电力地理信息系统在配电网中的应用

河北工业大学硕士学位论文电力地理信息系统在配电网中的应用姓名：杨堆元申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：张福民20070401河北工业大学硕士学位论文i电力地理信息系统在配电网中的研究（配电GIS）摘要电力系统向高度信息化，自动方向发展，电网规模的日益扩大，电力企业需要管理庞大的电力设备数据。电力设备由于传输的特点表现出空间上复杂性。现在GIS已经广泛应用于电力系统的各个领域，例如，输变电管理，配电管理，用电管理等。随着网络技术的逐渐普及，在企业内部建立一体化的解决方案，到达资源共享，信息同步成为目前建设系统首先要考虑的配电网的各种信息与空间地理环境有着密切的关系，依靠传统的信息处理技术不能直接表现配电系统的运行和管理。采用地理信息系统能很好地满足配电系统运行维护管理和客户服务的需要。本文结合MapX和MFC开发工具，对配电网GIS系统进行了研究，详细介绍了配电网地理信息系统开发的全过程。本文主要完成了以下工作：（1）进行了配电网数据库设计，实现了单个实体各类信息的集成和整个配电网的信息集成。昀后将各种结果转化成为GIS图形数据库、属性数据库中相应元件的属性。GIS应用系统与一般的应用系统不同，大量的基础数据在建立系统时就需要录入，系统运行过程中将有新的数据在这些数据的基础上生成。包含大量的图形数据是GIS应用系统的另一特点。由于图形数据本身的特点，系统的数据组织和纯属性数据的组织有很大不同。因此在数据库设计中进行了不同处理，将空间数据和非空间数据放置在不同类型的数据库中。（2）详细研究了GIS开发技术，结合MFC类库和MapX控件所提供的强大功能，独立开发了配电网GIS软件，为这项工作的开展进行了有益的探索。（3）针对我国目前配电自动化实施情况和实际配电网中存在负荷严重不对称的特点，编写三相配电网络实时潮流计算模块。并将10kV配电线路实时实测数据作了实时计算，计算结果通过GIS模块显示出来。表明采用三相潮流计算比常规潮流计算更能反映网络的实际运行状态。再与其它功能模块有机结合起来，形成一个完整的配电网GIS系统。关键词:GIS;配电自动化:配电地理信息系统;MapInfo，MapX电力地理信息系统在配电网中的应用研究iiANALYSISONPOWERGISINDISTRIBUTIONNETWORKABSTRACTWiththehighinformationizationandautomationofthepowersystem,thescaleofthenetworkbecomesmoreandmorelarge.Thepowercompanyneedmanagelargenumbersofdataofthesystemequipments.Andthepowerequipmentsdemonstratethecomplexityonthespaceforthetransmittingcharacteristics.AllinformationinDistributionnetworkiscloselyrelatedtogeographicenvironment.Traditionalinformation-processingtechnologycan'tdirectlyperformanceoperationandmanagementofthedistributionsystem.GIScanmeetwhatdistributionsystemoperationandcustomerserviceneed.Inthispaper,byusingMapXandMFCdevelopingtools,aresearchtoGISsystemforthepowerdistributionnetworkiscarryon.And,apresentationonthedevelopmentprocessofthegeographicalinformationsystemisalsobroughtout.Thefollowingarethemainjobsofthispaper.(1)Thedatabaseofthepowerdistributionnetworkhasbeendesigned,andtheinformationofeachinstanceandthewholenetworkhasbeenintegrated.ThecorrespondingcomponentpropertyoftheGISgraphicdatabaseandpropertydatabasehasbeentransformedbyusingvariouskindsofresults.TheGISapplicationsystemisdifferentfromthegeneralsystems.AnothercharacteristicoftheGISapplicationsystemisthatthereisalargeamountofgraphicdatainthesystem.Thesystemdataorganizationisdifferentfromthepurepropertydataorganizationaccordingtothecharacteristicofthegraphicdata.Asaresult,differentdatabasedesignmethodsareadopted.Thespacedataandnon-spacedatahavebeenplacedintodifferenttypedatabase.