是配电 GIS 的一个重要功能。电气接线图能反映整个电网的实时信息，实现实时潮流和网络线损计算，为网络优化提供科学依据。

配电 GIS 管理系统所需要的数据中有许多数据来源于地理空间信息，这些数据可以分为两大类。第一类是空间数据：将变电站、线路、变压器、断路器、隔离开关以及用户的地理位置分层显示在以地理底图为背景所绘制的单线图上。第二类是非空间数据：也叫做属性数据。用以描述设备或事物特征的数据，主要包括电力设备的信息，用户信息等这类数据，和地理坐标并没有直接的关联。

下面介绍基于GIS技術的配电GIS系统的电力设备建模能力和自动生成电气接线图功能。

（1） 以GIS为基础的电力设备建模

电力设备的建模方法主要有两种：实设备建模，虚设备建模。传统建模方式是实设备建模方式。它分别将每种设备作为一个独立的对象，并对其建立实体模型，然后通过分析建立实体模型间的关系，将它们构成完整的设备模型。以GIS为基础的电力设备建模方法属于虚设备建模。

电力设备的建模过程，就是利用系统的组件技术，把设备一一细分为可定义的组件。比如：设备的非图形组件、图形组件、符号组件和标注组件。然后把组件封装成设备。这种虚设备建模方法，可以保证核心数据模型的统一性、完备性、稳定性、规范性和可扩展性。另外，具有足够的灵活，满足各应用系统灵活定义业务数据对象，适应配电网设备多样性。

（2）以GIS为基础的电气接线图的生成方法

上述文字中提到，当与 SCADA 系统接口连接后，配电GIS系统可以自动生成电气接线图。SCADA的功能是从实时数据服务器中获得所需要的实时数据和历史数据，进而分析网络的运行状况，实现网络分析和电网短期规划。配电管理系统与 SCADA 接口模块的数据流图设计如图1所示。

电气接线图主要有单线图和网络图，这两种图形生成的主要思想是：将地理分布图上需要生成的设备增加相应的详图组件组合成接线图。在基于 GIS 的电力线路管理中有这样的功能，可以根据地理图方便快速准确的生成单线图。

比如对照已经画好的地理分布图，按照预先配置好的规则将分布图上的组件相应地转换为单线图详图上的组件。其中大部分的转换规则是遵循：将地理图上的坐标从相应的数据库表中取出，再放到相应的数据库表中的原则。基于GIS的电力信息管理系统中的电气接线图的功能模块主要是生成电气接线图，并完成对其的更新、删除和排版。其中绘制电气接线图时，有子详图的面设备，如开闭所、开关站、环网柜等；抽象为线实体设备的导线、电缆；抽象为点实体设备的隔离开关、跌落保险等都有各自的生成步骤和方法。根据GIS系统自动生成的电气接线图初不能够满足电网结构分析的需要，因此要进行相应的排版、正交、抖直、旋转等，方便管理人员的分析处理。

结语

随着用电量和对信息的需求大幅度增加，电力通信线路也逐步增多，管理起来也更加的困难。基于GIS的电力线路通信管理系统为电力系统管理运行节约了资源，提高了效率，保证了电力通信系统的正常运行。

参考文献

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[2]陈海宏，张静，万书亭.基于GIS的电力通信线路管理系统开发与应用[J].电力系统及其自动化学报，2013，25（02）：164-166.