关键词： 自动制图/设备管理/地理信息系统； 配电管理系统； 电力系统中图分类号： TM 73； TP 316.4 文献标识码： B 文章编号： 1006-6047（1999）06-0027-04 随着电力系统的发展，其分布地域越来越广阔，系统本身越来越复杂；与此同时人们对供电质量、环保、电力市场化体制改革等问题日益关注，使得电力规划、运行、营业部门需要对极其庞大繁杂的信息进行采集、存储、分析和快速处理。“在现实世界中，与地理信息有关的信息占80%以上”。随着计算机技术和信息网络技术的发展，系统设计、分析软件和MIS系统在各级电网应用越来越广泛，但数据冗余、混乱现象和信息的科学组织问题始终是提高电力部门工作效率的最大障碍。以地理位置信息为主线，采用AM/FM/GIS的系统组织方式，在此基础上架构电力系统的应用可以提高数据共享、一致性，增强信息的直观表达，提高工作效率、降低误操作的可能性。 TH-GIS基于Win95/NT系统平台开发，采用了面向对象编程（OOP）、开放式数据库互连（ODBC）、32位多线程处理、对象链接与嵌入（OLE）等多项先进技术，是一套具有开放结构的分布式AM/FM/GIS系统。TH-GIS也是我国电力系统领域中第一个自主开发并具有独立版权的AM/FM/GIS平台，已经在广东肇庆电业局下属各部门投入使用，受到电力部门的广泛好评，实现了通用GIS的大部分功能，尤其针对电力系统完善了网络拓扑分析功能和准实时数据刷新监视功能，对推动我国GIS技术在电力系统的应用有着重要的意义。1 AM/FM/GIS概念 地理信息系统GIS（Geographic Infmation Sys-tem）是近年来在国内外兴起的一个新的计算机应用方向，它是计算机图形学、计算机地图制图、航空摄影测量与遥感、数字图象处理和数据库管理技术相结合的产物，是为了获取、存取、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机数据库管理系统。 GIS系统的最大特点是面向空间复杂对象的数据库管理系统。GIS的技术挑战是建立空间复杂对象的数据模型，使系统具有开放性、扩展性，又能保证使用灵活、方便。 AM/FM是Automated Mapping/Facilities Management的缩写，AM就是自动绘图（包括制作、编辑、修改和管理图形），这些图形可以是地图、设计图或其它各种图形。FM是设备管理（包括各种设备及其属性管理）。由于GIS的优良特性以及GIS的快速发展，目前大多数AM/FM系统均建立在GIS的基础上，因此也称为AM/FM/GIS系统。在国外电力行业， AM/FM系统得到了广泛应用， 已经成为EMS/DMS的基础。 AM/FM/GIS系统综合了GIS和AM/FM的特点，具有极强的图形编辑和管理功能。2 TH-GIS平台特点 TH-GIS实现了图形、数据库、信息管理、分析的高度一体化，为电力系统各部门的管理与决策提供了可视化的操作平台。 系统利用当前最流行的Windows 95/NT作为开发平台及最终的运行环境，采用Microsoft Visual C++作为开发工具。开发过程中采用了面向对象设计方法，采用模块化编程，便于软件的升级和维护。TH-GIS具备当今通行软件所拥有的32位多任务、友好自然的交互操作、对象链接嵌入、联网访问、大数据量吞吐等高特性。 TH-GIS是管理部门实现运行、管理和分析的现代化重要工具。它可以灵活、方便地查询和分析图形上的各种数据信息，并将信息显示在与实际一致的地理图形上，所有信息可以分层次、分类管理。系统对能容纳的信息量几乎没有限制。 TH-GIS主要立足于电力行业，直接面向广大的管理人员和计算机初级用户。不追求面面俱到，摒弃了电力行业中不常用的GIS功能，突显电力系统实时性能和高级分析功能。这将给广大电力行业的维护管理人员带来很大的方便。 使用TH-GIS平台，各部门可以在很短的时间内通过鼠标点击进行“二次开发”，构筑起自己的GIS应用。系统易学易用，纯中文界面及完善的联机帮助可以使初学者仅需极少的培训即可熟练地自学自用。3 TH-GIS功能介绍3.1 图形功能 （1） TH-GIS中的“图元”范围很广。基本图元有12种，包括：点、圆、圆弧、椭圆、直线、矩形、三角形、正多边形、开口折线、闭合折线、字符串、属性字符；高级图元有5种，包括：组合图元、实体块、状态图块、OLE对象和背景图片。实现CAD级的图形编辑与输出标准。 （2） 可以实现DXF文件格式的读写，也能读取其他GIS系统如MapGis的图形文件。 （3） 简单矢量化功能，可以满足街区背景图需要。 （4） 由GPS定位信息数据库自动绘图。 （5） 引入“把手”（hle）机制，对各“把手”点的拖移即完成了对图元尺寸和位置特性的修改。 （6） 可以对图元提供拷贝、镜像、旋转、阵列等操作。