1、基于 SOA 实现 GIS 在配电自动化中的实时应用摘要：本文介绍了基于面向服务的体系结构实现配电自动化系统与电网自动成图、设施管理和地理信息系统的集成方式，并利用面向配电网调度运行对地理信息的业务需求实现地理信息系统在配电自动化系统中实时应用的方法，既保证了配电自动化系统与地理信息系统间的配网模型数据源唯一性的维护，又较好满足了配电自动化系统中地理信息应用的性能要求。 关键词：面向服务的体系结构；配电自动化系统；地理信息系统系统；配网模型 中图分类号： TM71 文献标识码：A Real-time Application of GIS in Distribution Automation S
2、ystem Based on SOA Liu Fei，Deng Fei，Xiao Hui （1 Changsha Electric Power Bureau，Hunan Changsha 410015 2 College of Electrical Engineering of Changsha University of Science distribution automation system(DAS); geographic information system(GIS); distribution network model 上个世纪末开始，我国部分大中型城市供电企业结合配网改造陆续
3、开展 DAS 试点建设，近年来随着国内智能配网建设战略的实施，配电自动化正在逐步推进1,2。在此过程中，无论是供电企业还是 DAS 系统开发厂家均已充分意识到配电网运行管理的作用，并探讨实现了 DAS 与AM、FM 和 GIS 的两种集成方式3,4,5：一是 DAS 与 GIS 一体化，即 DAS直接使用 GIS 平台的图形和界面支持；二是 DAS 与 GIS 相对独立建设通过双方约定的接口方式实现配网图形模型共享。由于 DAS 与 GIS 系统的提供商不同，尤其是 GIS 系统也不局限于配网业务使用，在建设配电自动化系统时采用第一种方式的较少，大多采用第二种方式。我国大多数城市仍处于快速发展
4、阶段，配电网线路建设和改造频繁，配网 AM、FM 和GIS 的数据和图形几乎每天都在变化，如何保证好 DAS 与 AM、FM 和 GIS的图形模型一致性，同时又能够方便配电网调度运行人员使用地理信息，对系统集成方式提出了很高的要求。本文介绍了一种基于面向服务的体系结构 SOA 参考 IEC61968 标准实现的 DAS 与 GIS 间接口集成方式，并通过深入分析配电网调度运行业务对地理信息的需求，实现了在 DAS 中对GIS 信息的实时应用。 DAS 与 GIS 集成应用的一般方式 配电自动化系统 DAS 主要由配网 SCADA、馈线自动化 DA 和部分配网分析软件组成6,7，其基础为 SCA
5、DA 和 DA，通过主站、子站与馈线终端通讯实现对开关站、环网柜、柱上开关、配变等配电设备的数据采集和控制，强调数据和图形画面的实时性、准确性，主要是通过遥控实现对配电网运行方式调整和故障情况下快速隔离和非故障区段恢复供电。DAS需要的配电网拓扑模型，一般遵循 IEC 61970/61968 CIM 模型8。DAS中的馈线段一般只细化到分段开关之间，开关与 T 接点之间不需要细化到杆塔之间。DAS 系统内部的图形画面一般为专用格式，只能通过 SVG 格式转换实现对 GIS 中配网地理沿布图或馈线单线图的共享利用。而配网AM、FM 和 GIS 一般均利用商用基础 GIS 平台进行开发，侧重实现对
6、配网设备的参数属性与空间位置信息的统一管理，为配网设备、资产管理、停电管理、检修巡视管理等提供可视化的图形和数据管理平台，可以对变电站、馈线、配电站、环网柜、柱上开关、馈线段、杆塔、电缆分支箱等所有的配电网设备和设施进行可视化管理，描述馈线的详细拓扑。 在 DAS 建设过程中如果重新进行配网设备参数和图形模型建立，会造成大量的重复工作，并可能引起 DAS 与 GIS 中配网设备信息的不一致性。因此，目前国内大部分配电自动化试点单位，在进行 DAS 建设过程中，强调配电网设备参数和拓扑模型在 GIS 中进行源头唯一维护。但 DAS与 GIS 对配网图形模型的需求和定义方式存在差异，因此，一般在
