0  引言

    電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電和配電。相對(duì)于輸電系統(tǒng)來(lái)講，配電系統(tǒng)包含較多的設(shè)備，在變電站內(nèi)，除了有集中設(shè)備之外，在饋線上還分布著像開關(guān)、柱上變壓器等大量的設(shè)備；配電網(wǎng)既有地上的架空線，也有地下的電纜線，饋線上往往還接有許多條支路，整體結(jié)構(gòu)多為輻射狀結(jié)構(gòu)^[1]；在配電網(wǎng)中，不僅所連接的設(shè)備數(shù)量非常多，而且配電網(wǎng)的電壓等級(jí)也較多，其覆蓋區(qū)域也很廣，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信息量也非常龐大。配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)中最接近用戶的部分，其規(guī)劃將直接影響到社會(huì)生產(chǎn)和廣大人民生活。因此，在建設(shè)配電網(wǎng)工程之前，為確保工程的建設(shè)質(zhì)量，配電網(wǎng)的可研管理及審查工作則成為工程建設(shè)非常重要的環(huán)節(jié)。許多文獻(xiàn)在可研評(píng)審方面提出了改進(jìn)^[2-4]，但是，由于可研評(píng)審的信息量大，加之信息的描述沒(méi)有直觀性，從而工作量也很大，大多數(shù)文獻(xiàn)都論述了配電網(wǎng)規(guī)劃的方法^[5,6]，也有許多文獻(xiàn)提出了將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)的規(guī)劃^[1,6-12]，但并沒(méi)有講述如何應(yīng)用于可研評(píng)審。本文在比較分析配電網(wǎng)規(guī)劃和地理信息系統(tǒng)特征的基礎(chǔ)上，提出建立一種基于GIS的配電網(wǎng)規(guī)劃可研管理及審查系統(tǒng)，用以提高配電網(wǎng)可研評(píng)審的工作效率。

1  配電網(wǎng)系統(tǒng)的地理屬性

    配電網(wǎng)是指從地區(qū)發(fā)電廠或者輸電網(wǎng)接受電能，借助相關(guān)的配電設(shè)施，按電壓等級(jí)逐級(jí)分配或者就地分配給與之相連的用戶的電力網(wǎng)，配電網(wǎng)的設(shè)施組成主要包括：配電變壓器、桿塔、架空線、電纜線、隔離開關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償器，以及一些附屬設(shè)施等。

    配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)多采用輻射狀結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)的潮流和規(guī)劃必須要按輻射狀結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算，配電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)不能隨意改動(dòng)。

    配電網(wǎng)的設(shè)備類型多樣化，作業(yè)點(diǎn)多而廣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電壓等級(jí)較多，而且配電網(wǎng)的規(guī)劃往往還是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的。

    如上所述，顯然，配電網(wǎng)是非常具有地理屬性的：配電網(wǎng)中線路走向以及配電設(shè)施（如開關(guān)、桿塔、配電變壓器的位置）和用戶的分布具有明顯的地理特征，生成管理中的實(shí)際操作，如線路改造、巡線、停電檢修和用電業(yè)擴(kuò)展也都依賴于長(zhǎng)度、距離、范圍、街道分布和相對(duì)位置等地理因素^[13]。

2  地理信息系統(tǒng)

    地理信息系統(tǒng)（GIS），它是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、環(huán)境學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、城市學(xué)、空間學(xué)于一體的交叉學(xué)科^[6]。已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，作為計(jì)算機(jī)空間或者時(shí)空信息系統(tǒng)，它主要對(duì)地理空間實(shí)體和現(xiàn)象的特征要素進(jìn)行表示、采集、管理、分析、處理與應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)軟硬件和各種通信設(shè)備的支持之下，地理信息系統(tǒng)（GIS）以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)、查詢及顯示^[6]。在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，空間實(shí)體以空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)來(lái)描述^[6]?？臻g數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩大類：一類是柵格結(jié)構(gòu)，二是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)^[6]。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的空間實(shí)體與現(xiàn)實(shí)世界中的空間實(shí)體具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并支持拓?fù)鋺?yīng)用；而柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與實(shí)際中的空間實(shí)體并無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也不支持拓?fù)鋺?yīng)用，但是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單。一個(gè)成熟完整的地理信息系統(tǒng)（GIS）可以通過(guò)模擬與預(yù)測(cè)的功能為人類解決現(xiàn)實(shí)世界中的規(guī)劃和重大決策問(wèn)題提供支持。拓?fù)潢P(guān)系在配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中作為大多數(shù)應(yīng)用算法的基礎(chǔ)，因此，在配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中矢量模型得到了非常廣的應(yīng)用。

3  配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的相似性比較分析

    配電網(wǎng)是地球上的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，這本身也就具備了與地理信息系統(tǒng)（GIS）的相關(guān)性。

    在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，其空間數(shù)據(jù)的表達(dá)方式包括各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為點(diǎn)、線、面等各種圖形符號(hào)信息[14]，配電網(wǎng)設(shè)備的位置信息與地理信息系統(tǒng)（GIS）中的空間數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的點(diǎn)正好對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)中的變電站、桿塔等設(shè)備，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的線對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)中的線路，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的面對(duì)應(yīng)于配電網(wǎng)中的規(guī)劃區(qū)域。