(2)ThedevelopmenttechnologyforGIShasbeenstudiedindetail.ThesoftwareofthesystemhasbeendevelopedwiththepowerfulMFCclasslibraryandMapXcontrolsanditwillbehelpforthefutureresearch.(3)Astheloadunbalancedfeatureisprominentin10kVdistributionsysteminChina,athreephasepowerflowalgorithmispresentedforreal-timecalculationofdistri-butionsystems。Byassembledwiththesefunctions,acompleteGISsystemforthepowerdistributionnetworkhasbeenachieved。Keyword:GIS;distributionautomation;distributionGIS,Mapinfo,MapX;原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文1第一章绪论§1-1目的和意义电能是当今世界昀重要的能源，它与国民经济的发展和人民的生活水平密切相关，其质量的保证非常重要。配电网是电力系统配送电力能源到昀终用电单位的网络结构，承担着电网供应链中昀基层的重要任务。提高电网供电可靠性、提高电能质量、确保向用户不间断优质供电始终是我们服务的宗旨。以往主要依靠图纸和配电专职人员的工作经验进行管理的配电网信息、用户档案资料、杆型的结构、线路路径及杆号记录、实时记录有关参量和对相关设备进行监控，配电变压器的型号记录、历史检修记录数据，存在着数据更新困难、资料易损毁丢失、日常查询不便、无法为配电改造提供决策依据等弊端，严重影响了工作效率。配电网数据库功能是全面反映这些信息，进行相关监控；是配网自动化的核心，高级应用软件、良好的人机界面，实时量的信息库是配网自动化的基本要求。而地理信息系统(GeographicalInformationSystem，简称GIS)具有反映地理空间关系及分析、综合、统计各种空间和属性信息能力的特性，运用得当可为配电网的管理、规划及相关决策提供良好的、先进的技术手段，是配电网系统的主流方向§1-2地理信息系统GIS简介目前，地理信息系统在理论和应用上都处于一个飞速发展的时期。“数字地球”概念的提出，更进一步推动了作为技术支撑的GIS的发展。不管人们21世纪称为什么世纪，GIS的广泛应用，普及必将成为新世纪的一个重要特征。GIS逐步发展起来的一种采集、存储、管理、分析和描述整个地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统，是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉学科和技术，它将地球空间数据处理与计算机技术相结合通过系统的建立，操作与模型分析，产生对区域规划及管理决策等方面的有用信息。作为信息技术（InformationTechnologiesIT）的重要组成部分，地理信息系统经过三十多年的发展，在几乎所有与空间信息相关的，诸如资源管理、城市规划、环境管理、设施管理等领域得到了广泛应用，形成了多层次和不同尺度的应用格局。与此同时，GIS软件技术体系（GISSoftwareTechnologySystem）也得到了很大发展。GIS作为一门崭新的综合的信息技术，目前正处于一个不断发展的时期，新概念和新产品层出不穷。从发展历程看，经历了从集成化GIS到模块化GIS的不同阶段。当今，组件式的GIS（ComponentsGIS）已经成为地理信息系统的重要发展方向。以往的GIS都很难与管理信息系统（MIS）以及专业应用模型完成高效、无缝的集成，也不能适应可视化程序设计的潮流。组件式GIS（如MapInfo推出的MapX），是标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口。其基本的特点有：1)所有的相关信息按特定的坐标系进行严格的坐标定位，对空间数据和属性数据进行统一的存储和管理。电力地理信息系统在配电网中的应用研究22)将多信息源的空间数据和统计数据进行分级分类、规格化和标准化，使其适应计算机输入输出的要求，便于进行社会经济和自然资源、环境要素之间的对比和相关分析。3)具有图形与数据双向查询检索、统计计算和列表绘图等基本功能，并可按照指定的范围进行图形查询和提供综合的空间分布数据。4)向用户提供空间数据多因素空间分析、复合分析、预测预报和模拟优化等技术手段。5)GIS与一般数据库应用有关，但是又重大的区别。在一个GIS里的所有信息都与空间位置相关，一般数据库也可能会包括位置信息（如街道地址），但是，一个GIS数据库使用地理参照来作为存储和访问信息的主要方法。6)GIS是一种集成技术。尽管其他技术可以用来分析航空照片和卫星图像，建立统计模型或绘制地图，但一个综合的GIS系统可以提供所有这些功能。7)具有许多功能的GIS不应该仅仅看作是硬件和软件，而应该看作一个过程。GIS是用于作决策的。在一个GIS系统里，数据输入、存储和分析的方法必须反映信息被用于专门研究和作决策的。把GIS看作一个纯硬件和软件系统就会遗漏它在综合决策