电力网络地理信息系统的设计与实现

【摘　要】随着我国电网建设发展迅速,电力网日益复杂,用户对供电质量的要求也越来越高,传统的手工管理方式已经不能够适应当前的管理.运用地理信息技术、计算机技术、数据库技术、网络技术的成果,进行电力管网数字化建设已成为电力行业十分紧迫地任务.

【关 键 词 】地理信息系统,电力网络,WEB

1.总体结构

1.1系统体系结构

系统网络结构图

1.2数据流程的内容

其它系统、中心怎么写作器、客户端、客户端、客户端、电力网格、电网属性数据库、城市底图、地名库.

2.技术方案

2.1海量图库高效管理

系统地图库以图幅为单位来管理,具有强大的地图无缝拼接、管理、显示、漫游和灵活方便的跨图幅检索能力,可管理多达数千幅地图.系统采用了先进的索引技术,地图库文件只记录数据索引,保证整个地图库方便的更新和快速打开显示.

同时,系统还提供了强大的地理图形录入和编辑功能.

2.2大型网络协同工作能力

系统提供多任务、多用户的工作环境,空间数据和属性数据存放在大型关系数据库中,实现了数据共享.具备安全的系统登录、访问权限设置.允许多人同时对系统进行访问,大大提高企业的生产效率.

2.3电网模型的建立

系统首先要解决的问题是如何用GIS建立电网模型,针对这个问题,可以有两种解决方案：一种是将架空线、杆塔作为点线文件处理,两者之间除了坐标联系外,再无其它联系.这种方式只能作表层的管理,本系统中我们不采用这种方案.第二种方案是,用网文件表述电网,能够反映出设备之间的连接关系,开关的通断状态,便于实现各种电网分析和今后各种功能的扩展.从长远考虑,为了真正解决电力企业的问题,本系统选用第二种方案

电网（网文件） 标注图(点、线文件) 地理背景电子地图

2.4两套坐标系统的实现

具有地理背景的线路走向图模型已经建立起来了,但实际应用中,有些电力部门如调度部门并不关心实际的线路走向,更关心电网的连接关系,这种连接关系反映在系统图或一次结线图中.电力用户的需求就是把线路走向图与一次结线图结合起来,并维护他们之间的对应关系.我们把这种独特的描述方式称为两套坐标系统,两套坐标系统的采用使GIS系统的模型变为：

主电网（wn文件） 主标注图辅电网(wn) 辅标注图(wt) 地理背景电子地图

上图中主电网为线路走向图,辅电网为一次结线图,辅电网不带地理背景.

两套坐标系统最关键的问题是保证元素的严格对应关系,系统在每种元素的属性中添加一个对应字段,用于指向另一套坐标中的对应图元,在添加、删除、改变拓扑关系的编辑操作时,系统自动进行另一套坐标系统的维护.

为了保证属性的一致,两套图形共用主电网的属性库,利用一个属性库,才可以真正保持数据的一致性.

2.5开闭所、分接箱、变电站等设备的模型设计

在电网中,开闭所等设备是比较特殊的一类设备,他们本身是一个设备点,其本身所具有的属性是人们所关心的,同时它们内部又包括开关等设备,这些内部设备之间的连接关系也是人们关心的,并且真正对电网分析起作用.底层平台在这方面提供了强有力地支持,在WN网文件中进行扩展,开发出嵌入式“井”模型.开闭所作为井设备,打开井设备可查看内部设备的连接关系,系统同时管理井设备和内部设备,并根据用户需要在两种显示状态之间切换.

2.6面向用户的设备库

不同的电力局对所管设备会有不同的要求,并且随着电力数据的完善,系统以后很可能会向高压、低压方向纵深发展,固定不变的设备库显然不能满足用户要求.系统提供的设备库模块,允许用户对设备进行增加、删除、编辑等操作.

设备库集中管理设备,内容包括设备的专业名称（如“杆塔”、“架空线”等）、设备的类型（点状设备还是线状设备）、设备的图形符号（子图号或者线型号）以及设备的台帐属性结构.

