一、电力概述
随着我国城市经济建设和社会的快速发展，用电负荷日益增长，电网运行的控制及管理工作变得较以往任何时期都更为复杂。由于现在电网运行管理直接面对电力企业和广大的电力用户，网络数据量大，电气接线复杂，动态变化频繁，现有的电网运行管理手段已经难以适应现代化电网生产建设和发展的需要。为了进一步满足电力企业及其广大用户对电网“安全、可靠、优质、高效、经济运行”的现代化要求，需要采用现代化的技术和管理手段来进行规划和管理，以便增强对电网设备的资产管理、运行管理和监管能力，提高供电可靠性和电能质量，从而更加及时地为电力客户提供优质、高效、安全的服务。为此，利用GIS技术进行管理已是大势所趋。
在传统模式下，电力生产管理信息的载体是图纸、报表、语言（如调度指令等），传递方式是手工交接。这种机制下，信息的更新之后于生产数据的变化，在电力生产管理活动的各专业环节中，导致生产管理信息的“不全面、不一致、不及时、不正确”现象。解决这一严重问题的途径，是在生产各部门之间及部门内各工作岗位之间，建立起信息及时传递和同步更新的共享机制和环境。由于电力生产、规划、管理和经营具有许多天然的空间网络拓扑特征，建立基于GIS技术的电力公共应用平台，将是这种机制和环境的基础。
电力企业信息系统的各个子系统设计与开发都要从整体和系统的角度考虑其角色和作用，并有效地利用最新的信息技术，如GIS技术、组件技术、WEB技术、数据仓库技术、CASE技术等，实现企业设施资源、人力资源、工作流程、客户关系、规划、设计、运营和维护、市场策略等业务管理与决策的信息化与智能化，构造一个既相互独立、又相互协作、资源共享、可互操作业务综合网络，实现企业经济和社会效益的最大化。因此，电力GIS应用平台本身不应该是孤立和封闭的系统，而应该是能够与电网生产管理的各个环节和已有的各种IT系统如MIS、OA等，更一般地要能够与电力企业地ERP系统进行有机地结合，使之构成一个集成的、综合的信息管理和决策支持平台。
二、电力GIS应用
GIS 在电力行业应用非常广泛，根据国内目前的应用情况，大致可以分为：输变电 GIS 系统、配电 GIS 系统、客户服务中心 GIS 系统、移动抢修 GIS 系统、 WebGIS 系统。
1 ．输变电GIS系统
- 图层管理
- 输电网显示
- 输电网查询
- 输电网统计
- SCADA 信息显示
- 雷击信息 GIS 分析
- 故障测距 GIS 定位分析
- 输电网三维分析
- 故障抢修最短路径分析
- 模拟停电范围分析
- 输电网台帐管理
- 输电网运行管理
- 高压污秽 GIS 空间分析
- Internet 查询
2.配电GIS系统
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3. 客户服务中心 GIS 系统
- 故障投诉电话的输入
- 投诉电话分析处理
- 故障信息统计
- 停电的确认
- 抢修和恢复
- 报表生成
4. 移动抢修 GIS 系统
- 地理背景图进行分层显示，方便用户的定位；
- 提供道路及路口快速定位功能，方便用户依据道路名称进行图形快速定位；
- 道路名称动态捕捉；
- 车辆跟踪；
- 车辆监控；
- 上传信息的主动推窗；
- 调度信息向车辆下传；
- 距离测量；
- 最佳路径分析；
- 车辆信息维护与查询；
5. Web GIS 系统
- 图形显示
- 设备查询
- 设备统计
三 配电GIS系统应用
配电GIS系统
配电 GIS信息管理系统按应用层次，应分为四大部分
各部分功能归纳如下：
图形编辑部分
图形编辑分为两大部分：基础图编辑和电网图形信息编辑。
（一）基础图形编辑：基础图形编辑分为几个方面，主要包括地理图形的分层处理；道路边线及道路中心线编辑；道路图层的属性编辑；建筑物图层处理（小区管理需要）；等高线图层处理（三维分析需要）等。
1．地理图分层处理
