0  引言

    电力系统包括发电、输电和配电。相对于输电系统来讲，配电系统包含较多的设备，在变电站内，除了有集中设备之外，在馈线上还分布着像开关、柱上变压器等大量的设备；配电网既有地上的架空线，也有地下的电缆线，馈线上往往还接有许多条支路，整体结构多为辐射状结构^[1]；在配电网中，不仅所连接的设备数量非常多，而且配电网的电压等级也较多，其覆盖区域也很广，基础数据的信息量也非常庞大。配电网是电力网络中最接近用户的部分，其规划将直接影响到社会生产和广大人民生活。因此，在建设配电网工程之前，为确保工程的建设质量，配电网的可研管理及审查工作则成为工程建设非常重要的环节。许多文献在可研评审方面提出了改进^[2-4]，但是，由于可研评审的信息量大，加之信息的描述没有直观性，从而工作量也很大，大多数文献都论述了配电网规划的方法^[5,6]，也有许多文献提出了将地理信息系统应用于配电网的规划^[1,6-12]，但并没有讲述如何应用于可研评审。本文在比较分析配电网规划和地理信息系统特征的基础上，提出建立一种基于GIS的配电网规划可研管理及审查系统，用以提高配电网可研评审的工作效率。

1  配电网系统的地理属性

    配电网是指从地区发电厂或者输电网接受电能，借助相关的配电设施，按电压等级逐级分配或者就地分配给与之相连的用户的电力网，配电网的设施组成主要包括：配电变压器、杆塔、架空线、电缆线、隔离开关、无功补偿器，以及一些附属设施等。

    配电网的结构多采用辐射状结构，配电网的潮流和规划必须要按辐射状结构来计算，配电网的线路结构不能随意改动。

    配电网的设备类型多样化，作业点多而广，网络结构复杂，电压等级较多，而且配电网的规划往往还是动态进行的。

    如上所述，显然，配电网是非常具有地理属性的：配电网中线路走向以及配电设施（如开关、杆塔、配电变压器的位置）和用户的分布具有明显的地理特征，生成管理中的实际操作，如线路改造、巡线、停电检修和用电业扩展也都依赖于长度、距离、范围、街道分布和相对位置等地理因素^[13]。

2  地理信息系统

    地理信息系统（GIS），它是集计算机科学、地理学、测绘学、环境学、经济学、城市学、空间学于一体的交叉学科^[6]。已经被广泛地应用在不同的领域，作为计算机空间或者时空信息系统，它主要对地理空间实体和现象的特征要素进行表示、采集、管理、分析、处理与应用。在计算机软硬件和各种通信设备的支持之下，地理信息系统（GIS）以地理空间数据为基础，对空间数据进行获取、存储、分析、统计、查询及显示^[6]。在地理信息系统（GIS）中，空间实体以空间图形数据和属性数据来描述^[6]。空间数据的数据结构有两大类：一类是栅格结构，二是矢量数据结构^[6]。矢量数据结构中的空间实体与现实世界中的空间实体具有一定的对应关系，并支持拓扑应用；而栅格数据结构与实际中的空间实体并无直接的对应关系，也不支持拓扑应用，但是数据结构表示简单。一个成熟完整的地理信息系统（GIS）可以通过模拟与预测的功能为人类解决现实世界中的规划和重大决策问题提供支持。拓扑关系在配电网地理信息系统中作为大多数应用算法的基础，因此，在配电网地理信息系统中矢量模型得到了非常广的应用。

3  配电网规划系统与地理信息系统的相似性比较分析

    配电网是地球上的实体网络，这本身也就具备了与地理信息系统（GIS）的相关性。

    在地理信息系统（GIS）中，其空间数据的表达方式包括各种数据结构，主要表现为点、线、面等各种图形符号信息[14]，配电网设备的位置信息与地理信息系统（GIS）中的空间数据相对应，地理信息系统（GIS）中的点正好对应配电网中的变电站、杆塔等设备，地理信息系统（GIS）中的线对应配电网中的线路，地理信息系统（GIS）中的面对应于配电网中的规划区域。

