摘　要：該文闡述了基于GIS的配電設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、工作流程、功能模塊，及其在實際中的應(yīng)用，提出通過對配電設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡(luò)運行管理水平。 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，沈陽市沈北新區(qū)農(nóng)電局提出并開發(fā)了“基于GIS的配電網(wǎng)設(shè)備運行監(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，以實現(xiàn)后臺監(jiān)控系統(tǒng)對故障點邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動提取相關(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。本文通過闡述“基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行監(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、開發(fā)一線和開發(fā)二線四條線路配電設(shè)備監(jiān)控情況，總結(jié)出通過對配電設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡(luò)運行管理水平。 1 基于GIS的配電設(shè)備運行監(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GIS將配電線路與設(shè)備信息與實際地理位置相對應(yīng)的顯示在電子地圖上。前置機(jī)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過數(shù)據(jù)總線與主工作站連接，其安全性通過監(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)庫平臺，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)定的運行環(huán)境。GIS功能采用的是國際優(yōu)秀的ArcGIS平臺。 　　通訊鏈路采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸方式。GPRS（通用分組無線業(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)定運行及突發(fā)故障的工作狀態(tài)。通過實時在線、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個監(jiān)控點同時監(jiān)控的需要，在10個開關(guān)同時發(fā)生故障并且頻繁開斷的情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)處理完成時間不會超過2s，根據(jù)未來的發(fā)展可以采用集群的方式，來滿足更大規(guī)模和更高水平的監(jiān)控需求。 　　監(jiān)控終端位于現(xiàn)場配電設(shè)備端，分為測量監(jiān)控器與通訊模塊兩部分。測量監(jiān)控器與配電設(shè)備直接連接，能夠測量及整定控制配電設(shè)備，可以允許將數(shù)據(jù)就地存儲并保留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－處理三個過程。監(jiān)控終端來完成對設(shè)備及線路信息數(shù)據(jù)的實時采集與傳送，監(jiān)控主站對積累的海量數(shù)據(jù)、線路參數(shù)的變化進(jìn)行分析，進(jìn)而對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控及故障處理。 　　實時采集設(shè)備運行參數(shù)。根據(jù)這些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，借助于GIS對故障點快速定位（包括對終端設(shè)備數(shù)據(jù)的主動提取和分析）、控制開關(guān)隔離故障，甚至控制環(huán)網(wǎng)手拉手開關(guān)的動作等，降低停電時間和停電范圍。同時提供綜合數(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，開關(guān)的動作和動作前后的線路詳細(xì)信息，開關(guān)邏輯相關(guān)的分析設(shè)備包括變壓器的運行信息等），在采用手動執(zhí)行方式時，為方案制定者提供一個可供參考的隔離故障實施方案。 　　根據(jù)對歷史數(shù)據(jù)的分析，形成開關(guān)動作的定值調(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)、可靠運行。供電負(fù)荷的特點是不同季節(jié)負(fù)荷變化相對較大，本系統(tǒng)能夠按照經(jīng)驗整定值、實際負(fù)荷情況與季節(jié)性負(fù)荷預(yù)測情況，由實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合分析給出的定值調(diào)整方案來整定開關(guān)的控制信號。 　　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)行實時在線的線損理論計算。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)控數(shù)據(jù)顯示的基本平臺，主要的功能有：GIS地圖顯示、監(jiān)控數(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、自動隔離故障。 　　在設(shè)計線路監(jiān)控終端設(shè)備的安裝地點時，主要考慮以下三個方面：一是負(fù)荷的分布；其次是保護(hù)配合的順序；三為線路的長短和分支的情況，盡可能做到分支線路故障不引起主干開關(guān)動作。主干線路故障時，盡可能做到不引起變電所開關(guān)動作。因此當(dāng)配電開關(guān)控制器監(jiān)測到線路電流超過保護(hù)值時，將啟動相應(yīng)的保護(hù)措施進(jìn)行分閘。自診斷故障類型，通過幾次重合閘，對于瞬時故障或涌流將故障排除；對于永久故障，及時切斷故障電流。