GIS在电力应急领域应用解读

1、GIS在电力应急领域应用付俭北京恒华伟业科技发展有限公司摘 要 本文通过对地理信息系统（GIS）概念的理解，GIS在电力行业的应用，结合目前 青海省电力公司特点以及目前已经具备哪些条件，提出GIS是否适用于电力应急领域，阐述GIS在电力应急领域起到的作用以及在此领域的应用。最后提出GIS在电力应急领域的前景和社会效益。关键词地理信息系统 GIS电力应急全球卫星定位（GPS） 三维GIS1.绪论1.1.地理信息系统（GIS）概述GIS 为地理信息系统（Geographic Information System）的简称，是建立在数字地形图之上的综合信息管理系统，是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、

2、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一 体的新兴技术和边缘学科。GIS技术是在数据库管理系统（DBMS） 和计算机辅助设计（CAD）两个比较成熟的软件技术基础上发展起来 的，并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。GIS以其混合数据结构和独特的地理空间分析功能而别具一格。它所提供的专用功能可用来进行测量、坐标变换、图象生成、属性修改、统计分析、拓 扑叠加、网络分析等。GIS的最大特点，在于把社会生活中的各种信息有机地与反映地 理位置的图形信息紧密地结合在一起，并根据用户的需求，去综合图形数据和属性数据，进行深层次的空间分析。通过分析信息的空间分 布，监测不同时段的信息变化，实现对空间信

3、息及其他类信息的使用 和管理，使大量抽象枯燥的数据变的生动、直观和易于理解。因此， 它不仅能为有关领导和部门进行宏观分析决策提供多要素、多层次、 多时态的空间信息，同时也能为规划、设计、施工建设和运行管理提 供更好的工作环境，提高工作质量和效率。因此，GIS适合于与空间数据密切相关的部门和行业，如：土地利用、资源评价与管理、环境 监测、交通运输、经济建设、城市规划、电力水力行业等。1.2.电力地理信息系统什么是电力地理信息系统，简单地就是 GIS技术在电力行业的应 用，或者说是融入了电力行业业务的 GIS系统。1.2.1. GIS在电力系统的应用随着我国城市经济建设和社会的快速发展，用电负荷日

4、益增长， 电网运行的控制及管理工作变得较以往任何时期都更为复杂。由于现在电网运行管理直接面对电力企业和广大的电力用户，网络数据量 大，电气接线复杂，动态变化频繁，现有的电网运行管理手段已经难 以适应现代化电网生产建设和发展的需要。 为了进一步满足电力企业 及其广大用户对电网 安全、可靠、优质、高效、经济运行”的现代化要求，需要采用现代化的技术和管理手段来进行规划和管理， 以便增 强对电网设备的资产管理、运行管理和监管能力，提高供电可靠性和 电能质量，从而更加及时地为电力客户提供优质、 高效、安全的服务。为此，利用GIS技术进行管理已是大势所趋。可斬口市场分析*在传统模式下，电力生产管理信息的载

5、体是图纸、 报表、语言（如 调度指令等），传递方式是手工父接。这种机制下，信息的更新之后于生产数据的变化，在电力生产管理活动的各专业环节中， 导致生产 管理信息的 不全面、不一致、不及时、不正确”现象。解决这一严重问题的途径，是在生产各部门之间及部门内各工作岗位之间，建立起信息及时传递和同步更新的共享机制和环境。由于电力生产、规划、 管理和经营具有许多天然的空间网络拓扑特征， 建立基于GIS技术的 电力公共应用平台，将是这种机制和环境的基础。电力企业信息系统的各个子系统设计与开发都要从整体和系统的角度考虑其角色和作用，并有效地利用最新的信息技术，如GIS技术、组件技术、WEB技术、数据仓库技术

6、、CASE技术等，实现企业设 施资源、人力资源、工作流程、客户关系、规划、设计、运营和维护、 市场策略等业务管理与决策的信息化与智能化，构造一个既相互独 立、又相互协作、资源共享、可互操作业务综合网络，实现企业经济 和社会效益的最大化。因此，电力GIS应用平台本身不应该是孤立和 封闭的系统，而应该是能够与电网生产管理的各个环节和已有的各种 IT系统如MIS、OA等，更一般地要能够与电力企业地 ERP系统进 行有机地结合，使之构成一个集成的、综合的信息管理和决策支持平 台。目前，GIS系统已广泛地应用于电力企业，覆盖了输电、变电和 配电等关键业务领域，发挥着越来越重要的作用。1.22建立电力应急

7、机制必要性连续发生的夏天经常性的持续高温、每年季节性强台风、地震威 胁和强雷暴雨的袭击造成许多大面积区域停电事故，使得在日常电网运营外的特殊时期如何提高电网服务质量成为一个重要工作。2008年新年年关南方的冰雪灾害、四川汶川大地震更使得应急抢修与指挥 的建设要求已达到战略高度。建立健全有效的电力安全应急机制，是维护国家安全、社会稳定 和人民群众利益的重要保障，是保证电力系统安全稳定运行的重要条 件。电力行业要充分认识应急管理工作的重要性，全面推进电力应急 管理工作，为国家经济建设和人民生活提供安全、稳定、可靠的电力 供应。国网公司早已发表规定：防止国家电网公司所属工程在建设过程中发生重大人身伤

