基于电网GIS平台的配电电缆及通道精益管理系统的研究与应用

周大鹏 胡畔 周毅

摘 要：随着我国城市化建设的快速发展，城市电网逐渐由地面转入地下。城市电网传统管理模式已经不能满足发展的要求，怎样有效管理隐形地下电力电缆、提高电网运行安全性已经成为电力系统研究的热点问题。本文所提出的构建基于GIS平台配电电缆及通道精益管理系统，由传统的管理统计数据方式的电力电缆信息向以管理空间数据为主的电力电缆信息转变，对电缆及通道中发现的问题与缺陷进行归纳、消除。

关键词：配电电缆；GIS；数据分析；移动巡检

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）24-0115-02

0 引言

随着城市的发展、电缆化率的进一步提高，特别是近些年来，电力基础设施均参照城市化模式，输配电线路大量采用电缆[1-2]。由于电缆管线规模的迅速加大加上目前管理模式的相对滞后，传统的管理模式在日常管理当中已经暴露出不少缺点[3]。现针对地下电缆管理存在的诸多问题，结合自身多年来的配网运行管理经验，提出建立地下电缆信息标准化，精益化管理模式的想法，以提高地下电缆运行管理水平，保障电缆的安全运行。GIS（Geographic Information System）即地理信息系统，是一种在计算机硬件技术支持下，以空间数据库为基础，运用系统工程和信息科学的理论，对空间数据进行科学管理和综合分析，为规划、决定、管理和研究提供信息的技术系[4]，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性[5]。

配电电缆是电力系统网络的重要组成部分，随着我国城市化进程的加快，城市电网逐渐由地面转入地下。城镇建设发展迅速，城镇的住宅小区、道路、市政设施有了很大的改观，人们对居住环境有了更新更高的要求，在城镇建设和改造规划中对繁华地段经常要求管线下地，如何建设好城市配电电缆管网是一个全新的研究课题。

1 系统总体设计

为确保地下电缆安全运行与管理，便于运行维护和检修，必须清晰、准确、直观地展示电力电缆在地下的位置、深度和其所占的空间尺寸（宽度、高度、走向），同时为进一步加强电缆通道运维管理，更加有效、全面的实现地下电缆数字化管理，及时排查电缆隐患，掌握通道资源利用情况，扩大GIS应用范围，完善提升PMS2.0数据覆盖范围，需要研究地下电缆及其通道全息化管理手段以及移动巡检作业实现方式，为此辽宁公司开展配电电缆及通道精益化管理辅助工具项目建设工作。

该系统是基于电网GIS平台的二次开发，具有专题展示、数据分析、移动巡检三大特色功能模块，遵循J2EE技术路线，应用面向服务架构（SOA）和Weblogic中间件，按照数据层、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层、表现层实现多层技术体系架构，数据访问层是对数据库中的数据提供统一的访问接口，应用逻辑层在数据服务层的基础上建立各种功能组件，实现配电电缆及通道精益化管理的各类功能，表现层是展现给用户的应用界面。如图1所示。

2 系统功能模块

2.1 专题展示功能

专题图形通过电缆井、电缆管道、管道截面之间的关联关系自动生成，需要包括：电缆井名称、截面信息、管孔信息、穿孔电缆、信息所处位置等等。根据这些信息，能够实现清晰的专题图形展示。

专题图形展示模块包括：

（1）电缆井刨面图展示：根据电缆井及其通道的实际穿孔情况生成刨面图专题图形展示功能。

（2）电缆通道横纵截面展示：在选取的地下电缆段中，展示该电缆段的横纵截面专题图。

（3）电缆段直埋专题图：在GIS地图中，展示直埋电缆段的走向专题图。

（4）架空线路展示：在GIS地图中，展示线路走廊设备及周边地形环境。

（5）变电站展示：在GIS地图中，展示变电站设备及周边地形环境。

2.2 属性分析功能

实现对历史数据和历史故障记录进行统计报表输出的功能，方便用户进行设备状态分析和离线存档，输出文档为EXCEL格式。实现在本地的Excel文档中，查看到导出的历史数据和历史故障的详细信息的功能。