7、GIS端首先建立配网地理沿布图和详细拓扑模型，然后按照馈线为单位进行逻辑单线图的抽取和整理，转换成 SVG 文件，通过信息交互总线发给 DAS利用，因地理背景图和配网地理沿布图过于复杂，转成 SVG 后文件会非常大，DAS 中难以利用，配网调度运行人员如果需要查看地理位置信息，一般只能使用 GIS 工作站，不能直接在地理图形上进行遥控、挂牌等各种操作，在配网发生故障时，只能通过应用甚至是系统间的切换才能方便进行故障位置的分析和查看，给调度运行带来不便。 配电网调度运行业务对地理信息的需求 从配电网调度运行的业务需求来看，DAS 中对 GIS 的集成应用主要是为调度员提供地理沿布图实时显示和设备
8、定位服务，其核心在于“地理定位”应用，包括：故障或异常设备定位，保电用户位置定位、停电范围查看等，以方便进行停电管理和现场操作指挥等，简单描述如下。 1）报警对象定位和异常馈线或设备定位。在 DAS 报警窗口中用鼠标选择某个报警对象时，应可以选择“对象定位”操作，在地图上以醒目方式显示报警对象所在的地理位置。或在 DAS 人机界面的各种异常监视列表画面中，如停电、故障、合环、检修、重载、接地馈线列表，选择“对象定位”操作，在地理接线图上以醒目方式显示发生异常的馈线及相应设备。 2）单线图与系统图、地理图的并行同步显示和设备地理位置定位。调度员在浏览馈线接线图和系统接线图时，可以选择某个馈线设备
9、对象，如配电站、馈线开关、馈线段、配变或用户等，进行地理位置定位操作：自动打开或重新显示地理接线图窗口，使调度员关注的设备对象以醒目方式显示在醒目的位置。 3）地理接线图上的运行与分析操作。调度员在地理接线图上进行各种控制和分析操作，并可以同时在地理接线图上显示操作结果。如对开关设备进行遥控、人工置数、报警确认、报警禁止操作；对配电站、馈线段、开关等设备进行挂牌操作；对馈线段、开关、配变、用户等可以进行“电源追踪” 、 “馈线追踪” 、 “供电路径追踪”等分析操作。分析态下可以对地理接线图上的主要设备：馈线段、开关、配变或用户等可以进行“停电分析”或“转供分析” ， “合环分析”操作。 3GI
10、S 在配电自动化中实时应用的一种 SOA 实现方式 长沙配电自动化系统试点项目实施过程，我们与北京四方继保、国网信通公司 GIS 开发单位等密切配合，利用 CSGC3000/PIB 集成总线良好实现了 CSGC-3000/DMS 配电自动化系统与国网 GIS 的应用集成。不仅实现了馈线单线图模由 GIS 端维护 DAS 共享使用，还从配电网调度运行角度，利用国网 GIS 平台提供的服务接口，在 DAS 开发了实时的“地理定位”应用，良好实现了上述 3 中的需求。 实时的“地理定位”应用基于 SOA 架构思想，充分利用国网 GIS 提供了基于 WEB Service 的基础服务、地理切片图服务和
11、查询定位服务，通过 CSGC-3000/PIB 与部署在省电力公司的国网 GIS 平台建立服务连接、获取地理背景图切片缓存信息、获取地理沿布图切片图片、获取电网资源坐标服务，利用 DAS 中的自动成图服务实现配网设备的地理定位和可视化显示，其实现原理如图 1 所示。 图 1 实时“地理定位”实现原理示意图 “地理定位”应用的实现流程为： 1）对 DAS 中需要定位的配网设备，应用通过 PIB 集成总线发起建立连接请求，GIS 服务通过 PIB 集成总线进行回应。 2）发起获取切片缓存信息请求，GIS 服务通过 PIB 集成总线进行回应。 3）发起获取电网资源坐标请求，GIS 服务通过 PIB
12、集成总线进行回应。 4）根据得到的坐标信息，发起获取切片图片的请求，GIS 服务通过PIB 集成总线进行回应。 5）把返回来的切片图片进行拼接，拼接成一幅完整的地理背景图。根据电力设备的坐标信息，利用 CSGC3000/DMS 图形系统中自身电力设备图元，在背景图上进行绘制，并且根据拓扑关系，绘制各个电力设备之间连接线，最后绘制出馈线的地理接线图。 4 基于 SOA 实现 DAS 中实时地理定位应用的技术特点 上述 DAS 实时地理定位应用中，没有简单地从 GIS 中获取地理沿布图 SVG 文件，而是利用在从 GIS 获取的地理图切片和设备地理位置信息利用 DAS 图形绘制技术实现了馈线地理沿
13、布图上叠加地理背景图层，避免了 GIS 中图形模型变更后需要频繁向 DAS 共享转换的问题，保证了地理定位的准确性，体现出以下几个特点： 1）可操作性强，实用性高。DAS 中不仅可以查看配电网设备在地理图上的实际位置，而且可以进行 DAS 实时操作和模拟分析，如遥控、挂牌、带电状态查看、供电范围追踪、馈线追踪、供电电源追踪、停电分析等，并可以取得与单线图一样的设备图元显示和动态着色效果。 2）实时性强。支持与单线图实时数据同步显示的功能。在单线图上做的任何操作，马上能够在地理图上反映出来。也可以在地理图上实时地、直观地看到哪些馈线处于停电或异常状态。 3）实现了完整的 GIS 显示功能。本应用
