目前，電力系統(tǒng)向高度信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，需要管理龐大的電力設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等。并且，隨著電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致電力系統(tǒng)地域擴(kuò)大，規(guī)劃選址、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等諸多因素都與地理信息系統(tǒng)有關(guān)，電力GIS的特點(diǎn)在于以地理信息為背景，將圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合來(lái)描述和管理各種電力設(shè)備的參數(shù)屬性以及電網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行控制信息。

 

　　GIS技術(shù)從九十年代開(kāi)始應(yīng)用于電力行業(yè)，目前，GIS廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度、營(yíng)銷、通信等各個(gè)環(huán)節(jié)。主要用途是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源管理、電網(wǎng)的圖形化展示與結(jié)構(gòu)化管理。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)資源管理是指將電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行高精度建模仿真，高速瀏覽三維數(shù)據(jù)，并將電力設(shè)備豐富的屬性信息包括基礎(chǔ)地理信息、自然環(huán)境信息、電力設(shè)備設(shè)施信息、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息等集成到系統(tǒng)中，為電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備的管理減少外業(yè)作業(yè)量，提高管理效率，實(shí)現(xiàn)電力工程的智能化管理。圖形化展示是在GIS系統(tǒng)中將電網(wǎng)設(shè)施、運(yùn)行信息、空間位置、實(shí)時(shí)信息、監(jiān)測(cè)信息、用電信息等綜合展現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化管理則是在GIS系統(tǒng)中根據(jù)電網(wǎng)的空間位置信息構(gòu)建的電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系從不同角度來(lái)做電網(wǎng)的運(yùn)行分析計(jì)算，為電網(wǎng)的建設(shè)以及運(yùn)行管理提供輔助決策。

 

　　與國(guó)外主要面對(duì)用戶、更強(qiáng)調(diào)終端不同的是，國(guó)內(nèi)將GIS在電力中的應(yīng)用提高到一個(gè)新的高度，從電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)大聯(lián)網(wǎng)。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要在電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)急救災(zāi)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)用GIS。尤其是在應(yīng)急救災(zāi)的應(yīng)用上比較成熟。

 

　　我國(guó)發(fā)生的自然災(zāi)害種類繁多，可靠的電力供應(yīng)是抗災(zāi)救災(zāi)的重要保證。然而在突發(fā)的自然災(zāi)害中，電網(wǎng)往往首當(dāng)其沖遭受損毀。而輸、變電力設(shè)備的監(jiān)控、自動(dòng)化信息展示等功能通常是由不同的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的電力生產(chǎn)活動(dòng)中需要有統(tǒng)一的平臺(tái)來(lái)集中展示和查閱這些信息。特別是在應(yīng)急指揮過(guò)程中，指揮人員希望了解各方面的信息，以便于決策。但這些信息比較分散，且不易組織，這給應(yīng)急指揮帶來(lái)不便。電網(wǎng)應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)作為統(tǒng)一的展示平臺(tái)，將監(jiān)控、自動(dòng)化等信息在平臺(tái)上集中展示，這些分散的信息就被有機(jī)地組織在一起，方便了應(yīng)急指揮領(lǐng)導(dǎo)小組對(duì)信息的查閱和使用。

 

　　電網(wǎng)應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)從三個(gè)部分運(yùn)行：

 

　　在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警

 

　　很多電力設(shè)備，輸送電設(shè)備如變電站、桿塔或是線路都裝有監(jiān)測(cè)設(shè)備，以監(jiān)測(cè)電力設(shè)備是否正常工作。系統(tǒng)把這些監(jiān)測(cè)設(shè)備在終端集成起來(lái)，所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可以反映到三維系統(tǒng)中，在后臺(tái)可以看到幾千條電網(wǎng)的運(yùn)行情況，監(jiān)測(cè)電力異常情況或需要預(yù)警的情況。

 

　　預(yù)先做出應(yīng)急預(yù)案

 

　　事故發(fā)生時(shí)，電網(wǎng)的設(shè)備以及各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各個(gè)儲(chǔ)備公司的物資儲(chǔ)備情況、電力儲(chǔ)備公司離事故點(diǎn)的距離、是否滿足本公司需要及將物資調(diào)度到事故點(diǎn)，電網(wǎng)應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)可以對(duì)這些情況做出預(yù)案。一旦出現(xiàn)事故，可以及時(shí)調(diào)配物資。同時(shí)，在作出應(yīng)急預(yù)案時(shí)，也可以進(jìn)行基于GIS的最短路徑分析。

 

　　救災(zāi)選線

 