8、亡事故、设备事故及对社会有严重影响的其他事 故，建立在紧急情况下快速、有效的事故抢险、救援和应急处理机制， 保证电力工程建设安全顺利进行。 按照国家电网公司应急管理工作 规定和国家电网公司调度系统处置大面积停电事件应急工作规范 的有关要求，很多省份电力公司已经开始提出建设电力应急相关信息 系统的规划，要求用数字化的手段，最大限度地开发、利用信息资源, 实现数据和信息共享，更科学、更快捷地支持应急管理和决策，提升 电网管理企业调度中心的管理水平。2. GIS在电力应急系统中作用电力行业引入地理信息技术已经过 10余年发展，随着国网公司 SG186的建设，电力GIS技术也进入了规范化阶段并逐渐更加

9、成熟和目前青海省电力公司已与北京恒华伟业科技发展有限公司合作开 发了青海电网地理信息系统，该系统软件的主要功能是动态数字 电网和基本设备管理，并与智能巡检、雷电定位、生产管理系统、 SCADA系统等进行了集成。软件系统的最大优势是它与其他系统的 集成和统一。系统直观地反映了电力系统的电网及设备的分布，同时通过对电网上设备的基础资料及附属设备资料、 运行状况的管理和维 护直接反映电网的实际状态，并集成了最新的青海省地形图数据， 因 此开发以地理信息软件为平台的“电力应急”信息系统就大大地提高了应用系统的数据共享性及有效性，青海现有的信息系统可以得到更 好的资源利用。2.1.基于GIS技术建立综合

10、应急系统1. 建立电网管理企业调度中心应急指挥地理信息基础平台电网GIS基础平台应该具备基础地理信息管理和以电网拓扑 关系为图形化电力模型。系统在架构上应该充分考虑为融入将来高级 应用和GIS领域的尖端技术提供技术支撑。它包括基于地理背景图的 管理应用和基于电力设施、电网连接关系管理应用，其中电力设施的 计算分析应用所需的数据要求和规范是系统建设的核心。系统围绕满足电力应急指挥管理决策为中心进行建设， 在地理背景上通过空间拓 扑展现电力设施的电气连接关系， 进而通过数据整合、分析为生产运 行和故障处理提供服务支持。电网GIS实现图形分层显示管理、图形编辑、地图可视化、数据 维护、实时系统接入、

11、GPS抢修信息、查询统计、 WEB浏览等基本 GIS功能，也实现了 GIS辅助调度管理功能，它是通过地图实现各项 管理功能的展示平台。2. 整合电网管理企业数字化电网和生产运行信息调度管理系统以架空线路、电缆、电力通道、变配电站、通讯线路、周边环境等电力设施为主要管理对象，兼顾10kV配网相关用户和供电所的管理；以调度指挥业务流程为主线。贯穿公司各主要职能 部门的管理业务，包括规划管理、设计管理、生产运行管理、设备管 理、试验检修等管理。公司内已经完成了调度综合数据平台的建设和数据中心的规划和 设计，因而本系统主要围绕与这两个系统的接口整合， 在统一的平台 上集合各类信息，在展示电网运行信息、

12、设备信息和管理信息的基础 上，对电网运行情况进行分析和预警。 覆盖电力调度指挥与管理过程 的所有关键业务，全面实现无纸化、流程化、网络化，以便于加强日 常调度运行的规范化管理，满足企业提升调度运行和应急指挥水平的 需要。3. 建立电网管理企业调度中心应急指挥图形化管理平台充分应用三维信息互动技术和卫星影像技术，搭建调度信息中心 统一指挥决策平台，追踪并展现各业务系统的图形图像、视频、文字 三维信息之间的内在联系，辅助现场指挥；并应用GIS网络拓扑和分 析功能形成辅助决策支持系统，满足电网管理企业的生产指挥决策需 要。帮助电力公司建立领先的生产指挥决策体系。电网GIS与电力公司数据中心形成有机联

13、系的整体。从 GIS可以 展示电网生产相关数据，能够方便、快捷、准确、完整、可视化的进 行信息管理。生产系统通过 GIS系统展现电力设施的空间特征，从 GIS系统获取各类相关的专题图。通过调度综合数据平台服务器建立 接口，使地理信息系统查询、显示调度遥信、遥测等实时信息和历史 信息。通过数据中心的营销信息，查询显示故障影响的客户基础资料 与用电信息。通过故障定位，显示故障地点及相关信息。即整合了各 个业务系统的信息和数据，把应急指挥系统打造成一个智能化、图形 化的应急指挥平台。在地理信息系统上集成GPS,利用卫星、通讯技术实现完全实时 数据交互。22全球卫星定位技术-GPS目前青海省电力公司已

