配网自动化与GIS无缝连接

　1.前言

　　中国电力工业经过近十年的飞速发展，年发电量以达１１５７０亿度，完全改变了过去电力供不应求，电网运行频率与电压偏低的现象，全国各大电厂纷纷采用ＤＣＳ系统作为整套机组的单元控制系统，提高了设备运行效率，保障了机组设备的安全可靠运行。

　　但是由于原来我国在电力工业发展过程长期存在着“重发，轻用，不管用”的思想，导致目前城乡用电水平偏低，城乡电网设备陈旧，网架结构薄弱，供电可靠性低，供电容量不足，电压质量不稳等现象。随着我国经济发展和电厂建设，供电矛盾越来越突出，不解决供电矛盾必将严重制约我国经济的进一步发展。

　　为此１９９８年国家电力公司提出了加快城市电网建设改造的意见，目标是提高城市电力网整体供电能力，提高电力网安全运行水平，提高供电可靠性，提高电能质量，降低网损，提高城市电网的自动化水平。

　　因此建设和改造中国城市电力网将是今后几年中国电力工业的主要任务之一。在９０年代中国的一些城市配电网分别以小区，开发区或配电网的一部分作为试点，开展配电自动化工作，取得一定的运行经验，但是由于城市配电网由于发展原因结构复杂，设备繁杂且有些设备相当陈旧，牵涉的方面多，因而难度大，难以做出统一规划。


　　2.城市电网调度自动化的现状

　　调度自动化是从全系统角度为保证电力系统安全，经济，高质量运行而实施的控制手段。调度自动化经历了电话调度，远动ＳＣＡＤＡ，和计算机调度３个阶段。初期调度员通过电话联系，获取现场设备信息，了解电网运行状态，并作出决策，电话调度信息收集速度慢，且无法保证数据正确性和全面性；远动ＳＣＡＤＡ技术的采用，通过计算机系统的遥测、遥信、遥调、遥控，帮助调度员快速准确全面的了解系统运行状态，以便作出正确的决策；近年来随着计算机技术的发展，采用计算机软件根据实时数据直接作出决策，从而缩短调度员决策和操作时间，缩短故障停电时间提高系统运行可靠性。新华控制工程有限公司结合多年来的ＤＣＳ系统生产和开发经验而推出ＸＤＡＭＳ－４００配网自动系统就是属于第三代调度自动化系统。当前的城市调度系统中由于历史原因，三代调度系统并存，同时还有一些有ＭＩＳ和GIS系统，多种系统并存系统维护工作量大，各系统间不能保证数据一直性。如何在配网自动化主站建设过程中与这些系统互联，实现数据和资源的共享，减少系统维护工作人员工作量，是配网自动化主站建设的一个重要方面。


　　3.黄浦小区的配网自动化

　　3．１ 项目概况

　　黄浦小区位于上海市市中心地区，是整个上海的政治、商业、文化中心，其对供电可靠性有着很高的要求。在黄浦小区实现配电自动化对于提高整个地区的供电可靠性水平，满足用户对供电的要求，具有重大影响，本次上海市区供电局选择黄浦小区作为配网自动化的试点，因而其意义尤为深远。

　　此次，新华控制工程有限公司和致达电力联合开发黄浦小区的配网自动化项目，其中新华公司负责配调主站系统的建设。

　　黄浦小区的配调主站在沪东供电所区调，通过光纤以太网与设在河南站的二级主站联结，主站系统通过双以太网将服务器及工作站连接起来，所有静态数据，历史数据等均存放于数据服务器的数据库中，所有工作站可通过双以太网从数据库读取或写入数据，进行数据显示，报表制作及打印，历史数据存放，图形显示，报表及打印功能，同时在主站系统还设有一台GIS接口工作站与GIS系统连接，从GIS系统接收设备数据，转换GIS图形中的对象拓扑连接关系，并转存到配电自动化系统的数据中。

　　3．２DA/DMS与GIS互联的必要性

　　GIS（Geography Information System）地理信息系统是融计算机图形和数据于一体，储存和处理空间信息的技术，它把地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实，图文并茂地输出给用户，满足供电企业设备管理和维护的要求，借助其独有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。在此次黄浦小区项目中，用户原已建设有GIS系统，实现DA/DMS系统与GIS系统的数据资源共享是成功完成整个项目的关键。