14、支持地理图的漫游，导航，框选放大，鼠标滚轮缩 放查看操作。馈线的地理接线图，能够完整地展示出来，直观显示配电网设备实际的地理分布情况。 4）数据交互简单。 “地理定位”应用与国网 GIS 平台服务的数据交互是通过 PIB 集成总线来完成的，数据交互变得简单，且灵活性高。 由于 DAS 与 GIS 处于不同的安全区，DAS 从 GIS 获取各种服务的实时性会受物理隔离装置的影响，为此在现场实际应用中，我们对地理图切片和设备地理位置信息区进行了适度缓存，有效地提高了应用的实时性。参考文献： 1 侯新叶，刘艳等.基于 IEB 的智能配电网信息集成研究J.河北电力技术，2012,31(4):8-9,2
15、7 HOU Xinye,LIU Yan ect.Research on Information Integration in Smart Distribution Grid based on IEB.Hebei Electric Power. 2012,31(4):8-9,27 2刘东.智能配电网的特征及实施基础分析J.电力科学与技术学报，2011,26(1):82-85 LIU Dong.Analysis on Characteristics and Implementation Base of Smart Distribution Grid .Journal of Electric Pow
16、er Science and Technology, 2011,26(1 ):82-85 3严晓蓉，张玉洲. 地理信息系统在配电网自动化中的应用J. 电力自动化设备, 2000.20(4):52-53,59 YAN Xiaorong,ZHANG Yuzhou.The Application of GIS in Distribution Automation System.Electric Power Automation Equipment ,2000.20(4):52-53,59 4 Ke Zhang,Shijun Zhang,Benxiong Huang,etc.Research on i
17、ntegration technology betweendistribution automation system andgeographical information system.Power and Energy Engineering Conference,2009.Page(s):1-4 5.刘海涛，赵江河，苏剑. 基于 ESB 的配电网自动化及管理系统信息集成J.电力系统自动化，2008,32(16):47-51 LIU Haitao,ZHAO Jianghe,SU Jian. ESB Based Information Integration of Distribution
18、Automation and Management System. Automation of Electric Power Systems, 2008,32(16):47-51 6 Jiang Chunmin,Yang Li. Analysis on Automation of Electric Power Systems Based on GIS. Proceedings of the 2012 International Conference of MCSA, 2012, Page(s):507-510 7 姚建国，周大平，沈兵兵等.新一代配电网自动化及管理系统的设计和实现J. 电力系统
19、自动化，2006,30(8):89-93 YAO jianguo,ZHOU DaPing, SHEN Bing-ing etc.Design and Implementation of a new Generation Distribution Automation and Management System. Automation of Electric Power Systems, 2006,30(8):89-93 8雷炳晖，霍艳萍.基于 IEC 标准的配网管理信息系统集成和应用J.高电压技术，2008.34(11)：2492-2494 LEI Binghui,HUO Yanping.Integration and Application of Distribution management system based on IEC. High Voltage Engineering, 2008.34(11): 2492-2494
