0  引言

    電力系統包括發電、輸電和配電。相對于輸電系統來講，配電系統包含較多的設備，在變電站內，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，整體結構多為輻射狀結構^[1]；在配電網中，不僅所連接的設備數量非常多，而且配電網的電壓等級也較多，其覆蓋區域也很廣，基礎數據的信息量也非常龐大。配電網是電力網絡中最接近用戶的部分，其規劃將直接影響到社會生產和廣大人民生活。因此，在建設配電網工程之前，為確保工程的建設質量，配電網的可研管理及審查工作則成為工程建設非常重要的環節。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，大多數文獻都論述了配電網規劃的方法^[5,6]，也有許多文獻提出了將地理信息系統應用于配電網的規劃^[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規劃和地理信息系統特征的基礎上，提出建立一種基于GIS的配電網規劃可研管理及審查系統，用以提高配電網可研評審的工作效率。

1  配電網系統的地理屬性

    配電網是指從地區發電廠或者輸電網接受電能，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，配電網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。

    配電網的結構多采用輻射狀結構，配電網的潮流和規劃必須要按輻射狀結構來計算，配電網的線路結構不能隨意改動。

    配電網的設備類型多樣化，作業點多而廣，網絡結構復雜，電壓等級較多，而且配電網的規劃往往還是動態進行的。

    如上所述，顯然，配電網是非常具有地理屬性的：配電網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

    地理信息系統（GIS），它是集計算機科學、地理學、測繪學、環境學、經濟學、城市學、空間學于一體的交叉學科^[6]。已經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，它主要對地理空間實體和現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（GIS）以地理空間數據為基礎，對空間數據進行獲取、存儲、分析、統計、查詢及顯示^[6]。在地理信息系統（GIS）中，空間實體以空間圖形數據和屬性數據來描述^[6]。空間數據的數據結構有兩大類：一類是柵格結構，二是矢量數據結構^[6]。矢量數據結構中的空間實體與現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；而柵格數據結構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，但是數據結構表示簡單。一個成熟完整的地理信息系統（GIS）可以通過模擬與預測的功能為人類解決現實世界中的規劃和重大決策問題提供支持。拓撲關系在配電網地理信息系統中作為大多數應用算法的基礎，因此，在配電網地理信息系統中矢量模型得到了非常廣的應用。

3  配電網規劃系統與地理信息系統的相似性比較分析

    配電網是地球上的實體網絡，這本身也就具備了與地理信息系統（GIS）的相關性。

    在地理信息系統（GIS）中，其空間數據的表達方式包括各種數據結構，主要表現為點、線、面等各種圖形符號信息[14]，配電網設備的位置信息與地理信息系統（GIS）中的空間數據相對應，地理信息系統（GIS）中的點正好對應配電網中的變電站、桿塔等設備，地理信息系統（GIS）中的線對應配電網中的線路，地理信息系統（GIS）中的面對應于配電網中的規劃區域。

    地理信息系統（GIS）中的屬性數據則與配電網中的線路編號、線路長度等信息相對應，屬性數據是對圖形相關要素信息的描述，如配電網中線路的編號、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（GIS）中，這些屬性數據的用途主要是為結合圖形進行查詢檔案資料提供具體的信息依據。

    在地理信息系統（GIS）中，只有通過建立屬性數據的表格表達與空間特征數據的圖形符號表達之間的聯系，才能使得地理信息系統（GIS）具備強大的空間分析能力^[1]。

4  構建基于地理信息的配電網可研管理及審查系統

    基于配電網系統、地理信息系統的特征，以及二者相似性的比較分析。提出將地理信息系統（GIS）應用于配電網規劃的可研管理及審查工作中，構建基于地理信息系統（GIS）的配電網規劃可研管理及審查系統，充分發揮地理信息系統的地圖形象優勢，提高配電網可研管理及審查的工作效率。

4.1  系統的體系結構

    配電網可研管理及審查系統的組織結構和工作特點決定系統是一個三層結構的系統，其目的是為了實現數據的共享，使各個機構能夠有效地協作聯動，提高各個機構的工作效率。

    同時，系統的三層結構還提高了系統的可擴展性、系統的安全性和系統的可維護性，即在客戶端和數據庫服務器之間設置應用程序服務器，為客戶端提供業務邏輯應用服務。第一層為表示層，是用戶直接使用層，為用戶提供交互操作；第二層是業務邏輯層，為客戶端提供業務邏輯應用服務，各客戶端通過業務邏輯層訪問數據庫服務器上的數據；第三層是數據服務層，提供數據的存取管理。三層結構降低了耦合性，提高了內聚性。如圖1所示。

4.2  系統的功能模塊設計

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

    規劃項目管理模塊包括：現狀問題、規劃項目審批、項目監控、規劃項目庫、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、經費統計、項目批次查詢；

    項目匯總模塊包括：電網規劃執行、工程量統計、項目統計；

    系統設置模塊包括：角色模塊、權限模塊、部門管理、人員管理、賬號管理、操作管理；

    參數管理模塊包括：設備參數配置和區域指標配置。

4.3  系統的實現

    系統會自動根據請求的客戶數目，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實現頁面緩存，采用Memcached實現數據緩存。數據庫管理系統采用了大型關系型數據庫系統Oracle11g，根據用戶對信息的使用情況以及系統的網絡狀況，配電網規劃的數據將被采用集中管理的模式。系統將諸多主流技術融合在一起，構成了一個全面并可以伸縮擴展的集成系統。該系統主要使用QT、Visual C++和Java進行主要開發，建立了三層架構的應用體系結構。由于軟件采用了組件開發技術，所以本系統具有獨立性、靈活性和重用性強等特點。

5  結束語

    基于地理信息系統（GIS）的配電網可研管理及審查系統從試運行以來，就已經表現出良好的可靠性和穩定性。在配電網的可研管理及評審工作中發揮了極其重要作用，取得了良好的社會效益。

    本系統的研發充分考慮了系統規范化與標準化，今后，為其它地市供電公司的經研所工作提供了非常好的參考，并且，考慮到配電網規劃的業務需求，建立了地理信息數據庫和相關專題數據庫，實現了地圖展示與可研管理的交互查詢。

    本系統功能強大，是一個綜合應用系統，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

（國網濟寧供電公司，山東  濟寧 272000）