【摘   要】输配电线路通过先进的GSM网络完成地域分布广泛的配电数据的可靠传输、汇总，为提高配电网的管理质量提供了有力的保障。同时，与之相配套的基于GIS的配电数据采集系统，通过与配网GIS系统的有机结合，为完成配电网的线损管理、电压管理、无功管理、全网潮流、配电运行设备的监测与对配电网进行智能无功补偿功能等高级应用提供了基础支持。
　　【关键词】GIS应用；一体化管理；配电线路
      【中图分类号】 TM72                         【文献标识码】 A                    【文章编号】 1008-1151(2006)02-0102-03

      一、地理信息系统简介
　　地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统。目前世界上常用的GIS软件已达400多种。虽然GIS起步晚，但它发展快，已经广泛应用于资源开发、环境保护、城市规划、工程设计等一百多个领域。电力部门很早就将该系统应用到日常工作中，随着GIS技术地不断发展完善，电力部门对GIS的应用也不断深入，本文就电力部门GIS程序最新系统的应用进行探讨。
　　二、GIS系统在10kV配电线路中的应用
　　（一）配电网工程管理系统
      通过配电工程管理系统实现配网工程立项、初步设计、施工设计、计划安排、施工、工程结束等完整的工作流程，在GIS平台上实现数据、图纸的流转，达到对工程进度的可查、可视、可控。系统可支持多版本、长事务处理，有完整的设计审批过程，使设计工作变得更加简单和高效。
　　1.辅助工程设计功能。能在屏幕上显示各类图形，如地理环境图、电网系统图、街区地理图、不同电压等级的供电线路图、中低压重要用户的供电图及城市管线位置图等。利用图纸资料的不同分层，参照配网总体规划，进行初步设计、施工设计（业扩设计、线路改造设计等）。系统根据GIS路径追踪模型、负荷平衡模型、道路布线限制、道路跨越限制和分区规划等信息，根据设计标准，只进行鼠标的点击就可以进行复杂对象的放置。具体要求：  
      （1） 确定电源点、线路走向、杆间距离、杆塔定位等。
　　（2）选择导线型号、杆（塔）型、杆塔型号和杆上设备（如开关、熔丝具等）等。
　　（3）完成工程概算。系统能提供工程（设计方案）成本预算，能模拟工程对现有网络架构影响等功能，能根据工程预算、架构的影响等对设计方案进行比较，并导出设计数据到分析软件（电力设计规程库和设计专家知识库）中进行分析，使用分析后的结果对设计方案提出进行修改、优化的意见或建议，辅助设计人员进行优化设计。
　　（4）施工设计。根据初步设计，与CAD交互方式对工程进行施工设计（详细设计）。对每基杆根据杆型在《配电典型设计图库》中系统优选出比较合适（理想）的施工（设备装配）图纸，并COPY 转入该工程设计版本。系统提供对转入的图纸进行修改的工具，使设计人员能方便的进行设计图纸的修改（包括杆上附属设备的重新选择等）。系统自动生成材料清单、工程预算，输出整套工程施工（设备装配）图纸（CAD）和施工中的注意事项等。系统在Smallworld中自动生成线路条形图。
　　2.工程施工管理。根据规划、配网运行情况及其它相关因素，制定施工计划。配电网的施工计划；年度计划安排；月度计划安排；每周计划安排；根据实际情况进行计划调整。
　　3.工程资料管理
　　（1）可完成工程立项资料的录入、查询。包括以下项目：工程编号、工程项目、建设单位、承建单位、监理部门、主监理人、工程设计部门、设计人、初审部门、初审人、终审部门、终审人、施工图编号、业务传票编号、计划开工日期、工期。通过点选施工图编号显示相应施工图。
