城市电力ＧＩＳ系统多源空间数据库体系设计与集成应用探讨 杨 润１ 樊永涛１ 陈雅芳２赵文皓２ （１厦门亿力吉奥信息科技有限公司 福建２厦门理工学院计算机与信息工程学院福建厦门 ３６１００８ 厦门 ３６１０００） 摘 要：在应用需求与技术进步的双重驱动下．通过对现有文献阅读与电力ＧＩＳ企业的调 研，总结出电力ＧＩＳ功能扩展需求的多源空间数据库的内容体系、获取与集成方法以及应用前 景。希望为低成本、高效便捷获取电力ＧＩＳ建设及扩展所需的宝贵数据资源提供思路。 关键词：电网；ＧＩＳ；空间数据库；多源数据；集成 中图分类号：ＴＭ７１ 据国家《电力行业”十 一文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５—２２７２．２０１３．０５．０７２ 所在区域的污秽等级．选择合适的 外绝缘爬电比距．使污闪事故率降 低到电力系统安全经济送电可以 接受的程度．让国民经济损失降低 到最少 污染源数据：它生成的污源图 量数据、污染源数据及污区数据。 线路数据：是指线路的基本信 息．包括线路的起始点和终止点及 其坐标、线路长度、线路的杆塔组 成、线路的管理单位、线路的电压 等级、线路的污染级别、线路的投 产日期等 其中起始点和终止点的 坐标以及线路长度由外业人员通 过手持ＧＰＳ在现场采集获取．线路 五”计划及２０２０年发展规划》， 到２０２０年发电装机容量达到９．５ 亿千瓦．将是世界上新发电能力增 长最快的国家和地区之一 电网规 模日益扩大．电力设备越来越复 杂，稳定可靠性要求提高．采用空 层与盐密测量数据生成的盐密测 量图层进行叠加分析．可以得到污 区图。 间信息技术进行电力实施的信息 管理、更新以及服务而产生的电力 ＧＩＳ便应运而生 随着电力ＧＩＳ业 务功能的不断扩展．对数据的多源 化需求成为一种必然 随着ＧＩＳ的 可直接用手持终端上的电子地图 进行杆塔的连接绘制和编辑 杆塔信息：包括杆塔的坐标、 杆塔的类型、杆塔的污染等级、杆 塔的水平和垂直档距、杆塔的转角 度数、杆塔的电压等级等。通过 ＧＰＳ手持设备采集杆塔坐标信息 污区数据：包括污区的面积、 污区的所属区域、污区等级等。电 力污区数据的获取是制作电力污 区分布图的前提 污区分布图是电 力输变电线路和发变电站电磁外 绝缘因环境的污秽对其外绝缘强 度影响程度的区划图 污区分布图 在预防发生大面积污闪、确保电网 安全稳定运行中具有重要作用。 发展与部门的数据采集与分 析紧密相关。如何高效、便捷集成 国土、气象等部门所采集的上述公 益性空间数据是促进电力ＧＩＳ系 统可持续发展的重要课题 在应用 需求与技术进步的双重驱动下．笔 者通过对现有文献阅读与电力ＧＩＳ 企业的现场调研．总结出电力ＧＩＳ 并记录杆塔塔牌上的属性信息。 变配电站数据：包括变配电站 的坐标、变配电站的电压等级、变 配电站的投运Ｅｔ期、变配电站的污 染等级、变配电站的污源等。利用 ＧＰＳ手持设备采集并记录变配电 ２国土数据的集成与应用 国土数据内容覆盖基础地理 空间信息、基础地质信息、矿产资 功能扩展需求的多源空间数据库 的内容体系、获取与集成方法以及 应用前景。希望为低成本、高效便 捷获取电力ＧＩＳ建设及扩展所需 站坐标．投运Ｅｔ期等属性可咨询变 配电站工作人员或阅读该变配电 站说明 源信息、土地资源信息和海洋资源 信息等四大类．是国家自然资源和 的宝贵数据资源提供思路的借鉴。 