　　2010年遼寧某地山區(qū)發(fā)生水災(zāi)，道路及線路被大水沖斷。給無(wú)人機(jī)拍攝線路中斷情況造成困難。人們通過(guò)電網(wǎng)應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)針對(duì)當(dāng)時(shí)情況做出無(wú)人機(jī)最佳飛行的三維線路，并把數(shù)據(jù)輸導(dǎo)到無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)里，無(wú)人機(jī)根據(jù)做出的三維線路，飛到受災(zāi)地拍攝線路中斷情況，并反饋到救災(zāi)小組。

 

　　電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失

 

　　北京國(guó)遙新天地事業(yè)部開(kāi)發(fā)部經(jīng)理胡天碩告訴筆者，目前，GIS廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度、營(yíng)銷和通信等各個(gè)環(huán)節(jié)。然而GIS在這些環(huán)節(jié)的發(fā)展程度是不一樣的，例如GIS在線路設(shè)計(jì)、送電和巡檢發(fā)展很成熟，解決方案也相對(duì)較多，在其他環(huán)節(jié)上的發(fā)展可能相對(duì)較慢。因此，在整個(gè)電力行業(yè)內(nèi)部還沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的電力GIS平臺(tái)。

 

　　電力GIS的目標(biāo)是建成一個(gè)空間信息服務(wù)共享平臺(tái)，為生產(chǎn)、營(yíng)銷、調(diào)度、規(guī)劃、基建、設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)部門(mén)提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)。電力GIS的標(biāo)準(zhǔn)化可以分兩個(gè)層次理解，一是狹義的標(biāo)準(zhǔn)化，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換、圖形、軟件等方面的標(biāo)準(zhǔn)，即主要包括空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面。二是廣義的標(biāo)準(zhǔn)化，內(nèi)容更加廣泛，包括算法、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。所謂的標(biāo)準(zhǔn)的電力GIS平臺(tái)擁有確定的格式、架構(gòu)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不論是國(guó)內(nèi)外還是二維三維平臺(tái)都可以進(jìn)入到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中。標(biāo)準(zhǔn)電力GIS平臺(tái)的建立有利于節(jié)省費(fèi)用，提高效率，方便應(yīng)用，而且可以大大提高電力GIS系統(tǒng)的可移值性、可操作性和可伸縮性。

 

　　針對(duì)目前存在的問(wèn)題，國(guó)家電網(wǎng)公司于2006年提出了在全系統(tǒng)實(shí)施“SG186工程”的規(guī)劃，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)電力GIS的平臺(tái)建設(shè)。

 

　　電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)正在推進(jìn)

 

　　隨著SG186工程建設(shè)的推進(jìn)，以及相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)空間信息應(yīng)用的迫切需求，統(tǒng)一的空間信息共享平臺(tái)的建設(shè)變得越來(lái)越迫切，為滿足各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，國(guó)家電網(wǎng)公司確定了電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)思路和方案，將電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“電網(wǎng)GIS平臺(tái)”)定位為構(gòu)建在“SG186”一體化平臺(tái)之內(nèi)的企業(yè)級(jí)公共空間信息服務(wù)平臺(tái)。

 

　　2009年6月，國(guó)家電網(wǎng)正式啟動(dòng)“電網(wǎng)空間信息服務(wù)平臺(tái)(GIS)建設(shè)研究和實(shí)施”項(xiàng)目，并列入了2010年國(guó)家電網(wǎng)公司支撐智能電網(wǎng)信息化第一批項(xiàng)目之一。電網(wǎng)GIS平臺(tái)是構(gòu)建在“SG186”工程一體化平臺(tái)之內(nèi)的，以電網(wǎng)資源的空間結(jié)構(gòu)及位置信息和圖形可視化為核心，以面向服務(wù)的架構(gòu)為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，提供電網(wǎng)圖形和分析服務(wù)的企業(yè)級(jí)電網(wǎng)空間信息服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)行基礎(chǔ)圖形管理、電網(wǎng)資源模型構(gòu)建、電網(wǎng)專題圖管理等，并提供各類電網(wǎng)圖形及電網(wǎng)分析服務(wù)，與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間以松耦合方式實(shí)現(xiàn)相互調(diào)用、互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)。

 

　　目前，電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)已完成研發(fā)和試點(diǎn)實(shí)施階段，預(yù)計(jì)到2012年12月，進(jìn)入維護(hù)和高級(jí)應(yīng)用階段。平臺(tái)建成后，可以將全區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息納入電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一管理，形成基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)平臺(tái)，隨時(shí)調(diào)用、管理;可以在全區(qū)形成統(tǒng)一的電網(wǎng)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)外提供統(tǒng)一的空間信息服務(wù);可以依托電網(wǎng)空間信息服務(wù)平臺(tái)，按需構(gòu)建各項(xiàng)專業(yè)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。到目前為止，電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)在華北、北京、天津、上海、浙江、福建進(jìn)行改造試點(diǎn)，同時(shí)，新確立了山西、湖南、河南、遼寧、寧夏五家試點(diǎn)單位，并將逐一上線。