    地理信息系统（GIS）中的属性数据则与配电网中的线路编号、线路长度等信息相对应，属性数据是对图形相关要素信息的描述，如配电网中线路的编号、线路的长度、配变型号、电缆型号、编号、名称、安装位置、额定电流，投运时间、检修情况、实验报告等^[12]。在地理信息系统（GIS）中，这些属性数据的用途主要是为结合图形进行查询档案资料提供具体的信息依据。

    在地理信息系统（GIS）中，只有通过建立属性数据的表格表达与空间特征数据的图形符号表达之间的联系，才能使得地理信息系统（GIS）具备强大的空间分析能力^[1]。

4  构建基于地理信息的配电网可研管理及审查系统

    基于配电网系统、地理信息系统的特征，以及二者相似性的比较分析。提出将地理信息系统（GIS）应用于配电网规划的可研管理及审查工作中，构建基于地理信息系统（GIS）的配电网规划可研管理及审查系统，充分发挥地理信息系统的地图形象优势，提高配电网可研管理及审查的工作效率。

4.1  系统的体系结构

    配电网可研管理及审查系统的组织结构和工作特点决定系统是一个三层结构的系统，其目的是为了实现数据的共享，使各个机构能够有效地协作联动，提高各个机构的工作效率。

    同时，系统的三层结构还提高了系统的可扩展性、系统的安全性和系统的可维护性，即在客户端和数据库服务器之间设置应用程序服务器，为客户端提供业务逻辑应用服务。第一层为表示层，是用户直接使用层，为用户提供交互操作；第二层是业务逻辑层，为客户端提供业务逻辑应用服务，各客户端通过业务逻辑层访问数据库服务器上的数据；第三层是数据服务层，提供数据的存取管理。三层结构降低了耦合性，提高了内聚性。如图1所示。

4.2  系统的功能模块设计

    系统主要有以下模块组成的（如图2）：规划项目管理模块、可研管理模块、投资管理模块、项目汇总模块、地图显示模块、系统配置模块和参数管理模块。

    规划项目管理模块包括：现状问题、规划项目审批、项目监控、规划项目库、批次项目查询、任务管理；

    可研管理模块包括：可研编制、可研评审、可研核准、可研批复库；

    投资管理模块包括：录入资金、经费统计、项目批次查询；

    项目汇总模块包括：电网规划执行、工程量统计、项目统计；

    系统设置模块包括：角色模块、权限模块、部门管理、人员管理、账号管理、操作管理；

    参数管理模块包括：设备参数配置和区域指标配置。

4.3  系统的实现

    系统会自动根据请求的客户数目，采用通过Apache或Nginx将客户请求均衡地分配给多个Tomcat去作相应的处理，采用Oscache实现页面缓存，采用Memcached实现数据缓存。数据库管理系统采用了大型关系型数据库系统Oracle11g，根据用户对信息的使用情况以及系统的网络状况，配电网规划的数据将被采用集中管理的模式。系统将诸多主流技术融合在一起，构成了一个全面并可以伸缩扩展的集成系统。该系统主要使用QT、Visual C++和Java进行主要开发，建立了三层架构的应用体系结构。由于软件采用了组件开发技术，所以本系统具有独立性、灵活性和重用性强等特点。

5  结束语

    基于地理信息系统（GIS）的配电网可研管理及审查系统从试运行以来，就已经表现出良好的可靠性和稳定性。在配电网的可研管理及评审工作中发挥了极其重要作用，取得了良好的社会效益。

    本系统的研发充分考虑了系统规范化与标准化，今后，为其它地市供电公司的经研所工作提供了非常好的参考，并且，考虑到配电网规划的业务需求，建立了地理信息数据库和相关专题数据库，实现了地图展示与可研管理的交互查询。

    本系统功能强大，是一个综合应用系统，有着十分广阔的实用前景。

参考文献

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[14] 张建波. 基于GIS的城市配网变电站规划的研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2007.

作者信息:

李启昌，肖云东，宋  强，李光肖，王  琳

（国网济宁供电公司，山东  济宁 272000）