对图元拷贝还提供剪贴板服务。 （7） 线型自定义。用户可以自定义铁路线型、公路线型等特殊线型。 （8） 绘图模板管理。用户可以维护自己的设备图元库，通过拖放完成设备图元的创建、修改。 （9） 编辑过程中提供悔操作（UNDO，REDO）功能。 （10） 背景图的智能逻辑拼图及显示粒度智能判断。后台调度背景图的读取，解决海量背景信息情况下图形的加速显示问题及内存衰竭问题。 （11） 平移、缩放、鹰眼视窗、变焦放大镜，实现快速漫游。 （12） 图层的显示控制。 （13） 设备名称随动显示。当鼠标移到图元上时，以Tooltip方式显示设备名称。 （14） 图形文件的密码、读写控制，网络共享冲突处理。 （15） 图形父、子图调用历史记忆。3.2 数据管理功能 （1） 多信息源管理，包括数据库、子图、位图、文本、多媒体信息、其它在Windows下注册过的OLE对象。 （2） 采用ODBC接口，可以直接打开并维护绝大多数的数据库文件。 （3） 设备属性数据可以完全由外部数据库提供，数据库结构无任何限定。系统在不了解数据库结构的情况下引导维护人员或用户建立图形与数据的双向链接。 （4） 数据源的导入导出，一次定义，重复使用。并可用文本编辑器进行编辑。 （5） 数据库记录级多OLE对象链接。通过特定的规约，可以对不支持OLE对象的数据库系统进行记录级多OLE对象链接。3.3 查询管理功能 （1） 灵活多样的图元与信息数据的链接机制。除了图元与信息数据的一对一链接，还提供多种批量链接，包括选择集批量链接、实体块类型链接、按名称或设备编码自动链接等。 （2） 对复合图元可进行整体与部分分别链接及分别查询显示。充分体现现实世界中对象的层次结构。 （3） 从图形到信息数据的访问与显示。提供信息显示区和对话框两种信息展示模式。 （4） 提供数据库通用条件查询。并可由查询所得记录集反查图形、定位闪烁。 （5） 区域统计。 （6） 文档管理器。由用户构建自己的“资源管理器”，包括图纸、文件、录像等多媒体信息、位图等。3.4 高级分析功能 （1） 电力系统元件建模。 （2） 网络拓扑分析。自动形成拓扑结构矩阵，并由设备属性形成电力系统分析计算所需交换文件。计算完毕，自动刷新图上数据。 （3） 准实时数据刷新监视。对潮流、电压等属性定期刷新，对开关、刀闸等设备可以改变图形形状以直观反映状态特性。刷新速率可达2 s左右。 （4） 外挂应用程序菜单自定义。3.5 其他 （1） 绝大多数情况下只需鼠标即可完成用户操作；提供键盘模拟鼠标，在没有鼠标的情况下可完成所有操作；无处不在的快捷菜单。 （2） 数据一致性控制。数据库的数据一致性由所使用的数据库管理系统实现；图形文件的一致性控制由TH-GIS的多用户管理特性实现，即：同一图形在同一时刻只能有一个用户以读写方式打开，而其余用户只能以只读方式打开。一旦前一用户提交了该图形文件，则其余用户可以立即申请以读写方式打开该文件。 （3） 数据字典。对不支持中文字段名的数据库，进行自动翻译。 （4） TH-GIS本身是一个图形服务器，可以将TH-GIS的图形文件作为LOE对象嵌入到Wd等文档中。 （5） 灵活的打印功能，支持各种打印机和绘图仪，用户可以将感兴趣的任一部分图形以任意大小输出，方便快捷。 TH-GIS不仅可以为电力部门的实际工作节省大量的人力、物力，更重要的是，它为管理的决策部门提供了规范和科学的分析工具，实现了使以往的经验型管理上升为科学分析型管理。4 在电力系统自动化领域的应用前景 由于TH-GIS平台的通用性以及专门针对电力系统增强的功能，TH-GIS平台可以作为任何需要数据可视化的电力系统应用的搭载平台。配电管理系统（DMS）尤其需要并适合采用该平台，基于以下几方面的理由。 （1） 配电系统设备包括配电变电站设备、馈电线路还有连接到千家万户的电表，设备数据库比发、输电数据库要大得多，可能由成千上万个点组成，采用传统的MIS系统管理不够直观。 （2） 配电系统设备分布在广阔的区域中，包括沿配电线路分布（常常在电杆顶端）的馈线、连接到千家万户的电表及负荷控制设备。DMS要求比EMS更大量更细节的地理信息。以往紧急维修或网络重构时靠纸质地图、纸质接线图或人脑记忆确定设备位置、查找服务队伍及用户信息，在采用TH-GIS平台后可以统一从电脑中直观方便地获得。 （3） 由于修建和维护及运行方式等原因，配电系统经常发生改变，包括设备参数属性、网络结构的变化。设备数据库的维护需要一个可视化的信息管理系统，DMS众多的分析功能也需要得到最新的准确的设备、网络参数。TH-GIS提供的FM功能保证了数据的共享一致性。 （4） 配电管理系统中一些高级分析功能由于缺乏足够的地理信息数据，未能在实际中获得很好应用，如投诉电话热线系统TCS，基于负荷点的负荷模型，变电站选址和馈线规划中的实际最短距离（Physical Shtest Distance,PSD）模型。