地理基础信息资源的重要组成部 分．也是信息资源建设的基础。 由于国土资源数据多源、异构 电力专业数据的内容与获取 电力专业数据包括线路数据、 杆塔数据、变配电站数据、盐密测 收稿日期：２０１３—０３—１５ 盐密测量数据：它的获取要利 用ＨＴＹＭ—Ｈ智能电导盐密测试仪 对变电所的外绝缘设备进行盐密 度测试 根据所测得的盐密度确定 的特点．如何整合和集成这些数量 大、形式多样，量纲不一，即有定量 １７６科技创业月刊２０１３年第５期 城市电力ＧＩＳ系统多源空间数据库体系设计与集成应用探讨 又有定性的数据．建立各类国土资 示．使指挥人员可以监视台风的变 化并能够查询风圈范围内的关键 有市级、区县级等行政区域的雷电 参数。并生成相图表。线路雷电统 源数据库．是国土资源信息系统建 设的基础 各类国土资源数据作为 数据源是先于整合的数据库存在 的．就可能有着多种不同形式的、 设备 系统提供基于ＧＩＳ的电力气 象站、标准气象站和地方气象站的 计．是统计所有线路走廊的落雷信 息．可以根据组合选择多条线路进 行横向的对比分析．也可以统计单 实时信息展示 该系统还提供针对 各种频发灾害的专题图服务 通过 分散的、的数据源，在确定了 数据库的概念体系结构之后．数据 的整合和集成过程是构建大型数 据库最困难的部分 从数据整合和集成的过程和 内容来讲．包括了数据提取、数据 条线路的各分段的雷电情况：④雷 电专题图 在电网图上叠加展现落 矢量融合技术。实现了地理信息、 电息、灾害分布信息的无缝叠 加．并在图形分析的基础上对各种 雷密度、落雷１３等的雷电分布图。 采用网格平移算法．根据不同的等 级进行着色．并进行平滑处理，宏 观上分析落雷密度和落雷１３的整 灾害提供实时预警信息 台风在洋面上形成．ＧＤＰＲＳ弹 转换、数据清理、数据装载四个阶 段．不同系统的数据库之间还存在 着异构数据集成的问题 根据各类 国土数据结构复杂、数据存储样式 多样、数据分布广泛等显著特点， 针对这些特点在国土数据集成共 享中需要注意标准化、数据交换和 互操作以及元数据三方面的问题。 从相关信息源中有选择地采集、抽 取有关数据并集成到数据库中．利 用不同的工具和方法将不同数据 格式转换成与目标数据库表结构 相同的数据．并通过一致性校验等 清理手段对数据进行进一步处理． 清除数据的不一致通过性．最后装 载到目标数据库中．完成国土数据 的集成 国土数据在电力ＧＩＳ中起着 不可忽视的重要作用．在很大的程 度上影响甚至决定了电力网的分 布及建设 例如根据地势、等高线 和人口密度分布等数据确定变配 电站的选址、根据建筑物、居民点 和人口密度分布等数据进行电量 需求的分析等等都是国土数据在 电力行业中的充分应用 ３灾害数据的集成与应用 ３．１台风灾害ＧＩＳ应用 厦门亿力吉奥公司的ＧＤＰＲＳ （电网综合防灾减灾系统）系统对 灾害进行研究．以产生分布图、预 警模型、预想事故集、治理措施等 研究成果 系统将台风以图形方式 展示在ＧＩＳ地图上．实现了对台风 路径、风速、风圈、强度的准实时展 出了黄色台风警报．并开始紧密关 体情况；⑤雷击跳闸。将线路跳闸 注“圣帕”动向 系统自动向全体员 和线路区间落雷关联进行分析 对 工发送预警信息并随时自测台风 每一个具体的跳闸事件．关联雷 距离、确定相对预案。台风登陆时． 电，进行事件、地点、录波点的三维 ＧＤＰＲＳ及时做出反馈．