2.7台帐数据库以及运行维护数据的管理

设备的属性数据利用WB文件实现,网络版中则转化为SQL Server数据库中的表.文件的属性结构是可以修改的,这样用户就可以自己在实际的使用过程中进行调整.

实际使用中,属性数据又分为台帐数据和运行维护数据.台帐数据与设备是一对一的关系,每一种设备对应一个WB文件.运行维护数据包括检修、故障、缺陷、挂牌等,设备与这些数据是一对多的关系,一种设备可以挂接多个运行维护记录,也可以一个都不挂接.

系统设计出附表库来集中管理运行维护数据,负责检修、故障、缺陷、挂牌等数据库的创建、属性结构编辑以及与设备的挂接.

2.8地名库模糊查询定位

在电网运行期间,不管是事故处理还是规划设计等,快速的定位到某点都将是很常用、也是很重要的手段,试想如果在故障停电几十分钟后还不能找到事故点,那后果将会如何?为了快速准确的定位,本系统提供了多种定位手段,如定位线定位、查询定位、地名库定位功能.对于地名库定位,不仅能定位到一个具体的位置,同时能进行模糊匹配,搜索出所有与输入字段匹配的地名供选择.

2.9开放式数据库结构

根据目前电网工作的实际情况,本系统的数据库采取开放形式,用户可以在具有一定专业知识和管理技术的前提下修改和设置数据库结构,增加、删除数据表,从而可以大大提高系统的可扩充性.

2.10独特的图数互动查询方式

对于查询到的结果,系统提供图数互动的显示方式.选定属性框中的一条记录,对应设备的图形会跳转显示在窗口内,选择一个设备,又可以马上看到其所包含的属性信息.该技术很好地解决了长期以来图形数据与属性数据的分离问题,能够图文并茂、简便直观地将信息传送到用户面前.

3.系统功能模块设计

以地图管理子系统为例阐述系统功能模块设计

3.1地图管理子系统

本系统完成对电子地图的编辑,实现海量图库管理,包括图件矢量化、AutoCAD等多种格式转换、外业调绘成图和误差矫正、图幅无缝拼接、投影变换等功能.

3.2图形输入

●提供丰富的矢量图形成图方式：

●利用数字化仪输入成图.

●利用野外全站仪、电子手簿输入成图.

●利用扫描仪数字输入成图.

●通过键盘输入点坐标方式.

●利用鼠标在图形窗口中定位成图.

●可以读入已经存储于文件中的图形、点、线坐标信息并自动成图.

●对于多种图形格式文件,及各种GIS软件系统的输出图形文件均可以转换成系统可以接收的格式；同时,系统中的图形也可以通过格式转换为其它软件能接收的格式.

3.3图形编辑

图形编辑是地形图编辑管理模块中最重要、不可缺少的部分,是一个重要的维护管理工具,通过编辑能够改善绘图精度、更新图形内容、丰富图形表现力,实现图形综合,同时对各种图形文件（点、线、区、网等）或整个工程项目的储存、更新、备份；管理着图层和窗口的操作,其主要功能有：

●对点、线、区三种图元的各种操作和编辑.

●对点、线、区三种图元参数的编辑和统改.

●拓扑处理和系统库编辑.

●错误检查.

●提供各种图形的矢量化功能.

●对各种工作区（点、线、区、光栅）和网络的管理.

●利用窗口达到交互式图形编辑使图形的编辑、修改、设计、更新更加方便、精确.

●提供图形分层的编辑功能.

3.4图形输出

图形输出系统和分析结果输出系统是本系统主要输出手段.图形输出系统主要是读取MAPGIS的各种输出数据,进行版面编辑处理、排版、图形整饰,最终形成各种格式的图形文件,其主要功能有：

●地形图的输出.

●各种图形文件（点、线、区、网等）的输出.

●WINDOWS输出.

●POSTSCRIPT输出.

●光栅处理输出.

●数据转换

MAPGIS数据转换功能为MAPGIS系统和其他GIS系统间架设了一座桥梁,实现了不同系统间的数据转换,从而达到数据资源的共享.本系统主要的数据转换包括：

●AUTOCAD格式转换.

●ARC／INFO格式转换.

●MAP／INFO格式转换.