摘　要：該文闡述了基于GIS的配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、工作流程、功能模塊，及其在實(shí)際中的應(yīng)用，提出通過(guò)對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理水平。 關(guān)鍵詞：配電設(shè)備　GIS　監(jiān)控技術(shù) 　　為了滿足配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，綜合多年配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，沈陽(yáng)市沈北新區(qū)農(nóng)電局提出并開(kāi)發(fā)了“基于GIS的配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”，這套系統(tǒng)是建立在電力地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)故障點(diǎn)邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動(dòng)提取相關(guān)信息的功能為根本目的，非常符合配電網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的需要。本文通過(guò)闡述“基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”的系統(tǒng)架構(gòu)、工作流程、功能模塊，并結(jié)合沈北新區(qū)農(nóng)電局道義線、紡校線、開(kāi)發(fā)一線和開(kāi)發(fā)二線四條線路配電設(shè)備監(jiān)控情況，總結(jié)出通過(guò)對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理水平。 1 基于GIS的配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 1.1 系統(tǒng)的組成 　　本系統(tǒng)的架構(gòu)包括三部分：監(jiān)控主站、通訊鏈路、監(jiān)控終端。 　　監(jiān)控主站是本系統(tǒng)的樞紐，位于局調(diào)度中心，由主工作站、前置機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成。主工作站是調(diào)度員查詢與管理受監(jiān)控配電設(shè)備的窗口，通過(guò)GIS將配電線路與設(shè)備信息與實(shí)際地理位置相對(duì)應(yīng)的顯示在電子地圖上。前置機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)總線與主工作站連接，其安全性通過(guò)監(jiān)控和雙機(jī)備份的方式得到保證。監(jiān)控系統(tǒng)采用orcale 9i數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，能夠容納大量的用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，從而提供了更快和更穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。GIS功能采用的是國(guó)際優(yōu)秀的ArcGIS平臺(tái)。 　　通訊鏈路采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸方式。GPRS（通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)）適用于間斷的、突發(fā)性的或者是頻繁的數(shù)據(jù)傳輸，也適合于偶發(fā)的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦裕瑒偤眠m應(yīng)于配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行及突發(fā)故障的工作狀態(tài)。通過(guò)實(shí)時(shí)在線、高傳輸速率、高可靠性的GPRS技術(shù)，將采集到的海量數(shù)據(jù)完整無(wú)誤的傳輸?shù)奖O(jiān)控主站。根據(jù)目前的通訊需要，系統(tǒng)可以滿足2000個(gè)監(jiān)控點(diǎn)同時(shí)監(jiān)控的需要，在10個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)發(fā)生故障并且頻繁開(kāi)斷的情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)處理完成時(shí)間不會(huì)超過(guò)2s，根據(jù)未來(lái)的發(fā)展可以采用集群的方式，來(lái)滿足更大規(guī)模和更高水平的監(jiān)控需求。 　　監(jiān)控終端位于現(xiàn)場(chǎng)配電設(shè)備端，分為測(cè)量監(jiān)控器與通訊模塊兩部分。測(cè)量監(jiān)控器與配電設(shè)備直接連接，能夠測(cè)量及整定控制配電設(shè)備，可以允許將數(shù)據(jù)就地存儲(chǔ)并保留15～30天，以便于故障的分析。它由COM接口與通訊模塊銜接。這種結(jié)構(gòu)適于電力網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一監(jiān)控及分布式管理。 1.2 系統(tǒng)工作流程 　　本系統(tǒng)的工作流程為：采集－分析－處理三個(gè)過(guò)程。監(jiān)控終端來(lái)完成對(duì)設(shè)備及線路信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳送，監(jiān)控主站對(duì)積累的海量數(shù)據(jù)、線路參數(shù)的變化進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控及故障處理。 　　實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)這些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，借助于GIS對(duì)故障點(diǎn)快速定位（包括對(duì)終端設(shè)備數(shù)據(jù)的主動(dòng)提取和分析）、控制開(kāi)關(guān)隔離故障，甚至控制環(huán)網(wǎng)手拉手開(kāi)關(guān)的動(dòng)作等，降低停電時(shí)間和停電范圍。