查出所到区 结合分析．实现线路跳闸点杆塔和 域影响的设备并立即发出信息．同 雷电的双向定位：并针对线路进行 时对台风中心对电网的影响做定 落雷１３、落雷密度两种统计方式的 位分析，辅助应急指挥、提供物资 跳闸率指标计算．分析线路的整体 及人员调度信息．提供后勤保障信 雷击跳闸情况．可延伸到汇总统计 息．辅助灾后抢修工作。另外，系统 所属局、电压等级等同种类型的线 中所存有的输电线路分布图、二维 路跳闸率指标 平面地图和三维场景图．能反馈出 现场情况的信息及图片．而这些将 ４交通数据的集成与应用 通过系统发送给相关人员 抗灾抢 电力工业是基础产业．充足可 险中．ＧＤＰＲＳ作为信息化指挥平 靠的电力供应是国民经济和社会 台．发挥了应有的作用．显示出了 发展的基础。而当今，地震、雪灾、 其四统一原则的优势：统一领导、 洪涝等严重自然债还以及电力生 统一规划、统一标准和统一组织实 产重特大事故．通过一系列连锁反 施。有了各种资源共享．提高了信 映．可引发大规模停电事故甚至电 息查询速度：有了统一的图形化管 网瓦解．极大地影响了人们的生活 理和信息发布。使得电网调度、防 和公司正常生产经营秩序．其设计 灾减灾工作安排更为直观，便捷： 时间长、空间广．需要调动和协调 有了统一的领导．各项工作得以有 电力公司各级部门和单位．统一领 条不紊地顺利完成 导，快速响应，积极行动。及时有效 ３．２雷电信息综合分析系统 地开展救援、抢险与处置、电力供 厦门亿力吉奥公司的ＴＩＣＡＳ 应恢复等工作。因此．建立健全有 （雷电信息综合分析系统）系统针 效的供电抢修机制、建设完善的交 对雷电灾害提供了以下五个服务： 通信息系统，正确、有效和快速地 ①雷电定位查询。针对区域范围内 处置和应对电力突发事件．确保电 的实时和历史雷电．按所属行政区 力安全，是促进社会和谐、人民安 域及时间区域查询．实现雷电图数 居乐业的重要保障．对维护国家安 结合的分析展现；②线路定位查 全、社会稳定和人民生命财产安全 询 查询线路特定半径走廊带的雷 具有十分重要的意义 电．根据雷电发生的时间范围和线 近年来为了解决各类交通问 路的走廊带宽度来分析线路的雷 题．各个城市陆续建设了各种交通 电分布：③雷电统计。统计全省所 （下转第１８０页） ＰｆＯＮＥＥＲＩＮＧ ＷｆＴＨ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＯＮＴＨＬＹ ＮＯ．５ ２０１ ３ １７７ 不同类型混凝土冻融循环试验分析 土．相对动弹性模量下降速率较其 他两种试件要快很多 试件表面可 很快出现剥蚀的现象．质量损失率 表２给出了不同冻融循环后各试件相对动弹性模量与质量损失率的数值 窜 ∞ｇｏｌ ｓ！誉０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ 也很快从负值转变为正值 ４．３水胶比 唧 ㈣ ｌ詈 ㈣ 从表２可以看出：随着冻融循 环次数的增加．混凝土的相对动弹 模数与质量损失率也相应的增加。 经过观察对于相同的冻融次数． 水胶比越大．混凝土的相对动弹模 数与质量损失率也越大 这是因为 水胶比越大．混凝土中可冻水的含 量越多．混凝土的冻结速度越快； 同时水胶 ５结论 从观察试验的现象、分析表２ 的数据以及图１、图２曲线的规律， 可以从中得出一些结论： （１ 从试验数据分析可以得 试块的质量都呈现．