数据分析模块包括：

（1）台账管理：可以通过获取地下电缆台帐信息并成地图设备进行关联，用户选择地图设备点击查看台帐时，展示地下电缆台帐信息。

（2）工井埋设标高：标注工井、埋设底端和顶端的标高，方便直观是查看。

（3）图纸管理：点击某一设备，弹出该设备的相关图纸信息，包括竣工图纸、电缆系统接线图、布置图、断面图、施工图、安装图等。

（4）查询定位：查询定位功能包括在地图场景中对各种基础地理要素、电力设备的图形和属性互查和快速空间定位，可应用输变电设备、地下电缆设备的查询定位。

（5）空间查询：设定需查询的设备类型，在地图场景上进行几何对象选择（包括：点选择、矩形选、及多边形选择），生成符合条件的查询结果列表。空间几何查询的方式为射线相交或相包含关系。

（6）坐标定位：通过输入经纬度坐标，在地图场景中进行空间定位。

2.3 移动巡检功能

基于RDID电子标签研发移动巡检终端，实现对地下电缆故障点的实时点位与信息查询，根据RFID标签的信息自动关联电缆所处轨迹以及相邻电缆工具的专题示意图，使检修人员可根据电子标签中的主键查询所有相關的属性信息，提高检修效率。

移动巡检模块包括：

（1）巡视计划编制：根据电缆及其通道巡视内容编制电缆巡视计划，获取巡视内容以及巡视范围。

（2）巡视计划下发：根据移动终端的所属设备主人，将巡视计划下发到巡检设备主人所属的巡视计划。

（3）巡视执行：根据巡视计划的内容以及巡视范围，对地下电缆及其通道进行巡视，将巡视结果上传到PMS2.0等业务系统，实现与其他业务系统的无缝对接。

（4）巡视监控：根据巡视终端的移动轨迹，对巡检计划的执行过程进行全方位的监控，保障巡视结果的真实有效。

3 系统关键技术

3.1 移动GIS的应用

以移动互联网为基础、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的移动GIS系统，从终端运算性能、网络传输带宽、空间分析复杂性等方面进行综合提升，促进传统应用于桌面端和Web端的各种GIS功能向移动应用转变，在移动设备上实现随时随地的浏览地图、采集图片、编辑数据、查询业务信息、使用路线导航等实用功能。

3.2 面向服务的地图发布技术

配电电缆及通道精益化管理辅助工具采用地图应用和业务應用系统分别将业务服务注册到企业服务总线，由企业服务总线统一管理交互的所有服务，进行消息分发，实现电网GIS平台与不同业务应用系统之间的集成。提供基于云计算架构的数据发布和实时分析服务，实现分布式部、弹性部署，支持动态负载均衡。

3.3 细节层次模型

细节层次模型技术是一种有效的实现大规模数字高程模型的可视化方法，把数字高程模型组织成多级分辨率的层次，计算视点与数据区域的距离远近，选择合适的分辨率的数据块进行绘制，实现越接近越清晰的效果。从而降低系统开销，提高系统效率。

4 结语

为更好的实现地下电缆及其通道精细化的管理，提高地下电缆综合管理水平，完成基于电缆的各类规范、标准的制定。标准化、数字化的地下管沟资源及电缆管理，大大提升电力公司的电缆运维检修水平；提升基于地下电缆的各类业务应用支撑，建立常态基于地下电缆的信息数据滚动维护条件，形成常态信息维护机制；根据现有各大系统的数据需求和格式要求，可以在第一时间提供最完整、准确、时效的数据支持各系统应用（例如国网GIS、PMS等）；针对一线人员，电缆工区班组人员，本系统可以随时提供完整、准确的一手资料，以供班组人员检修、抢修、巡检等工作。

参考文献

[1]楼斌根，宋慧忠，王瑾，等.城市地下管线管理信息系统在电缆管线规划中的应用[J].电网技术，2007，31（1）：214-217.

[2]杨新林，姚鑫.基于AutoCAD的地下管线数据采集与管理的研究[J].陕西煤炭，2008，（1）：53-54.

[3]吴晶.城市地下管线档案管理的现状及对策[J].平顶山工学院学报，2008，17（1）：87-89.

[4]陈述彭，等.地理信息系统导论第三版[M].北京，科学出版社，2003.

[5]张玉成，姚楠.输电线路勘测设计与三维地理信息系统的结合[J].河南电力，2006（2）：28-29.