同時(shí)提供綜合數(shù)據(jù)，為監(jiān)控人員分析線路狀況提供全面的綜合型的信息（包括線路出口詳細(xì)信息，開(kāi)關(guān)的動(dòng)作和動(dòng)作前后的線路詳細(xì)信息，開(kāi)關(guān)邏輯相關(guān)的分析設(shè)備包括變壓器的運(yùn)行信息等），在采用手動(dòng)執(zhí)行方式時(shí)，為方案制定者提供一個(gè)可供參考的隔離故障實(shí)施方案。 　　根據(jù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，形成開(kāi)關(guān)動(dòng)作的定值調(diào)整等方案，提示控制人員采用相應(yīng)的方案保持線路的合理、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。供電負(fù)荷的特點(diǎn)是不同季節(jié)負(fù)荷變化相對(duì)較大，本系統(tǒng)能夠按照經(jīng)驗(yàn)整定值、實(shí)際負(fù)荷情況與季節(jié)性負(fù)荷預(yù)測(cè)情況，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合分析給出的定值調(diào)整方案來(lái)整定開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。 　　根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和當(dāng)前GIS設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行線損理論計(jì)算，利用出口代表日均方根電流法、末端電流法、電量法等都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的線損理論計(jì)算。為生產(chǎn)管理提供理論數(shù)據(jù)依據(jù)。 　　根據(jù)設(shè)備狀況、運(yùn)行數(shù)據(jù)、線損數(shù)據(jù)、GIS地理位置信息綜合分析電網(wǎng)架構(gòu)的合理性，并形成優(yōu)化更改的建議性方案，為電網(wǎng)更安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行提供強(qiáng)大的技術(shù)支持和保障。 1.3 系統(tǒng)功能介紹 　　根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)將系統(tǒng)主要功能模塊分成兩大部分：監(jiān)控主站端功能模塊與監(jiān)控終端功能模塊。監(jiān)控主站端作為GIS數(shù)據(jù)及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示的基本平臺(tái)，主要的功能有：GIS地圖顯示、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢與維護(hù)、遠(yuǎn)程整定控制參數(shù)及權(quán)限管理；而監(jiān)控終端的功能為數(shù)據(jù)采集與通訊、自動(dòng)隔離故障。 　　在設(shè)計(jì)線路監(jiān)控終端設(shè)備的安裝地點(diǎn)時(shí)，主要考慮以下三個(gè)方面：一是負(fù)荷的分布；其次是保護(hù)配合的順序；三為線路的長(zhǎng)短和分支的情況，盡可能做到分支線路故障不引起主干開(kāi)關(guān)動(dòng)作。主干線路故障時(shí)，盡可能做到不引起變電所開(kāi)關(guān)動(dòng)作。因此當(dāng)配電開(kāi)關(guān)控制器監(jiān)測(cè)到線路電流超過(guò)保護(hù)值時(shí)，將啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)措施進(jìn)行分閘。自診斷故障類型，通過(guò)幾次重合閘，對(duì)于瞬時(shí)故障或涌流將故障排除；對(duì)于永久故障，及時(shí)切斷故障電流。同時(shí)，對(duì)于大故障電流引起干線開(kāi)關(guān)動(dòng)作的，在線路分支隔離故障成功之后，受到影響的干路及其他線路會(huì)自動(dòng)恢復(fù)送電。這些動(dòng)作信息實(shí)時(shí)傳送回監(jiān)控主站。 2 基于GIS配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)分析 　　沈北新區(qū)農(nóng)電局通過(guò)“基于GIS的配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”試點(diǎn)的實(shí)施，及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得了道義線、紡校線、開(kāi)發(fā)一及開(kāi)發(fā)二線的配電設(shè)備運(yùn)行的全面信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)，為未來(lái)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的開(kāi)端；實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電線路的故障進(jìn)行快速診斷與自動(dòng)隔離，減少了故障停電范圍，恢復(fù)非故障段供電；使配電網(wǎng)處于安全可靠、經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行狀態(tài)。 　　其提高配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的先進(jìn)管理水平主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 　　故障點(diǎn)快速定位及響應(yīng)：未實(shí)施“基于GIS的配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”之前，故障發(fā)生地點(diǎn)要依靠人工方式進(jìn)行排查。