WebGIS信息管理技术在电力系统中的应用

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统，它集当代先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学等技术为一体，具有地图输入、数据管理、空间分析等功能。随着网络技术的飞速发展，Internet已经成为GIS新的系统发布平台。利用Internet技术，在Web上发布空间数据，供用户浏览和使用，成为GIS发展的必然趋势，WebGIS由此应运而生。

WebGIS很好地融合了GIS和网络技术的功能，并在地理信息与空间处理上取得突破性进展，是一个基于Web平台实现地理信息处理的信息管理系统。它具有访问范围广、平台独立、大规模降低系统成本和维护、升级方便等优点。WebGIS技术已经从初始的在Web上简单地发布地理信息转换成为实现地理信息互操作的关键技术，近年来在电力系统中获得了广泛的应用。

电力的生产和使用具有同时、等量和连续性等特点，电能从发电到输电、配电一直到用电瞬时完成，电力系统的控制中心、调度中心要在同一时间全面掌握发电、输电、配电和用电各环节的各种数据，迅速予以分析、处理并及时进行调度。与此同时，电力系统的所有环节也要根据调度指令瞬时作出反应，科学安排生产运行，否则对电力生产安全和资源合理配置生产产生巨大的影响，其中的信息数量大而广、纷繁复杂要求迅速处理，由此产生巨大的挑战。WebGIS能为解决这些问题提供有力支撑，它与GIS技术相结合，能便捷地整合多源数据，把大量地理信息数据和属性数据进行综合管理，使电力系统的信息化管理更加方便，为电力生产、经营管理提供现代化的管理手段和科学的决策支持。与网络技术的结合，使WebGIS系统实现电力信息共享更加方便，信息共享程度提高，更加方便了电力系统信息的可视化管理。WebGIS在电力系统中的应用主要体现在电厂设备管理、输配电管理和用电管理3个方面。

电厂设备管理。电厂设备种类繁多数量庞杂，并且同时具有属性数据和空间数据，传统的图纸管理和档案管理不仅工作量大而且十分的不方便。将WebGIS技术应用于电厂不仅减轻了电厂工作人员的工作量，而且通过将空间数据与属性数据相结合能够动态监测电厂设备、管线、厂房等涉及的地理位置和运行状态。实现GIS系统和电厂MIS系统的融合将加速电厂信息管理现代化的发展。其主要功能有：①帮助电厂管理人员掌握厂区设备档案情况，为设施及线路巡检维护提供完整直观的信息支持；②帮助规划设计人员掌握厂区设备与各种线路的分布情况，结合地理背景进行模拟勘测和设计，能有效地减轻工作量，提高规划设计的效率和科学性；③帮助管理人员方便及时地掌握厂区重要设施设备的分布和设备运行的完整情况，为科学管理与决策提供及时可靠的依据。

输配电管理。输配电是电力系统中的重要环节。输配电企业承担着设备台帐管理、电力线路设计施工和运行管理等多种任务，其中许多工作都与配电网架线区域的地理信息密切相关，在传统的人工管理或数据库管理已不能适应的情况下，如果在配电自动化系统中引入GIS系统将能很好地满足配电网建设和安全经济运行的需要。近年来，随着电力事业的发展，城市电网改造深入展开，GIS系统在配电网中也得到广泛的应用。在配电网中引入GIS系统能实现以下功能：① 图形编辑、图形建模和设备信息管理；② 实时监视与控制、拓扑着色；③ 地理图形和接线图形的热点连接；④ 在GIS图形中查询设备信息、供电路径和供电范围，以及与地理相关的容量、密度的统计；④配电电网追踪及拓扑分析，利用配电网GIS数据库(包括实时属性)中杆塔与导线的连接关系、变电站内进线出线的对应关系以及杆塔上的开关或刀闸的分合状态，动态计算出网络的拓扑结构，并可在GIS背景图上着色显示。因而，GIS的配电网拓扑结构对于检修、故障隔离、故障恢复、开关操作、潮流分析和负荷转移等功能的实施将起很大的作用；⑤供电可靠性分析，在配电网GIS中可进行供电可靠率、用户平均停电时间、用户平均停电次数等方面的可靠性分析，在线统计停电时间，辅助分析故障原因及故障影响范围等。