同時，對于大故障電流引起干線開關(guān)動作的，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自動恢復(fù)送電。這些動作信息實時傳送回監(jiān)控主站。 2 基于GIS配電設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)的特點分析 　　沈北新區(qū)農(nóng)電局通過“基于GIS的配電設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)”試點的實施，及時、準(zhǔn)確地獲得了道義線、紡校線、開發(fā)一及開發(fā)二線的配電設(shè)備運行的全面信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)，為未來系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的開端；實現(xiàn)了對配電線路的故障進(jìn)行快速診斷與自動隔離，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)在以下幾個方面： 　　故障點快速定位及響應(yīng)：未實施“基于GIS的配電設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)”之前，故障發(fā)生地點要依靠人工方式進(jìn)行排查。往往會造成停電范圍大、故障點排查不準(zhǔn)確、搶修時間長、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、時效性差。本系統(tǒng)實施后，由于采用了實時監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控終端的開關(guān)控制器（重合閘控制器與斷路器控制器）會迅速動作，排除故障；同時在GIS地理圖與線路拓?fù)鋱D上語音報警提示故障位置及監(jiān)控終端動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)行贏得了寶貴的時間，有效的控制了停電時間與停電范圍。 　　遠(yuǎn)程整定控制值：實施的監(jiān)控系統(tǒng)采用的是C/S結(jié)構(gòu)，輔助無線通訊模塊，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)在兩個方面：一是在局調(diào)度室即可完成整定，免去現(xiàn)場的環(huán)節(jié)，并且可以對線路上多處監(jiān)控裝置進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，體現(xiàn)了時效性與同時性；二是在實時在線監(jiān)測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、分析線路的變化情況提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。避免了因開關(guān)動作限流值整定及動作順序配合不合理而引起的“誤動”，提高了這四條線路的管理水平，保障了線路運行的可靠性。 　　為合理規(guī)劃配電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)整合提供平臺：基于GIS的實時監(jiān)控系統(tǒng)的實施，為合理規(guī)劃配電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)整合提供了平臺。通過對配電設(shè)備的實時監(jiān)控，可以實時掌握配電網(wǎng)絡(luò)的運行參數(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)劃評估提供一個輔助決策的平臺。 　　目前實施的“基于GIS的配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)”已經(jīng)與全局生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、計量管理系統(tǒng)等建立了接口，實現(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)控數(shù)據(jù)都可以通過地理信息系統(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)。 　　這樣的接口實現(xiàn)可以保證沈北新區(qū)農(nóng)電局各個業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)的信息來源唯一、準(zhǔn)確、及時，真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。為實現(xiàn)全局的綜合業(yè)務(wù)管理奠定良好的基礎(chǔ)。這個方向也是整個電力企業(yè)信息化發(fā)展的重要方向。 3 結(jié)束語 　　沈北新區(qū)農(nóng)電局在對電力網(wǎng)的改造進(jìn)行了技術(shù)探索的基礎(chǔ)上，開發(fā)了“基于GIS的配電網(wǎng)設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)”，并在紡校線、道義線、開發(fā)一線和開發(fā)二線共計四條線路進(jìn)行了監(jiān)控試點。在整個設(shè)計中采用了具有測量監(jiān)控與GPRS無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，實現(xiàn)了后臺監(jiān)控系統(tǒng)對故障點邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動提取相關(guān)信息的動作，對配電線路的安全可靠運行提供保障，進(jìn)一步提高供電可靠性，縮短故障響應(yīng)時間；實現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)的設(shè)置和開關(guān)動作等設(shè)備關(guān)鍵動作的自動化區(qū)域控制行為；為配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運行設(shè)計規(guī)劃提供了全面、準(zhǔn)確、綜合性極強(qiáng)、內(nèi)容豐富的信息。實踐證明，系統(tǒng)在試點運行已經(jīng)取得了初步的成功。