在线监测系统中GIS技术的开发与应用

张连芹，陈昊

（江苏省电力公司检修分公司，江苏 南京 211102）

在线监测系统中GIS技术的开发与应用

张连芹，陈昊

（江苏省电力公司检修分公司，江苏 南京 211102）

传统输电系统的故障分析以及系统状态监测的形式一般是图纸、报表等，缺乏直观性。在智能电网的概念普及之后，电网的智能化数字化备受重视。将GIS（地理信息系统）技术应用于输电线路的在线监测系统，能够使系统的网架拓扑结构、线路的地理信息以及实时状态信息图文并茂地反映在GIS平台上，可以实现输电系统的数字化智能化设计。目前有关GIS技术在电力系统应用的文献大都概要描述整个系统的架构及功能［1-3］，文献［4］描述GIS空间数据库的建立，文献［5-8］简要介绍了GIS在电气设备信息管理系统中的应用以及在配电网调度中的应用，但是基于GIS平台，对反映真实输电系统的GIS地图进行分析处理以及GIS数据库实时更新的资料较少。

本文基于GIS技术在输电线路状态监测系统中的应用，该系统不仅可以反应输电网路拓扑结构和实时运行状态信息，而且可以实时的显示电网发生的故障如单相短路故障、相间短路故障等，使得运行维护人员能够直观地进行故障地理位置定位［9-14］。本文具体介绍开发应用GIS技术的过程，主要包括地图转换与加载、地图分析处理（渲染、分层显示及仿射等）、GIS地图数据库的实时更新程序开发、地图web发布等。

1 输电线路状态监测系统GIS桌面应用开发

采用ArcGIS搭建GIS开发平台，ArcGIS是Esri公司的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力。本文所用到的GIS产品有：桌面GIS——ArcInfo desktop拓展模块、基于AO的软件开发工具——ArcGIS Engine、服务器GIS——ArcGISServer。所使用的开发语言工具为VB6.0，其具有良好的用户开发界面，且具有强大的数据库设计工具，在VB6.0环境下，结合ADO可方便地实现访问、操作Oracle数据库。GIS桌面应用开发框架如图1所示，主要包括GIS地图的编辑、GIS地图属性表实时更新程序开发以及GIS地图的web发布工作。

图1 输电系统GIS技术开发整体框架Fig.1O verall framework of the development of GIS in the transmission system

1.1 图层加载

ArcInfo desktop可以直接加载供电公司提供的CAD输电系统地图，但是不能对其进行分析编辑，因此可以利用ArcGIS桌面应用程序ArcCatalog中的工具——feature class to feature class将CAD图进行格式转换，即将地图文件从dwg格式转换成Personal Geodatabase格式，然后将转换好的地图加载到ArcMap中。本文以某地500 kV输电线路走廊图为例进行说明，该线路含48个杆塔、3条线路。具体信息见表1。

表1 某地500 kV输电线路走廊地图信息Tab.1 Information of map for some 500 kV transmission lines

下面对加载的地图进行编辑操作。

1.2 图层编辑分析

1.2.1 添加属性信息

GIS地图由点线面及注释组成，地图包含多个图层，每个图层包含2种信息：描述地理要素空间位置和形状的空间信息和描述地理要素的属性信息。要获得正确的空间信息，必须先确定地图坐标系。同时，要给地图添加有关输电线路的具体信息，这些具体信息存储在地图的属性表中［9-14］。属性表结构如表2所示。告警信息属性字段的添加是整个设计的基础。

表2 属性表存储结构Tab.2 Storage structure of the attribute table

1.2.2 图层渲染

在ArcInfo Desktop中对加载的地图进行渲染，所谓渲染就是对地图图标进行加工，使其模拟仿真实际的输电系统，如线路符号化和杆塔符号化。对于杆塔层的渲染，利用综合告警字段值进行分类符号化。设定在综合告警字段值为1时显示为告警，0时为正常运行状态。对于线路的渲染，可以利用着色和线路宽度将实际3条输电线路区别显示。渲染结果如图2和图3所示。红色杆塔表示此杆塔有告警。

图2 输电系统图层渲染前显示图Fig.2 The map of the transmission line before being rendered

1.2.3 设置图层分层显示

由于输电线路的长度一般较长，线路上的杆塔分布较密，当在地图上显示整个输电系统时，希望可以先显示线路整体效果，对于杆塔图层及线路细节部分暂不显示，然后随着图层比例的放大依次显示细节部分。基于思路提出的分层（3层）显示策略：第一层，在小比例尺下，只显示3条输电线路及背景；第二层，当放大到一定比例尺时，显示输电线路上的杆塔；第三层，当比例再次增加时，显示细节图，直观反映输电线路周围的环境信息，丰富输电线路的显示信息。根据显示效果的需要，对不同的图层设置不同的可视比例，对输电线路进行3层显示。如图4—图6所示为图层分层显示效果图。

图3 输电系统图层渲染后显示图Fig.3 The map of the transmission line after being rendered

图4 第一层图层分层显示效果图Fig.4 Effect drawing of the display dependent on the first layer

图5 第二层图层分层显示效果图Fig.5 Effect drawing of the display dependent on the second layer

图6 第三层图层分层显示效果图Fig.6 Effect drawing of the display dependent on the third layer

1.2.4 图层仿射合成

由于所提供电子地图只包含输电走廊地图，不包括背景图，因此需要将输电走廊图与背景图进行合成，直观反映输电线路在系统地图中的相对位置。在ArcGIS中可以利用Spatial Adjustment工具进行空间校正。通过地图仿射实现输电走廊地图与当地地图的合成。图7、图8是图层仿射的过程。