    地理信息系統(tǒng)（GIS）中的屬性數(shù)據(jù)則與配電網(wǎng)中的線路編號(hào)、線路長(zhǎng)度等信息相對(duì)應(yīng)，屬性數(shù)據(jù)是對(duì)圖形相關(guān)要素信息的描述，如配電網(wǎng)中線路的編號(hào)、線路的長(zhǎng)度、配變型號(hào)、電纜型號(hào)、編號(hào)、名稱、安裝位置、額定電流，投運(yùn)時(shí)間、檢修情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等^[12]。在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，這些屬性數(shù)據(jù)的用途主要是為結(jié)合圖形進(jìn)行查詢檔案資料提供具體的信息依據(jù)。

    在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，只有通過(guò)建立屬性數(shù)據(jù)的表格表達(dá)與空間特征數(shù)據(jù)的圖形符號(hào)表達(dá)之間的聯(lián)系，才能使得地理信息系統(tǒng)（GIS）具備強(qiáng)大的空間分析能力^[1]。

4  構(gòu)建基于地理信息的配電網(wǎng)可研管理及審查系統(tǒng)

    基于配電網(wǎng)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的特征，以及二者相似性的比較分析。提出將地理信息系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用于配電網(wǎng)規(guī)劃的可研管理及審查工作中，構(gòu)建基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的配電網(wǎng)規(guī)劃可研管理及審查系統(tǒng)，充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)的地圖形象優(yōu)勢(shì)，提高配電網(wǎng)可研管理及審查的工作效率。

4.1  系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

    配電網(wǎng)可研管理及審查系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)決定系統(tǒng)是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其目的是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，使各個(gè)機(jī)構(gòu)能夠有效地協(xié)作聯(lián)動(dòng)，提高各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作效率。

    同時(shí)，系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)還提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)的可維護(hù)性，即在客戶端和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間設(shè)置應(yīng)用程序服務(wù)器，為客戶端提供業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)用服務(wù)。第一層為表示層，是用戶直接使用層，為用戶提供交互操作；第二層是業(yè)務(wù)邏輯層，為客戶端提供業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)用服務(wù)，各客戶端通過(guò)業(yè)務(wù)邏輯層訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)；第三層是數(shù)據(jù)服務(wù)層，提供數(shù)據(jù)的存取管理。三層結(jié)構(gòu)降低了耦合性，提高了內(nèi)聚性。如圖1所示。

4.2  系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)主要有以下模塊組成的（如圖2）：規(guī)劃項(xiàng)目管理模塊、可研管理模塊、投資管理模塊、項(xiàng)目匯總模塊、地圖顯示模塊、系統(tǒng)配置模塊和參數(shù)管理模塊。

    規(guī)劃項(xiàng)目管理模塊包括：現(xiàn)狀問(wèn)題、規(guī)劃項(xiàng)目審批、項(xiàng)目監(jiān)控、規(guī)劃項(xiàng)目庫(kù)、批次項(xiàng)目查詢、任務(wù)管理；

    可研管理模塊包括：可研編制、可研評(píng)審、可研核準(zhǔn)、可研批復(fù)庫(kù)；

    投資管理模塊包括：錄入資金、經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目批次查詢；

    項(xiàng)目匯總模塊包括：電網(wǎng)規(guī)劃執(zhí)行、工程量統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)；

    系統(tǒng)設(shè)置模塊包括：角色模塊、權(quán)限模塊、部門管理、人員管理、賬號(hào)管理、操作管理；

    參數(shù)管理模塊包括：設(shè)備參數(shù)配置和區(qū)域指標(biāo)配置。

4.3  系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

    系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)請(qǐng)求的客戶數(shù)目，采用通過(guò)Apache或Nginx將客戶請(qǐng)求均衡地分配給多個(gè)Tomcat去作相應(yīng)的處理，采用Oscache實(shí)現(xiàn)頁(yè)面緩存，采用Memcached實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用了大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Oracle11g，根據(jù)用戶對(duì)信息的使用情況以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀況，配電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)將被采用集中管理的模式。系統(tǒng)將諸多主流技術(shù)融合在一起，構(gòu)成了一個(gè)全面并可以伸縮擴(kuò)展的集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要使用QT、Visual C++和Java進(jìn)行主要開發(fā)，建立了三層架構(gòu)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)。由于軟件采用了組件開發(fā)技術(shù)，所以本系統(tǒng)具有獨(dú)立性、靈活性和重用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

5  結(jié)束語(yǔ)

    基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的配電網(wǎng)可研管理及審查系統(tǒng)從試運(yùn)行以來(lái)，就已經(jīng)表現(xiàn)出良好的可靠性和穩(wěn)定性。在配電網(wǎng)的可研管理及評(píng)審工作中發(fā)揮了極其重要作用，取得了良好的社會(huì)效益。

    本系統(tǒng)的研發(fā)充分考慮了系統(tǒng)規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，今后，為其它地市供電公司的經(jīng)研所工作提供了非常好的參考，并且，考慮到配電網(wǎng)規(guī)劃的業(yè)務(wù)需求，建立了地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)專題數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了地圖展示與可研管理的交互查詢。

    本系統(tǒng)功能強(qiáng)大，是一個(gè)綜合應(yīng)用系統(tǒng)，有著十分廣闊的實(shí)用前景。

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作者信息:

李啟昌，肖云東，宋  強(qiáng)，李光肖，王  琳

（國(guó)網(wǎng)濟(jì)寧供電公司，山東  濟(jì)寧 272000）