      （2）实施工程竣工资料的录入和查询，包括以下项目： 工程编号、工程项目、验收单位、验收人、验收日期、工程决算单编号、竣工图编号、实际工期、实际开工日期、施工质量评价、工程造价、决算审核人。通过点选竣工图编号显示相应竣工图。
      （3）提供工程查询功能，按已竣工和未竣工等方式进行分类查询。
      （4）查询工程预、决算单。
      （5）可进行原有配电网设计图纸、文件等资料的录入和统一管理。
　　（二）结合其他系统的高级应用
　　1.停电管理。与配电SCADA/DA系统结合，通过获取相关的实时信息，结合故障投诉电话及停电事故进行故障的诊断和定位；通过获取配电SCADA/DA系统历史数据，对停电（计划、故障、拉限电等）事件进行统计分析，提出对策。
　　（1）停电范围分析、显示。根据配电SCADA/DA等系统提供的线路、配电变、开闭所等设备的停电记录情况，以GIS提供的地理图形为背景，可进行故障区域的地理位置显示、电气接线拓扑图上故障电气点的显示、安排抢修停电范围显示以及停电影响范围显示。包括：设备的名称、停电发生的时间、停电线路故障的性质、停电发生的原因、故障发生的地点、恢复供电的时间、恢复供电的部门、受影响的用户数量、少供电电量等信息、可突出图形显示停运线路及设备、可突出显示停电用户、计划停电起止时间、计划停电签发部门、工作内容、工作班组、恢复供电的时间。
　　（2）停电事项统计分析。对停电性质、停电内容、停电的线路、配变、开闭所等停电事项进行管理，并可形成月、季度、半年停电事项统计报表，并对停电事项进行分析。
　　（3）停电通知。在配电地理信息系统上进行模拟操作后，系统可以自动分析出每台相关变压器的停电时间和恢复供电的时间。通过与营销系统的一体化实现，系统就能分析出所有可能停电用户的停送电时间范围，然后根据营销系统中的用户名称和地址自动打印停电通知单，或是根据用户的电话号码、Email等信息自动向用户发送停电通知的信息，从而进一步提高电力局的服务质量。
　　2.故障投诉管理（TCM）。TCM是为了快速准确地根据用户的故障投诉判断故障地点，及时派出抢修力量，减少停电时间。因此，GIS系统所提供的地理信息、设备运行状态，为故障电话处理充分发挥作用。
　　故障投诉及抢修管理模块主要是对用户投诉及运行设备事故抢修进行管理，为故障投诉、用户查询及配网抢修等管理工作提供技术保障。该模块通过和客服务系统接口，获取客户故障投诉信息，能辅助分析故障原因、确定抢修方案、打印工单、发送相应部门进行处理等，还可以根据工作需要，进行分类统计，形成统计报表及有关图表。
　　3.线损管理
　　（1）线损统计。在完成与营销系统、现场管理系统、电能量系统的接口后，可实现按分压、分线、分台区的要求统计供售电量、线损率，并能输出线损率统计报表；根据实时数据生成如负荷率、三相不平衡率、功率因素等指标分析判断网络经济运行情况。
　　（2）线损理论计算：线损理论计算是指导线损管理工作的重要手段，通过理论线损的计算，可以发现线损管理的薄弱环节，找到降损重点。在配网AM/FM/GIS地理信息系统中既有设备的物理属性，又能反映出设备间的拓朴关系，为线损理论计算提供了基础，如果能和SCADA、营销、负控等系统结合，从这几个系统倒入运行数据，即能完成线损的理论计算。主要内容包括以下几方面：
      1）设备参数库的建立：对参与计算的导线、变压器、电缆、电机、电容器等设备建立参数库，参数库应包含型号规格、电阻率、电导率、空载损耗、短路电压百分比等几个字段。
      2）运行数据的导入：根据计算内容（潮流还是线损理论计算）和方法（线损和理论计算有容量法、电量法均方根电流法、等值电阻法等）的不同，从各实时系统倒入需要的运行数据。
　　3）算法：根据本局配网的特点，选择合适的理论计算方法，编写计算程序。