　　因为整个配电网是动态系统，根据用户经验，正常情况下其网络设备及结构每天都会有变动，因而GIS的台帐数据每天会更新，而且更新的数据须送给DA/DMS系统；同时GIS中记录的系统网络拓扑结构也必须送给DA/DMS系统，以便做网络拓扑分析计算。因此实现DA/DMS与GIS系统互联，使DA/DMS系统直接根据GIS系统的网络拓扑结构自动生成图形，进行拓扑分析计算；显示设备相关属性，完成设备管理功能；利用GIS的扩展功能－热线投诉（ＴＣＭ）功能，作为DA/DMS的数据补充。

　　3．３ 系统接口

　　在主站系统设有一台网络接口站，GIS系统可通过接口工作站所提供的ＡＰＩ接口从DA/DMS的实时数据库中读取实时数据供GIS显示，同时GIS还可以通过接口工作站以ＯＤＢＣ方式访问DA/DMS历史数据库，在GIS系统中进行历史数据显示。DA/DMS系统通过接口工作站上的ＡＰＩ接口读取GIS系统的网络拓扑关系及设备数据并存入关系数据库，若GIS系统中数据发生变化，则根据GIS在接口工作站上的所置的标志，DA/DMS去读取更新的数据，保证DA/DMS和GIS系统的数据同步，数据的一致性及唯一性。

　　ＤＡ功能模块根据从GIS读取并存储在关系数据库中的网络拓扑关系及实时数据，进行ＤＡ功能计算，图形生成模块也根据关系数据库的网络拓扑关系生成与GIS系统一致的系统接线图。

　　GIS系统对图形及设备属性进行维护，DA/DMS系统只可以读取GIS系统的图形拓扑和设备属性数据，ＤＭＳ系统对实时数据和历史数据进行维护，并提供ＡＰＩ接口供GIS调用。

　　两个系统间调用采用应用程序接口(API)函数方式进行两个系统间的数据通讯。两个系统所提供的接口函数各自以动态连接库的形式存放于接口工作站，供对方系统应用程序的调用。接口工作站由ＤＡ／DMS供货商提供，接口函数为32位API接口。

　　DA／DMS系统向GIS系统提供下列应用程序接口：

　　提供实时数据获取接口函数，由调用方提供设备ID号及属性标识，函数返回相应的属性实时值。


　　历史数据获取接口

　　DA/DMS系统将历史数据以一定时间间隔存放于商用数据库SYBASE中,GIS系统可从接口工作站通过ODBC方式直接调用DMS系统的历史数据库。由DA/DMS供货商提供提供设备ID与属性的对应关系表，供GIS系统检索历史数据库。

　　故障以及操作接口

　　由DA/DMS系统提供两类函数，供GIS系统采用轮询或回调方式获取DMS系统的设备故障或操作员操作情况。

　　GIS系统向DA/DMS系统提供下列应用程序接口：

　　遍历所有设备ID的接口函数。

　　根据1〕所得的设备ID，获取该设备的拓扑连接关系，返回与该设备相连的其他设备ID，供DMS拓扑分析程序用。

　　根据1〕的设备ID，读取设备的静态属性；静态属性包括对象的地理位置，各种设备参数等其他静态属性。

　　GIS系统提供编辑修改标志API函数，DA/DMS系统可以通过调用此函数返回一个标志，从而使DA/DMS系统获取GIS系统是否编辑修改过，若修改过则重复上诉1－3步，更新DMS系统的数据，保证两系统间的数据一致性。

　　实践证明，以上的无缝连接方案可实现数据的跨系统共享，满足数据一致性要求，减少系统维护人员工作量，又充分保护了用户原有的投资。

　　3．４ 接口的完善

　　因为黄浦小区的DA/DMS和GIS系统是分别由两个供应商供货，为保持各自系统独立性，而不能采用真正一体化方案，实现不同系统间的相互渗透，溶和。若DA/DMS系统及GIS系统由同一供货商供货建议采用以下一体化方案。

　　GIS与DA/DMS系统共用同一数据库，关系数据库中存放设备数据动态属性及有关拓扑关系。ＤＡ功能调用关系数据库的拓扑关系和实时数据库中实时数据完成ＤＡ功能计算。图形生成模块直接从GIS的Shape文件中获取图形信息，并转换图形从屏幕上显示出来。GIS系统可直接利用ＳＱＬ访问关系数据库和实时数据库。

　　在一体化方案中，取消了接口工作站，简化数据流程，由于GIS系统，DA/DMS系统共用同一数据库即系统仅用了唯一的数据源，自然满足了数据源唯一的原则。

　　所以DA/DMS，GIS一体化更适用于DA/DMS，GIS均要建设的用户。