用电管理。用电营业部门主要负责管理电能的销售以及合理使用。在用电管理中使用GIS系统优势主要有：① 在业扩包装申请和处理中用户可在地图上查询申请用户所在地电网负荷情况，及时回答用户的问题。使业扩线路的设计、业扩工程图的绘制十分方便，并且管理上实现可视化；② 用户查询中能实现全图查询、自动定位和区域查询，使查询工作变得简单明了；③ 在电费收费管理中通过对用户进行地址编码，避免用户分布在不同区域交叉纷乱的局面，提高了用户收费的可管理性了；④ 最优化停电隔离点决策。当接收到故障停电报警信号或需要对某台设备及某条线路进行检修时，配电网GIS系统可利用决策模型自动决策出最小停电范围的最优化停电隔离点，给指导抢修操作提供依据，并提高供电可靠性。

随着WebGIS技术在电力系统中应用推广，各种新技术也层出不断，主要有：

基于CORBA／JAVA技术的系统构架。以往WebGIS的实现方式大都基于两层结构的客户机／服务器(C／S)模式，如CGI技术，服务器应用程序接口(Server API)技术，Plug-in技术，以及Java技术等。传统两层结构的C／S模式在信息管理和信息共享中发挥了巨大的作用，但随着应用的发展与深入，它暴露出越来越多的缺点，如：跨平台性差、维护升级不便、系统资源冗余度大等。

CORBA／JAVA作为WebGIS实现技术的一种分布式对象方案（Object web），它有自身的特点。通用对象代理体系结构CORBA(Common Object Request Broker Architecture)是对象管理组织(OMG)所定义的一种分布系统开发规范。它定义了分布对象如何实现互操作，目的是使基于对象的软件部件在分布异构环境下可重用、可移植和可互操作;Java语言是SUN公司提出的一种面向对象的编程语言。Java提供了一个可移植的对象体系结构，可以在任何主要操作系统上运行。 CORBA主要处理网络透明性，而Java则处理实现透明性,它们可以实现优势互补。CORBA和JAVA技术的结合为创建一种与平台无关的、分布式的、运行于开放的，基于TCP/IP网络的GIS系统提供了可行的方案。

面向对象的数据库技术。最近发展起来的对象—关系数据库技术将空间数据作为一种数据类型直接集成进入数据库系统，用户可以在这种平台上直接管理矢量空间数据、遥感图像数据和普通关系数据，利用这种数据库平台的API开发的GIS(Geographic Information System)应用系统可以实现地理空间数据及属性数据真正意义上的共享。

电力系统涉及的地理区域广泛，而且需要多部门编辑同一图层。传统的GIS图层数据采用的是文件格式，仅适合单用户使用。图层的共享采用文件服务器方式，当多用户同时更新维护服务器上同一图层文件时，如不进行特殊的处理，会发生冲突，即不支持并发操作。ORDBMS采用面向对象的数据库技术，它支持完全数据库存储模式，支持并发操作及版本管理，不会发生共享冲突，可以实现地理信息空间数据与属性数据的集中式管理，同时可以解决海量数据的存储管理、多用户编辑、数据完整性、数据安全机制等多方面问题。

可缩放矢量图形SVG技术。SVG是W3C组织开发的基于XML的用来描述二维矢量图形和矢量／点阵混合图形的置标语言，是一种全新的矢量图形规范。SVG的绘图可以通过动态和交互式方式进行，不仅提供超链接功能，还定义了丰富的事件。由于SVG支持脚本语言(script)，可以通过Script编程，访问SVG DOM 的元素和属性，即可响应特定的事件，从而提高了SVG的动态和交互性能。SVG 实现了矢量图形(vector graphic shapes)，图像(images)和文本图形(text)的有机统一，满足了GIS系统图形显示的需要。

基于SVG开发的WebGIS有如下优点：使用矢量技术；支持用户与图像的动态交互；支持超级链接；易于制作、便于检索，并且能制作高质量的图像。SVG利用矢量图形和XML技术提供了适于网络环境使用的图形标准，功能强大，可扩展性好，因此SVG是WebGIS的理想的图形格式。

随着经济的发展和人民物质文化水平的提高，电力用户对供电要求越来越高，提供质优价廉、安全清洁的电力已成为全社会的共同要求，这对电力企业的协同生产、稳定运行、高效服务提出了前所未有的挑战。同时，随着电力改革的深入，市场竞争越来越激烈，安全稳定生产和提高经营效率也成为电力企业生存与发展的双重目标。无疑，电力系统中应用WebGIS技术，无论对电力全行业，还是对每个电力企业的科学管理都提供了一种全新的视野，必将产生深远的影响。