14、经为各个供电公司配备了大量的GPS手持机，用于输电线路巡视。而 GPS是应急机制中重要的组成部分。GPS是Globe Positioning System的缩写，意思为全球定位系统，该系统可以在全球范围内全天候地为地面目标提供信息，从而确定该目标在地面上的精确位置、速度、运行方面等参数。这项技术可以用 来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线， 准时到达目的地。GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分 一一GPS星座； 地面控制部分一一地面监控系统；用户设备部分 一一GPS信号接收 机。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类 大地测量控制网的加强改造和

15、建立以及在公路工程测量和大型构造 物的变形测量中得到了较为广泛的应用23三维GIS系统技术目前三维GIS已经在青海省供电公司开始实施了，这为应急系统 提供了另一个特殊的展示平台。利用航空影像、卫星数据、数字高程模型和其它的2D或3D信息 源，包括GIS数据集层等创建的一个交互式环境。它能够允许用户 快速的融合数据、更新数据库，并且有效地支持大型数据库和实时信 息流通讯技术。2.4. 地理信息数据地理信息数据是GIS最基础、最重要的组成部分，在应急系统中 可以采用多种格式数据。二维矢量地图、卫星影像和三维数字地面模 型（DEM ）相结合的方式展现电网空间地理信息。二维矢量地图矢量地图主要用于省会

16、西宁市、地级市城区和各县 的城区范围。卫星影像分为0.61米和2.5米分辨率两种 QuickBird影像，0.61 米影像用于城市和县城的城区范围，2.5米用于郊区和农村范围。三维数字地面模型（DEM ）与卫星影像叠加显示，用于三维场景 下的地形地貌，DEM可通过1:5万地形图等高线处理生成。图层数据主要包括地理背景，输电线路、变电站、各变电站一次 接线图信息、以及交叉跨越图层、系统各类专题图图层、卫星影像等 图形信息2.5. 电力GIS在应急中应用电力GIS系统提供了电力、背景地图等重要的数据，并通过 GIS系统的功能获取所需要的信息和图纸，为电力应急决策提供了有力的2.5.1. 查看电力设

17、备相关信息在矢量电子地图和全球三维卫星遥感图上展示电网各种电压等级 的输电线路、变电站等设备，方便地浏览和查询指定的设备。2.5.2. 特殊区域信息展示特殊区域包括重污区、重冰区、多雷区、洪水冲刷区、鸟害多发 区等区域。特殊区域分图层管理，控制显示，并配置不同的颜色、标 注加以区分及展示。在地理图中和三维卫星地图上可直观地展示电网鸟害、覆冰范围,并可查看相关历史纪录和资料。通过与雷电定位系统的接口，在地理图中和三维卫星地图上展示 任意时间段，指定线路范围内的雷击点信息。以及与气象系统的接口。2.5.3. 交叉跨越信息管理和展示系统自动搜索线路起止杆塔间的各种跨越物，如电力线、通讯线、河流、公路

18、、铁路等，分析计算各跨越点的地理位置及跨越交叉角， 绘制生成线路的交叉跨越图。显示跨越详细信息，提供新建、删除、 更新、上传附件（现场图片）功能。新建支持模版创建，用户选择模 版跨越信息的起终点塔号，设置新的交叉跨越信息，在台帐中添加的 交叉跨越信息应该和从地图操作中添加的信息使用字段加以区别。根据地图背景、线路空间位置和跨越信息自动生成交叉跨越图。2.5.4.重要用户、重要单位信息展示系统能够将重要用户、重要单位以专题图的方式在地理背景上突出显示，采用不同的颜色和符号表示不同的重要级别，并能在地理背景上快速显示用户名称、联系电话、电源线路、用电容量、检修日期、 专责人等重要信息。255应急车

19、辆和抢修队伍信息展示在电力GIS系统中增加车载GPS系统传回的监控端的坐标信息， 在三维卫星地图和地理背景矢量图上， 对指定的应急车辆和抢修队伍 进行实时跟踪。在矢量图上可显示应急车辆的位置、 速度、运行方向、 行驶轨迹等运行状态信息，可同时监控多辆应急车辆的实时状况， 可 查看应急车辆和抢修队伍的联系人员，联系电话。系统可将应急车辆和抢修队伍在过去某时间段内的行驶轨迹进行 回放，查询应急车辆行驶轨迹的历史信息， 可按日期及时间进行轨迹回放。 :+|pl北京电抢修3歼 乐京京电抢修3k朝阳供电公司于山趙I KS3-3KTt2.5.6.其他地理信息实用展示功能以全球的形式分层展现二维地图、三维卫星遥感地图，可以从各 角度旋转查看。各种地名、线路名称的快速搜索定位等实用的功能。在电网图、一次接线图上提供漫游、开窗、放大、缩放操作，浏 览电网设施、线路类型、分布情况等。提供度量尺功能，方便图形上测距；提供面积测量功能，查询面 积；方便计算线路上任意两点间线路长度； 可在地图上指定区域并统 计出该区域内各种电气设备数量、位置。能够在二维地图、全球三维卫星遥感地图上展示部分城市内的二 维、三维地理信息，包括主要建筑物和街道的边界、名称等地理信息。 可对道路、地名、变电站、线路、电缆、杆塔等进行查询定位；可以 通过设备的名称或编号迅速查到该设备的空间信息和相关属性信息；