摘　要：該文闡述了基于GIS的配電設備運行監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構、工作流程、功能模塊，及其在實際中的應用，提出通過對配電設備進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡運行管理水平。 關鍵詞：配電設備　GIS　監(jiān)控技術 　　為了滿足配電網(wǎng)絡發(fā)展的需要，綜合多年配電網(wǎng)絡監(jiān)控技術應用的經(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)的基礎上，以實現(xiàn)后臺監(jiān)控系統(tǒng)對故障點邏輯相關信息的判斷分析和自動提取相關信息的功能為根本目的，非常符合配電網(wǎng)絡迅速發(fā)展的需要。本文通過闡述“基于GIS的配電網(wǎng)絡設備運行監(jiān)控系統(tǒng)”的系統(tǒng)架構、工作流程、功能模塊，并結合沈北新區(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備監(jiān)控情況，總結出通過對配電設備進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，可以提高配電網(wǎng)絡運行管理水平。 1 基于GIS的配電設備運行監(jiān)控系統(tǒng)的構成 1.1 系統(tǒng)的組成 　　本系統(tǒng)的架構包括三部分：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、前置機與數(shù)據(jù)庫服務器組成。主工作站是調(diào)度員查詢與管理受監(jiān)控配電設備的窗口，通過GIS將配電線路與設備信息與實際地理位置相對應的顯示在電子地圖上。前置機與數(shù)據(jù)庫服務器通過數(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）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應于配電網(wǎng)絡穩(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，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個開關同時發(fā)生故障并且頻繁開斷的情況下，系統(tǒng)的響應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)控器與配電設備直接連接，能夠測量及整定控制配電設備，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。這種結構適于電力網(wǎng)絡的統(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)的變化進行分析，進而對配電網(wǎng)絡進行監(jiān)控及故障處理。 　　實時采集設備運行參數(shù)。根據(jù)這些采集的數(shù)據(jù)進行分析，借助于GIS對故障點快速定位（包括對終端設備數(shù)據(jù)的主動提取和分析）、控制開關隔離故障，甚至控制環(huán)網(wǎng)手拉手開關的動作等，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（包括線路出口詳細信息，開關的動作和動作前后的線路詳細信息，開關邏輯相關的分析設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，形成開關動作的定值調(diào)整等方案，提示控制人員采用相應的方案保持線路的合理、經(jīng)濟、可靠運行。供電負荷的特點是不同季節(jié)負荷變化相對較大，本系統(tǒng)能夠按照經(jīng)驗整定值、實際負荷情況與季節(jié)性負荷預測情況，由實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相結合分析給出的定值調(diào)整方案來整定開關的控制信號。 　　根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和當前GIS設備的現(xiàn)狀進行線損理論計算，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)濟可靠地運行提供強大的技術支持和保障。 1.3 系統(tǒng)功能介紹 　　根據(jù)系統(tǒng)架構將系統(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、遠程整定控制參數(shù)及權限管理；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。 　　在設計線路監(jiān)控終端設備的安裝地點時，主要考慮以下三個方面：一是負荷的分布；其次是保護配合的順序；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動作。主干線路故障時，盡可能做到不引起變電所開關動作。因此當配電開關控制器監(jiān)測到線路電流超過保護值時，將啟動相應的保護措施進行分閘。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的配電設備運行監(jiān)控系統(tǒng)”試點的實施，及時、準確地獲得了道義線、紡校線、開發(fā)一及開發(fā)二線的配電設備運行的全面信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享的基礎，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行快速診斷與自動隔離，減少了故障停電范圍，恢復非故障段供電；使配電網(wǎng)處于安全可靠、經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)的運行狀態(tài)。 　　其提高配電網(wǎng)絡設備的先進管理水平主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 　　故障點快速定位及響應：未實施“基于GIS的配電設備運行監(jiān)控系統(tǒng)”之前，故障發(fā)生地點要依靠人工方式進行排查。往往會造成停電范圍大、故障點排查不準確、搶修時間長、工作效率低等現(xiàn)象，進而影響供電可靠性。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地理圖與線路拓撲圖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。這樣快速響應的機制，為決策者提供了準確的故障點與周圍環(huán)境的特征，為搶修工作的進行贏得了寶貴的時間，有效的控制了停電時間與停電范圍。 　　遠程整定控制值：實施的監(jiān)控系統(tǒng)采用的是C/S結構，輔助無線通訊模塊，可以準確快捷的遠程整定控制值。遠程整定主要體現(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)變化的基礎上，積累了大量的基礎數(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。避免了因開關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。通過對配電設備的實時監(jiān)控，可以實時掌握配電網(wǎng)絡的運行參數(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)絡設備運行監(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)控的設備信息與地理信息系統(tǒng)中設備信息完全一致，所有監(jiān)控設備取得的監(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)提供準確一致的信息服務。 　　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)務管理信息系統(tǒng)的信息來源唯一、準確、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)務管理奠定良好的基礎。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 結束語 　　沈北新區(qū)農(nóng)電局在對電力網(wǎng)的改造進行了技術探索的基礎上，開發(fā)了“基于GIS的配電網(wǎng)設備運行監(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行了監(jiān)控試點。在整個設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)的基礎上，實現(xiàn)了后臺監(jiān)控系統(tǒng)對故障點邏輯相關信息的判斷分析和自動提取相關信息的動作，對配電線路的安全可靠運行提供保障，進一步提高供電可靠性，縮短故障響應時間；實現(xiàn)了遠程設備參數(shù)的設置和開關動作等設備關鍵動作的自動化區(qū)域控制行為；為配電網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行設計規(guī)劃提供了全面、準確、綜合性極強、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。