地理图分层主要是在用户从当地测绘院、规划局所购买的 1：500或1：2000的地形图上，按分层原则分类提取地理信息，如道路层、建筑物层、河流湖泊层、绿地、地界、独立杆塔背景等。并将所提取的分层信息放入图库，统一管理，作为电网分析的背景以辅助分析。对于原始的地形图，目前多为DXF格式，因此，用户在购买时必须要求提供严格的、清晰的分层编码。
系统功能：数据分层处理，建库、入库。
2．道路边线及道路中心线编辑
从地形图提取出的道路边线，往往是不完整、不连续的，必须建立相应的工具对其进行处理。
系统功能：编辑道路边线，保证道路的完整、连续；生成道路中线，并编辑如道路名称、道路类型、走廊条件等相关属性信息。
3．建筑物图层处理
对于小区管理、三维分析等功能，必须要对从地形图中提取的建筑物图层进行处理，以提供应用功能所需的数据。
系统功能：编辑建筑物图层，封闭建筑物，提取或输入有关楼层、单元数等信息。
（二）电网图形编辑：按目前的应用需求，电网图形编辑分为高压电网（输电线路）编辑、中压电网（ 10KV线路）编辑、低压电网（380V）编辑、电缆通道编辑、电站模拟图编辑、站址分布编辑、系统图编辑等。
1．高压电网编辑
高压电网编辑是指将用户的 35KV及以上线路、设备的图形和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机。
系统功能：高压电网图形和属性数据录入
- 建立高压电网图形编辑工具，能够方便地将线路和设备图形绘制出来，并考虑电网的连接关系，电缆和架空线的连接和拓扑关系，高压设备的定位方式等因素。
- 建立高压电网属性编辑工具，能够方便地将线路和设备相关的属性信息录入数据库，并建立属性数据与图形数据的一一对应关系。
2．中压电网编辑
中压电网编辑是指将用户的 10KV线路、设备的图形和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机。由于配电网的主要组成就是中压电网，配电管理系统的大部分工作也主要针对中压电网，如配电SCADA管理、大用户负荷监控、配变远程抄表管理、线路负荷转移、不同类型电站管理等，另外由于电缆线路和架空线路的分类管理方式，因此中压电网的结构最为复杂。系统在建立之初，首先要认真分析中压电网的数据结构，定义出能适合各种应用分析的数据格式和结构。
系统功能：中压电网图形和属性数据录入
3．低压电网编辑
低压电网编辑是指将用户的 380V线路、设备的图形和属性信息按系统定义的格式和结构输入计算机。低压电网包括所有低压用户的信息，结构虽然相对简单，但图形及属性数据量非常大，同时由于大部分线路与中压合杆，编辑时也要考虑与中压的联接关系。
系统功能：低压电网图形和属性数据录入
- 建立低压电网图形编辑工具，能够方便地将线路和设备图形绘制出来，并考虑电网的连接关系，低压设备的定位方式，设备与电杆的关系，同杆架设的设备之间的关系，低压用户与中压配变的连接方式，低压用户与用电系统的连接方式，等因素。
- 建立低压电网属性编辑工具，能够方便地将线路和设备相关的属性信息录入数据库，并建立属性数据与图形数据的一一对应关系。
- 建立低压电网设备关联关系编辑维护工具，能够方便地定义低压用户与中压配变的联接、低压用户与用电系统的联接等，为应用系统提供方便。
4．电缆通道编辑
中压电网中的电缆线路，在图形上是可见的，但在实际上是埋设在地下的电缆通道中的，因此电缆通道作为独立的一层电网信息编辑。电缆通道的编辑，要考虑通道的种类、断面类型、层数和孔数的分布、工井的位置等信息，同时还要考虑通道内电缆的数目、分布情况、断面信息、相关属性信息等。
系统功能：电缆通道图形和属性数据录入
- 建立电缆通道图形编辑工具，能够方便地定义电缆通道的种类、断面类型（包括孔数、层数等断面信息）将电缆通道和工井位置图形绘制出来，并考虑与中压电网中的电缆线路连接关系等因素。
- 建立电缆通道断面信息编辑工具，定义新增加电缆通道的断面信息、定义新增电缆信息、预留孔位信息等。
- 建立电缆通道属性编辑工具，能够方便地将电缆通道相关的属性信息录入数据库，并建立属性数据与图形数据的一一对应关系。