图7 输电线路图Fig.7 The map of the transmission line

图8 某地地图Fig.8 The map of the some transmission line

1.3 GIS地图信息实时更新程序开发

输电系统时时变化，包括系统拓扑结构变化、设备的增减、系统运行状态实时变化。因此GIS平台必须具备与实际输电系统同步的功能。其中一个重要的应用是当杆塔上的监测设备检测到杆塔和线路状态有异常情况时，如杆塔倾斜度超出正常范围，导线温度较高等，GIS平台必须以直观的方式将相应的告警显示在地图上，供值班人员及时并直观地观测故障点的位置，通过点击故障点了解具体的故障信息，并做出相应处理，若故障等级较低，可以暂不进行处理，若等级较高时，则进行现场抢修。

装设在杆塔上的终端单元检测输电系统运行状态，并且通过互联网上传到服务器。GIS地图上显示的系统状态信息与oracle库的实时数据同步，即实现oracle数据库信息传递到GIS平台，对GIS属性表实时更新，如图9所示。

图9 GIS地图信息实时更新程序功能示意图Fig.9 Scheme of the program function to refresh thereal-time map information

本文通过杆塔所在线路号transmissionline及杆塔号equipment实现杆塔定位。利用ArcGIS提供的基于AO的软件开发工具ArcGIS Engine，在VB6.0平台上开发数据更新程序。为增强程序的独立性、可读性和易移植性，将杆塔属性信息的更新程序封装成dll（动态链接库）工程文件，形成相对独立的层次，并拥有自己独立的命名空间，方便用于其他数据库平台。程序设计流程图如图10所示。

图10 程序流程图Fig.10 Flow chart of the program

关键步骤一：oracle数据库操作程序，使用ADO组件访问oracle数据库。

关键步骤二：SQL语句查询实时告警语句。

关键步骤三：更新告警信息字段值，其中rs（0）. Value和rs（1）.Value分别为线路名和杆塔名。

If rs（0）.Value=pFeature2.Value（5）Then

If rs（1）.Value=pFeature2.Value（6）Then

namestr=rs（2）.Value

m=pfields2.FindField（namestr）

pFeature2.Value（m）=rs（3）.Value

pFeatureCursor2.UpdateFeature pFeature2

2 输电线路状态监测系统WebGIS开发

为实现空间数据的共享和互操作，方便用户对输电系统状态的在线监测，客户只需通过web网页访问在线监测系统，这种基于B/S结构，通过互联网对地理空间数据进行发布、应用和管理的技术称为WebGIS技术。部署ArcGIS Server java发布环境，发布GIS服务器端的地图，用JavaScript API编写网页代码增加WebGIS的功能，如显示线路和杆塔信息、定位线路等；在Myeclipse开发平台中调用GIS网页程序将WebGIS地图集成到在线监测系统网页中，使故障信息显示在地图下方，并可以通过点击故障信息，进行相关的处理。目前WebGIS地图所实现的功能有：按比例放大/缩小地图，分层显示；线路台账信息查询及定位；杆塔台账信息及实时告警；以及与整个监测系统平台的整合，实现故障信息的定位、实时显示与在线处理。

3 结语

本文利用ArcGIS桌面产品开发输电线路状态监测系统GIS平台，对GIS地图进行渲染、分层显示和告警显示等功能。在VB6.0环境中使用ArcGIS提供的AO组件开发程序，实时更新GIS地图告警信息。利用ArcGIS Server发布输电系统地图，使用户实现基于B/S结构的浏览器操作，网页操作功能包括分层显示、查询杆塔和线路台账信息和告警情况等。在Myeclipse开发平台中调用GIS网页程序将WebGIS地图集成到在线监测系统网页中。抢修故障的最短路径分析对于输电线路检修部门而言有着重要的指导意义的，下一步要对ArcGIS桌面和WebGIS最短路径分析进行研究。

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（编辑 董小兵）

Development and Application of GIS Technology in the On-Line Monitoring System

ZHANG Lianqin，CHEN Hao
（Maintenance Company of Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 211102，Jiangsu，China）

介绍了GIS技术在输电线路状态监测系统中的应用，包括GIS服务器桌面应用开发和WebGIS开发。结合输电系统的实际空间信息和运行状态信息，对GIS地图进行渲染和仿射，并提出分层显示策略。利用VB6.0开发程序更新GIS属性表，使其与实际输电系统的状态同步。通过ArcGIS Server发布GIS地图，与在线监测系统平台集成，开发可供用户基于B/S结构的浏览器操作WebGIS，及时处理输电系统实时告警信息。

输电线路；在线监测；GIS；分层显示；实时告警信息；状态同步

This paper introduces the application of GIS technology in the on-line monitoring system of the transmission line，including the development of the GIS desktop and the WebGIS.Based on the real spatial information and the operation information of the transmission line，the GIS map is rendered and affined，and a display strategy dependent on the layers is put forward.The paper also uses the VB6.0 to develop a program to refresh the attribute of the GIS map so that the map can match the real running state of the system.Finally，the GIS map is published by the ArcGIS Server，and integrated in the on-line monitoring system.The WebGIS is developed for users to deal with the alarm information in real time based on the B/S structure.

transmission line；on-line monitoring；GIS；display strategy dependent on the layers；alarm information in real time；state synchronization

1674-3814（2015）04-0042-05

TM74

A

2014-12-13。

张连芹（1987—），女，硕士，研究领域为电力系统保护与控制；

陈昊（1980—），男，博士，高级工程师，研究领域为电力系统保护与控制。