往往會(huì)造成停電范圍大、故障點(diǎn)排查不準(zhǔn)確、搶修時(shí)間長(zhǎng)、工作效率低等現(xiàn)象，進(jìn)而影響供電可靠性。這種情況下做出的決策往往目的性差、時(shí)效性差。本系統(tǒng)實(shí)施后，由于采用了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控終端的開(kāi)關(guān)控制器（重合閘控制器與斷路器控制器）會(huì)迅速動(dòng)作，排除故障；同時(shí)在GIS地理圖與線路拓?fù)鋱D上語(yǔ)音報(bào)警提示故障位置及監(jiān)控終端動(dòng)作信息并渲染線路影響區(qū)域。這樣快速響應(yīng)的機(jī)制，為決策者提供了準(zhǔn)確的故障點(diǎn)與周圍環(huán)境的特征，為搶修工作的進(jìn)行贏得了寶貴的時(shí)間，有效的控制了停電時(shí)間與停電范圍。 　　遠(yuǎn)程整定控制值：實(shí)施的監(jiān)控系統(tǒng)采用的是C/S結(jié)構(gòu)，輔助無(wú)線通訊模塊，可以準(zhǔn)確快捷的遠(yuǎn)程整定控制值。遠(yuǎn)程整定主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在局調(diào)度室即可完成整定，免去現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)節(jié)，并且可以對(duì)線路上多處監(jiān)控裝置進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，體現(xiàn)了時(shí)效性與同時(shí)性；二是在實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)四條配電線路各種參數(shù)變化的基礎(chǔ)上，積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計(jì)、分析線路的變化情況提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。避免了因開(kāi)關(guān)動(dòng)作限流值整定及動(dòng)作順序配合不合理而引起的“誤動(dòng)”，提高了這四條線路的管理水平，保障了線路運(yùn)行的可靠性。 　　為合理規(guī)劃配電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)整合提供平臺(tái)：基于GIS的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，為合理規(guī)劃配電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)整合提供了平臺(tái)。通過(guò)對(duì)配電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)，查詢歷史故障記錄，在GIS環(huán)境下綜合考慮地理環(huán)境、配電網(wǎng)線路分配、供電半徑等各方面因素，從而為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃評(píng)估提供一個(gè)輔助決策的平臺(tái)。 　　目前實(shí)施的“基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”已經(jīng)與全局生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、營(yíng)銷管理系統(tǒng)、計(jì)量管理系統(tǒng)等建立了接口，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的設(shè)備信息與地理信息系統(tǒng)中設(shè)備信息完全一致，所有監(jiān)控設(shè)備取得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)原有的接口為其他的系統(tǒng)提供準(zhǔn)確一致的信息服務(wù)。 　　這樣的接口實(shí)現(xiàn)可以保證沈北新區(qū)農(nóng)電局各個(gè)業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)的信息來(lái)源唯一、準(zhǔn)確、及時(shí)，真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。為實(shí)現(xiàn)全局的綜合業(yè)務(wù)管理奠定良好的基礎(chǔ)。這個(gè)方向也是整個(gè)電力企業(yè)信息化發(fā)展的重要方向。 3 結(jié)束語(yǔ) 　　沈北新區(qū)農(nóng)電局在對(duì)電力網(wǎng)的改造進(jìn)行了技術(shù)探索的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了“基于GIS的配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”，并在紡校線、道義線、開(kāi)發(fā)一線和開(kāi)發(fā)二線共計(jì)四條線路進(jìn)行了監(jiān)控試點(diǎn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中采用了具有測(cè)量監(jiān)控與GPRS無(wú)線傳輸功能的重合器、斷路器（有重合功能）終端等。它是建立在電力地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)故障點(diǎn)邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動(dòng)提取相關(guān)信息的動(dòng)作，對(duì)配電線路的安全可靠運(yùn)行提供保障，進(jìn)一步提高供電可靠性，縮短故障響應(yīng)時(shí)間；實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)的設(shè)置和開(kāi)關(guān)動(dòng)作等設(shè)備關(guān)鍵動(dòng)作的自動(dòng)化區(qū)域控制行為；為配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃提供了全面、準(zhǔn)確、綜合性極強(qiáng)、內(nèi)容豐富的信息。實(shí)踐證明，系統(tǒng)在試點(diǎn)運(yùn)行已經(jīng)取得了初步的成功。