5. 电站模拟图编辑
电站模拟接线图中压电网的一部分，但由于其特殊的管理方式，又是独立的。按线路连接关系，电站模拟接线图与中压电网线路是连通的，按地理位置分布，每个电站的接线图又必须独立管理，独立编辑。电站模拟接线图中信息非常丰富，不但包括了变电线路信息、配电线路信息、电站内各种设备信息，更主要还包括了 SCADA遥测遥信信息，是SCADA系统与配电GIS系统的主要接口表现方式。
系统功能：电站模拟图图形和属性数据录入；遥测遥信信息点编辑； SCADA关联建立。
- 建立电站模拟图图形编辑工具，能够方便地将变电线路、电站进线、电站出线、母线以及站内开关、流变、避雷器、站内刀闸等设备图形绘制出来，并考虑电网的连接关系、电站出线与中压电网的连接和拓扑关系、站内设备的定位方式等因素。
- 建立电站模拟图上SCADA监控点位置定义编辑工具，能够方便地设置SCADA系统中各类遥测点信息显示位置及测点类别。
- 建立电站模拟图属性编辑工具，能够方便地将线路和设备相关的属性信息录入数据库，并建立属性数据与图形数据的一一对应关系。
- 建立电站模拟图设备关联关系编辑维护工具，能够方便地定义遥测信息点与SCADA系统的联接、遥测信息点与站内设备的对应、遥信点与站内开关、刀闸设备的对应等，为应用系统提供方便。
6．站址分布编辑
站址分布图是所有电站在地理图上的位置示意图。他与电站模拟图有一一对应的关系，但包含了不同类型的电站信息，按其线路连接方式分为变电站、配电站、开闭所、箱变、配电房等类型。
系统功能：电站位置分布图图形和属性数据录入。
- 建立站址分布图图形编辑工具，能够方便地将变电站、配电站、开闭所、箱变、配电房等的位置在地理图上定义出来，并考虑与电站模拟图的对应关系。
- 建立站址分布图属性编辑工具，能够方便地将电站相关的属性信息录入数据库，并建立属性数据与图形数据的一一对应关系。
功能应用部分
功能应用部分包括信息查询、应用分析、辅助决策、 TCM电话投诉管理、DJM配电工作管理等。
（一）图形分层显示
由于所有的电力或地理信息图形是分层管理的，因此用户可根据需求来选择在图形窗口看到的信息的内容。
系统功能：根据用户需求选择显示或不显示各类图层信息。
（二）图形缩放功能
对图形窗口的操作，根据范围显示图层信息。
系统功能：根据用户需求对图形窗口进行放大、缩小、移动、无极漫游、鹰眼显示等。
（三）查询统计
查询统计是对图形窗口内各种信息进行各类方式的空间和逻辑查询、检索、统计等操作。这是 GIS系统的最基本功能。
1．指定查询统计对象的方式
这类方式的查询是首先由用户指定查询的对象，如中压线路、中压设备、道路、站址分布等，在指定的图层上进行图上查询或条件查询。
系统功能：根据用户需求查询和统计各类图层信息及属性信息。
- 提供便捷的图上查询功能，使用户能够方便地通过在图上以单点、拉框、选择多边形等方式查询和统计指定范围内的指定图层的分类和详细信息。
- 提供便捷的条件查询功能，使用户能够方便地通过数据库内的设备属性信息值来构造查询条件，查到指定查询对象在图上的位置，并列出详细内容。
2．模糊查询方式
模糊查询是指用户不必指定具体查询对象，系统依据指定的顺序（如高、中低压设备、线路、道路、建筑物等排序方式），进行自动查找，查询在图上点击处的详细信息。
系统功能：根据用户用鼠标在图形窗口点取的位置，查询设备详细信息。
3．固定方式查询
按用户指定的固定的检索方式进行图形检索定位。主要方式包括：按图幅名检索；按道路名检索；按高压线路名检索；按中压线路名检索；按低压线路名检索；按电站名检索；按杆变名检索；按专线用户检索等。
系统功能：根据用户指定的检索条件，在图形窗口进行定位显示。
4．电网设备统计
按不同的方式统计电网图上的设备分类信息及详细信息。主要方式有：全网高压设备统计；全网中压设备统计；全网低压设备统计；某一出线设备统计；一点一侧设备统计；一点二侧设备统计；两点之间设备统计等。