　　4）理论计算结果：应能浏览线损计算结果、打印线损报表、指出线损率高的原因，提出降损决策建议等，并为线损率指标制定提供依据。
　　（3）配网潮流计算。潮流计算的目的是为了检验配网结构，选择设备的规范，确定电压质量管理、无功补偿设备及其配置提供依据，应对配网有代表性的各种运行方式以及事故运行方式进行潮流计算。配网潮流的计算是个复杂的问题，关键在于基础拓扑结构和基本数据的采集，利用GIS技术可以很好地解决这个问题。配电网络中设备和线路变化频繁，拓扑结构更是经常发生变化，而GIS支持下的配网信息系统可以动态实时获取到配网的拓朴结构、技术参数，为研究配网潮流提供了良好的基础数据。GIS还有很好的数据表达能力，可以成为表示计算结果的平台。在GIS系统中，不仅能够很好地显示文本数据，还可以用图形形式来直观地表达信息，如潮流的方向和大小、电压和功率因素（相角），还可进一步对计算结果进行分析和标注，如：各节点电压情况、各段线路的电流分布、电压、功率等的损耗。这样，配网潮流计算的专题研究就可不必为原始数据输入和输出花费精力。　　　 
　　4.“两率”管理
　　（1）可靠性统计。能够按照《供电系统用户可靠性管理规程》规定的要求生成高压、中压、低压用户可靠性基础和运行数据报表，并能导出，通过模拟操作和实时数据的导入，完成停电用电单元的列表统计，生成详细停电预告单和停电事件数据，停电预告能在各系统中共享，停电事件数据能导入到可靠性软件中，生成可靠性统计报表。
　　（2）电压合格率管理。能在地理图上标出各电压监测的位置，对选定的各类用户电压监测点可按要求设置上、下限值进行电压合格率的统计，在有无功补偿的设备，能根据无功、电压、功率因素的关联性，提供无功补偿装置的运行情况分析和电压调整方案。
　　三、GIS系统在0.4kV配电线路中的应用
      为了加强配电网设备运行维护、提高生产管理水平、缩短故障处理时间、提高供电质量，挖掘地理信息系统应用的深度，拓展应用的广度，真正发挥GIS的强大功能，还需要在此基础上进行400伏配网管理功能的的建设，这样才能更加全面地管理好电力部门的所有设备，才能进一步开展各种高级应用功能，才能与营销系统、集抄系统等集成，与故障电话的故障点自动判断、可靠性管理运行数据的自动生成、供电方案、运行方式优化，才能将GIS系统和其它系统进行一体化衔接，从而进一步提高电力部门管理水平、服务质量和供电可靠性。
　　（一）面向400V低压线路的AM/FM/GIS
      与10kV馈线比较，400V低压线路的特点在于，数据量更加庞大，地理位置更加分散，对地图的质量要求更高。从数据支持方面分析，我们首先要具备1:500的电子地图，该比例的电子地图能满足400V低压线路管理的要求。从软件实现方面分析，400V低压线路与10kV馈线在实现技术上具有一定的相似性，在原有DMS系统的基础上实现400V低压线路的AM/FM/GIS系统，除了考虑系统对更大量数据的承受能力外，不存在太大的技术风险，在开发工作量方面，则与10kV馈线的AM/FM/GIS系统相仿。
　　（二）与营销系统的一体化实现
      要实现根据故障电话自动定位故障设备，就必须要建立变压器和用电单元、用电单元和用电用户间的对应关系。目前的营销系统和配电地理信息系统是两套独立的系统，配电的设备信息和用电的用户信息间没有建立数据关系。因为配电的设备信息和用电的用户信息都是属于不稳定的信息，即每天都在发生变化，所以只有将配电地理信息系统和营销系统在数据维护上进行紧密的结合，即按照一体化的思路实现两个系统的结合，才能准确、及时地维护好两个系统间数据地关系，从而更好地满足配电管理的应用需求，并进一步提高供电可靠性和服务质量。
　　配电数据和用电数据的关系图如下所示：