0  引言

    電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電和配電。相對于輸電系統(tǒng)來講，配電系統(tǒng)包含較多的設備，在變電站內(nèi)，除了有集中設備之外，在饋線上還分布著像開關、柱上變壓器等大量的設備；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，不僅所連接的設備數(shù)量非常多，而且配電網(wǎng)的電壓等級也較多，其覆蓋區(qū)域也很廣，基礎數(shù)據(jù)的信息量也非常龐大。配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡中最接近用戶的部分，其規(guī)劃將直接影響到社會生產(chǎn)和廣大人民生活。因此，在建設配電網(wǎng)工程之前，為確保工程的建設質(zhì)量，配電網(wǎng)的可研管理及審查工作則成為工程建設非常重要的環(huán)節(jié)。許多文獻在可研評審方面提出了改進^[2-4]，但是，由于可研評審的信息量大，加之信息的描述沒有直觀性，從而工作量也很大，大多數(shù)文獻都論述了配電網(wǎng)規(guī)劃的方法^[5,6]，也有許多文獻提出了將地理信息系統(tǒng)應用于配電網(wǎng)的規(guī)劃^[1,6-12]，但并沒有講述如何應用于可研評審。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，借助相關的配電設施，按電壓等級逐級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)的設施組成主要包括：配電變壓器、桿塔、架空線、電纜線、隔離開關、無功補償器，以及一些附屬設施等。

    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)來計算，配電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)不能隨意改動。

    配電網(wǎng)的設備類型多樣化，作業(yè)點多而廣，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜，電壓等級較多，而且配電網(wǎng)的規(guī)劃往往還是動態(tài)進行的。

    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施（如開關、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，生成管理中的實際操作，如線路改造、巡線、停電檢修和用電業(yè)擴展也都依賴于長度、距離、范圍、街道分布和相對位置等地理因素^[13]。

2  地理信息系統(tǒng)

    地理信息系統(tǒng)（GIS），它是集計算機科學、地理學、測繪學、環(huán)境學、經(jīng)濟學、城市學、空間學于一體的交叉學科^[6]。已經(jīng)被廣泛地應用在不同的領域，作為計算機空間或者時空信息系統(tǒng)，它主要對地理空間實體和現(xiàn)象的特征要素進行表示、采集、管理、分析、處理與應用。在計算機軟硬件和各種通信設備的支持之下，地理信息系統(tǒng)（GIS）以地理空間數(shù)據(jù)為基礎，對空間數(shù)據(jù)進行獲取、存儲、分析、統(tǒng)計、查詢及顯示^[6]。在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，空間實體以空間圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)來描述^[6]。空間數(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)中的空間實體與現(xiàn)實世界中的空間實體具有一定的對應關系，并支持拓撲應用；而柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與實際中的空間實體并無直接的對應關系，也不支持拓撲應用，但是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示簡單。一個成熟完整的地理信息系統(tǒng)（GIS）可以通過模擬與預測的功能為人類解決現(xiàn)實世界中的規(guī)劃和重大決策問題提供支持。拓撲關系在配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中作為大多數(shù)應用算法的基礎，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)是地球上的實體網(wǎng)絡，這本身也就具備了與地理信息系統(tǒng)（GIS）的相關性。

    在地理信息系統(tǒng)（GIS）中，其空間數(shù)據(jù)的表達方式包括各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為點、線、面等各種圖形符號信息[14]，配電網(wǎng)設備的位置信息與地理信息系統(tǒng)（GIS）中的空間數(shù)據(jù)相對應，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的點正好對應配電網(wǎng)中的變電站、桿塔等設備，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的線對應配電網(wǎng)中的線路，地理信息系統(tǒng)（GIS）中的面對應于配電網(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、線路長度等信息相對應，屬性數(shù)據(jù)是對圖形相關要素信息的描述，如配電網(wǎng)中線路的編號、線路的長度、配變型號、電纜型號、編號、名稱、安裝位置、額定電流，投運時間、檢修情況、實驗報告等^[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，只有通過建立屬性數(shù)據(jù)的表格表達與空間特征數(shù)據(jù)的圖形符號表達之間的聯(lián)系，才能使得地理信息系統(tǒng)（GIS）具備強大的空間分析能力^[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，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)和工作特點決定系統(tǒng)是一個三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其目的是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，使各個機構(gòu)能夠有效地協(xié)作聯(lián)動，提高各個機構(gòu)的工作效率。

    同時，系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)還提高了系統(tǒng)的可擴展性、系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)的可維護性，即在客戶端和數(shù)據(jù)庫服務器之間設置應用程序服務器，為客戶端提供業(yè)務邏輯應用服務。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)務邏輯層，為客戶端提供業(yè)務邏輯應用服務，各客戶端通過業(yè)務邏輯層訪問數(shù)據(jù)庫服務器上的數(shù)據(jù)；第三層是數(shù)據(jù)服務層，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)的功能模塊設計

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

    規(guī)劃項目管理模塊包括：現(xiàn)狀問題、規(guī)劃項目審批、項目監(jiān)控、規(guī)劃項目庫、批次項目查詢、任務管理；

    可研管理模塊包括：可研編制、可研評審、可研核準、可研批復庫；

    投資管理模塊包括：錄入資金、經(jīng)費統(tǒng)計、項目批次查詢；

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

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

    參數(shù)管理模塊包括：設備參數(shù)配置和區(qū)域指標配置。

4.3  系統(tǒng)的實現(xiàn)

    系統(tǒng)會自動根據(jù)請求的客戶數(shù)目，采用通過Apache或Nginx將客戶請求均衡地分配給多個Tomcat去作相應的處理，采用Oscache實現(xiàn)頁面緩存，采用Memcached實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用了大型關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle11g，根據(jù)用戶對信息的使用情況以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡狀況，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)將諸多主流技術融合在一起，構(gòu)成了一個全面并可以伸縮擴展的集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要使用QT、Visual C++和Java進行主要開發(fā)，建立了三層架構(gòu)的應用體系結(jié)構(gòu)。由于軟件采用了組件開發(fā)技術，所以本系統(tǒng)具有獨立性、靈活性和重用性強等特點。

5  結(jié)束語

    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)從試運行以來，就已經(jīng)表現(xiàn)出良好的可靠性和穩(wěn)定性。在配電網(wǎng)的可研管理及評審工作中發(fā)揮了極其重要作用，取得了良好的社會效益。

    本系統(tǒng)的研發(fā)充分考慮了系統(tǒng)規(guī)范化與標準化，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)務需求，建立了地理信息數(shù)據(jù)庫和相關專題數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了地圖展示與可研管理的交互查詢。

    本系統(tǒng)功能強大，是一個綜合應用系統(tǒng)，有著十分廣闊的實用前景。

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作者信息:

李啟昌，肖云東，宋  強，李光肖，王  琳

（國網(wǎng)濟寧供電公司，山東  濟寧 272000）