系统功能：按用户指定方式统计电网的设备和线路信息。
- 全网设备统计。可分类统计高、中、低压电网中全部的设备及线路信息，并可统计各种设备的数量和容量。
- 按出线名称统计功能。可按出线的名称统计该线路上所有的设备个数、线路长度、设备详细台帐信息等。
- 按连通关系统计功能。可分别按一点一侧、一点二侧、两点之间方式统计相连通线路上的设备及线路信息。
5．业务信息查询
查询用户在日常业务管理中的一些关键指标和业务信息。主要包括：已发单（停电通知单）用户查询、停电范围查询、计划停电查询、故障停电查询、供电可靠性查询等。
系统功能：查询各类业务信息
- 已发单（停电通知单）用户查询。查询已发停电通知单用户的信息。
- 停电范围查询。进行全部范围的停电查询，由停电线路查询到其所处的道路，然后汇总输出。
- 计划停电查询。可对已执行或未执行的所有计划停电申请进行查询。查询方式主要包括月度停电计划查询、已执行并恢复供电线路查询、已执行但未恢复供电线路查询、未执行线路查询等方式。
- 供电可靠性计算。可按照年、月、日任意时间段来对全网及单一设备、线路、杆变、用户、站所进行供电可靠性指标计算，计算依据为停电户时表。[附：计算公式为可靠率=（1-停电时户数/（统计期限*24小时*总用户数））*100%，停电时户数=当天停电用户数*停电时间]
（四）刀闸模拟操作
在调度的应用管理工作中，刀闸操作是最常用的基本功能。本功能主要用于模拟分析刀闸设备操作后的线路停供电状态。
系统功能：对中、低压电网图上的可操作设备，如开关、刀闸、熔丝等进行拉开或合上的模拟操作，并对操作后的停供电影响范围进行分析，将结果显示在电网上。
（五）挂牌操作
在调度日常的工作管理中，需要对某些设备或线路做一些特殊标志，用来表示该设备所处的状况，如：正在检修、设备锁定、分类代码等。这样的操作称为挂牌操作。
系统功能：对故障设备或某些特殊需标示的线路或设备，可根据不同情况挂不同性质的警示牌或提示牌，同时对挂警示牌的设备设置挂牌保护。
- 保护性挂牌操作。此类牌主要用于设备检修，具有闭锁操作功能。在挂牌前首先需判断挂牌的对象是否带电，带电则提出警告，要求用户先断电再挂牌。另外在设备检修结束后要合闸通电时，程序先通过网络分析，判断是否该线路上是否有处于挂牌保护状态的设备，如果有系统要发出警告，提醒用户必须按规范操作，先摘牌，再通电。
- 提示性挂牌操作。此类挂牌只是为一些设备设置标识用，不需要分析判断设备带电状态，可直接挂牌。
（六）供电源分析
对于错综复杂的中低压供电网络，其中的每一条线都有各自的供电来源，系统通过网络追踪功能，就能分析出每个线路或设备的上级供电源。
系统功能：分析电网中低压和中压线路的上级供电的电站出线及设备名称。
（七）供电范围分析
供电范围分析包括中压公变供电范围分析和中压电站供电范围分析两部分。
1．公变供电范围分析
中压线路上的公变，通常是低压线路的供电来源，一个公用变压器要带一片低压线路，而低压线路上则带有许多低压用户。因此，公变供电范围分析就是要分析某一公变所供的低压线路范围及所带的用户资料。
系统功能：分析电网中某公变的下级供电范围及所带的用户数、用户信息等资料。
2．电站供电范围分析
变电站或配电站是中压线路的供电来源，一个变电站或配电站要带一片中压线路。因此，电站供电范围分析就是要分析某一电站所供的中压线路范围及所带的用户资料。
系统功能：分析电网中某电站的出线供电范围及所带的设备数、用户数、用户信息等资料。
（八）线路负荷转移
以环网方式供电的中压电网中，每一条线路常有几条相邻的回路，相邻回路之间以打开方式的开关或刀闸相连。当正常供电的线路开关打开时，由于线路上所供的某些重要用户不能断电，必须合上相邻回路的开关，由相邻回路对其进行供电。这时就必须考虑需转移回路的负荷量、相邻回路的负荷量等一系列情况，提出负荷转移决策的辅助方案，供用户参考。
系统功能：对需转移负荷的线路进行分析，提交负荷转移报告。
（九）最优化停电方案分析