在TH-GIS平台上，用户可以考虑许多实际的约束条件，如土地使用、区划、水文、街区布局，而且由于空间数据模型的引入，这些约束条件对用户是透明的，相当多的模型建模将得到简化或根本不需要。 （5） DMS本身的研究和应用也刚起步不久，存在着巨大的市场潜力，初步估计我国地调、县调的DMS市场潜力在4亿元～5.8亿元之间。基于TH-GIS这一平台开发的DMS系统将成为真正综合、有机的系统，开发人员只需关注其实际的功能实现。 配电系统中，正常运行、计划检修、故障排除、恢复供电、用户报装、电量计费、馈电增容、规划设计以及各种自动化如电量计费、冷负荷检出分析、投诉电话热线、开具操作票及CAD接口等功能，所要用到的数据和信息可以归纳为两类：①地理数据，包括地图及其它地理信息；②配电设备以及供电服务和用户信息。配电设备（如配电馈线、变压器、地下电缆、变电站等）和各种继电保护设备，以及包括这些设备的地理位置及其有关属性。供电服务信息包括队伍的地理位置、人员情况、工作完成情况等。用户信息包括地理位置、负荷类型、电话号码等。 图1以几个典型应用为例，显示了AM/FM/GIS数据库在DMS中的地位。利用AM/FM/GIS可以把过去电力系统中独立开发的应用系统集成起来，构成完整的DMS系统，各个应用通过公共数据集成服务对它进行访问。图1 DMS中典型功能所涉及的数据4.1 TH-GIS在离线方面的应用4.1.1 设备管理系统 在以地理图为背景所绘制的线路图上，可分层显示变电站、线路、变压器、开关直至电杆路灯、用户的地理位置。只要用鼠标激活一下所需查询的厂站和设备图标（包括实物彩照或照片在内的有关厂站或设备信息），即可以窗口的形式显示出相关信息。 这些设备信息，既包括生产厂家、出厂铭牌、技术数据、投运日期、编号等基本信息，还包括设备的运行工况信息。4.1.2 用电管理系统 用电管理系统包括对大、中、小用户进行业扩报装、查表收费、负荷管理等业务营运工作。使用AM/FM/GIS，可以促使基层生产班组人员认真核对现场设备运行情况，及时更新配电、用电的各项信息。按街道门牌编号建立的用户档案也使得查询管理工作非常直观、方便。4.1.3 规划设计系统 配电系统的合理分割变电站负荷、调整馈电线路负荷以及增设配电变电站、开闭站、联络线和馈电线路，直至配电网改造、发展规划等，设计任务比较繁琐，而且一般都是由供电部门自行完成。这时，单位地理图（如0.1～0.25 km2）上所提供的设备管理和用电管理信息及数据，与小区域负荷预报数据相结合，共同构成配电网和设计计算的基础。4.2 AM/FM/GIS在在线方面的应用4.2.1 在SCADA中的应用 在DMS中，为了有效地管理、调度维护和抢修队伍，调度员对地理信息的依赖程度比在EMS中要大得多。把AM/FM提供的设备信息和空间信息与SCADA提供的实时运行状态信息有机地结合起来，可以有效地改进电力分配、紧急情况下的调度以及日常维护与抢修服务。4.2.2 在投诉电话热线（Trouble Call）中的应用 投诉电话热线是DMS的重要组成部分，其目的是为了快速、准确地根据用户打来的大量故障投诉电话判断发生故障的地点以及抢修队伍目前所处的位置，及时派出抢修人员，使停电时间最短。 所指的故障发生的地点以及抢修人员所处的位置应该是具体的地理位置（如街道名称、门牌号码等），而且还要了解设备目前的运行状态。因而，AM/FM/GIS提供的最新地图信息、设备运行状态信息极为重要，是故障电话处理系统能够充分发挥作用的基础。 由上述几个典型应用可见，TH-GIS平台在电力系统自动化领域，尤其是配电方面有着相当光明的应用前景，将给配电管理系统提供合理、高效、完整的解决方案。5 结论 TH-GIS是一个成功的AM/FM/GIS平台。多个工程项目的实际应用证明，TH-GIS已经成为一个符合我国国情、具有较高理论水平和应用价值的电力地理信息系统，对提高电力部门的管理自动化水平及加强决策的科学化和现代化有着重要的意义。作者简介：沈瑜（1973-），男，博士研究生，从事GIS在电力系统中的应用以及电力市场的研究； 夏清（1957-），男，教授，博士生导师，研究方向为电力市场与GIS在电力系统中的应用。作者单位：（清华大学电机系，北京 100084）参考文献〔1〕 童国福.城市配电管理系统底层的实现和开发体会［J］.电网技术，1998，22（3）：73～76〔2〕 严晓蓉，周仁华.配电网GIS地理信息系统［J］.电力自动化设备，1998，18（4）：37～38〔3〕 宋小冬.城市规划行业地理信息系统应用中的若干非技术问题及对策［J］.城市规划，1997（2）：41～43〔4〕 Lu C N， et al. 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