 

　　GIS在智能電網(wǎng)上優(yōu)勢(shì)明顯

 

　　作為GIS在電力行業(yè)中的重要應(yīng)用，國(guó)家電網(wǎng)SG186工程的重要組成部分，智能電網(wǎng)的建設(shè)一直是國(guó)家和電力企業(yè)非常關(guān)注的問(wèn)題。智能電網(wǎng)的特點(diǎn)是“自愈、安全、經(jīng)濟(jì)、清潔，能夠提供適應(yīng)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力與服務(wù)”。其中，電網(wǎng)的自愈要求能夠?qū)崟r(shí)掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生，提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。Esri中國(guó)(北京)有限公司電力事業(yè)部總監(jiān)曾林向筆者介紹，GIS系統(tǒng)在這一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)上有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：GIS系統(tǒng)所管理的電網(wǎng)圖形本身就具有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息和電網(wǎng)拓?fù)湫畔ⅲ⑶褿IS系統(tǒng)能夠提供強(qiáng)大的分析功能，結(jié)合運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確的掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)故障位置，根據(jù)調(diào)度規(guī)則，可以快速生成電力調(diào)度方案，并可以在盡量少的人工干預(yù)下，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)架重構(gòu)，自動(dòng)修復(fù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

 

　　GIS技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)有著先天的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，GIS所提供的圖形化顯示、圖形化操作可以直觀的將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)在操作人員眼前，同時(shí)操作人員可以直接通過(guò)對(duì)圖形的操作實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。GIS系統(tǒng)所管理的電網(wǎng)數(shù)據(jù)具有幾何級(jí)的拓?fù)潢P(guān)系和電力業(yè)務(wù)層的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系，可以為電網(wǎng)分析功能和其他高級(jí)功能提供最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持。

 

　　我國(guó)的智能電網(wǎng)研究?jī)?nèi)容包括綜合示范工程、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)、大規(guī)模風(fēng)功率預(yù)測(cè)及運(yùn)行控制、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分布式光伏發(fā)電接入、智能變電站、配電自動(dòng)化、智能小區(qū)、用電信息采集系統(tǒng)、電力光纖到戶、電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施、智能電網(wǎng)調(diào)度等各個(gè)領(lǐng)域。

 

　　我國(guó)在智能電網(wǎng)地研究方面，處于世界領(lǐng)先地位，但從智能電網(wǎng)的應(yīng)用建設(shè)上來(lái)說(shuō)還處于起步階段。智能電網(wǎng)的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)工程，也面臨著很多的挑戰(zhàn)，將這些挑戰(zhàn)和問(wèn)題理順，并逐步解決，也是我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展必經(jīng)的過(guò)程。

 

　　此外，北京恒華科技的楊洪波指出，GIS技術(shù)在新能源規(guī)劃和運(yùn)行的動(dòng)態(tài)拓?fù)淠Ｐ秃涂臻g分析中將是關(guān)鍵，目前主流的幾個(gè)GIS平臺(tái)都存在著一些缺陷，而“十二·五”的新能源建設(shè)將為國(guó)產(chǎn)GIS平臺(tái)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)廠商提供廣闊的前景和機(jī)會(huì)。

 

　　三維GIS成發(fā)展趨勢(shì)

 

　　隨著GIS應(yīng)用的深入，人們?cè)絹?lái)越多地要求通過(guò)真三維空間來(lái)處理問(wèn)題。在應(yīng)用要求較為強(qiáng)烈的部門(mén)如采礦、地質(zhì)、石油等領(lǐng)域已率先發(fā)展專用的具有部分功能的三維GIS。由于二維GIS數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)的成熟，圖形學(xué)理論、數(shù)據(jù)庫(kù)理論技術(shù)及其它相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，加上應(yīng)用需求的強(qiáng)烈推動(dòng)，三維GIS的大力研究和加速發(fā)展現(xiàn)已成為可能。

 

　　電力三維應(yīng)用主要是建立逼真的地理模型、建立重要建筑物模型、建立桿塔三維模型庫(kù)、建立完整的電網(wǎng)模型并加強(qiáng)空間分析功能。三維技術(shù)目前在電網(wǎng)規(guī)劃、輸電網(wǎng)在線檢測(cè)、應(yīng)急指揮等產(chǎn)品中已經(jīng)成熟應(yīng)用。我們相信未來(lái)，GIS將發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，集成電力的各個(gè)系統(tǒng)、各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)三維GIS的發(fā)展。(劉茜茜)