说明混凝土试 件表面完好没有出现剥蚀的现象。 随着冻融循环次数的增加．各试件 的质量损失率开始陆续出现正增 长．其中自密实混凝土出现的最 早．说明白密实混凝土试块表面最 早开始剥蚀．质量减小．造成其质 量损失率增大。轻骨料混凝土最后 出．相对动弹性模量下降速度越 快．混凝土的抗冻性越差，试块表 面剥蚀越严重：冻 融循环次数越高． 混凝土试块冻害程 度越严重：当冻融 出现正值．说明轻骨料混凝土的抗 冻性较好。 参考文献 １ 李金平，盛煜，丑亚玲．混凝土冻融破 坏研究现状［Ｊ］．路基基础，２００７（３） ２姚武．纤维混凝土的低温性能和冻融 循环次数相同的情 况下．自密实混凝 土的破坏程度最严 重．轻骨料混凝土 抗冻性最好 ０ ５。 １０ｏ １５０ ２００ ２５０ ３０Ｑ 损伤机理研究［Ｊ］．冰川冻土，２００５（８） ３施士升．冻融循环对混凝土力学性能 的影响［Ｊ］．土木工程学报，１９９７（４） （２）从图２可 （责任编辑何丽） ｃｙｄｅ－ｉｎｄ￣ 以看出．在数小于 图２质量损失率与冻融循环次数的曲线关系 ５０的时候．混凝土 首当其冲要解决的问题。 参考文献 ｆ上接第１７７页） 信息系统．由于这些交通信息系统 的开发平台、运行环境、数据类型 及存储方式等不尽相同．各个系统 目前基本上都是孤立运行的．交通 信息无法实现共享．构成了分布式 的异构交通数据源。目前．实现交 相关电力线路信息、变压器信息， 并在地图的相关位置加以显示。在 确定报障单位相关信息后，通过 ＧＰＳ全球定位系统快速确定距离 １ 景贵飞．地理信息微观经济分析［Ｍ］． 北京：电子工业出版社．２００８ 保障单位最近的空闲抢修车辆，再 利用交通数据信息查询最短抢修 路径．在最短时间内完成抢修任 务。保证电力系统的正常工作。 ２刘太光．张爱武．毕天平．基于ＷｅｂＧＩＳ 的省级土地利用数据共享与发布技 术应用研究［Ｊ］．安徽农业科学，２００８ （１６） 通信息系统间的数据共享和信息 交换是研究的热点问题。废弃遗留 系统．重新设计并实现孤立的交通 ３高梅．张文华．接连淑．ＷｅｂＧＩＳ技术在 ５结语 ＧＩＳ在电力系统中的应用虽然 气象科研数据共享系统中的应用尝 信息系统间整体的协同工作。显然 过于浪费，也不实际。因此，必须在 充分利用原有交通信息系统的基 试［Ｊ］．应用气象学报，２００４（１５） ４徐勇．钟珞，曹皓等．防震减灾ＷｅｂＧＩＳ 体系及其空间数据共享研究『Ｊ１．武汉 历史不长．但是在电力生产和管理 上已经发挥了重要作用．并且１３后 理工大学学报，２００６（１０） ５万晓会．基于Ｗｅｂ服务的林业ＧＩＳ数 据共享技术研究与应用『Ｄ］．长沙：中 础上构建一个强大的集成多源分 布异构系统的交通信息平台．将原 有的多源异构交通信息系统进行 有效集成．以实现交通数据在电力 ＧＩＳ中的应用 通过电力ＧＩＳ系统快速确定 报障单位的具体位置．获取其附近 １８０科技创业月刊２０１３年第５期 将会更依赖于采用空间信息技术 进行电力实施的信息管理、更新以 及服务而产生的电力ＧＩＳ．对构建 电力ＧＩＳ的各类空间数据集的需 求也更迫切。因此找出能低成本、 高效便捷获取电力ＧＩＳ建设及扩 展所需的宝贵数据资源的方法是 南林业科技大学．２００６ ６ 江南．施晶晶．吕恒．基于ＷｅｂＧＩＳ技 术的湖泊信息资源共享［Ｊ］．地理学 报，２００２（７） （责任编辑高平）
