电网规划与设计一体化平台研究

电网规划与设计一体化平台研究

付金光1刘宁宁2

（国网河南省电力公司鹤壁供电公司河南鹤壁市458030）

摘要：构建一种服务于电网规划设计的一体化平台。该平台在硬件系统架构上由服务器、客户端以及防火墙和交换机等网络设备组成，软件系统则分为数据访问层、业务逻辑层、服务层和界面层4个层次。该一体化平台实现了电源电网分布、地理信息和影像等多类型海量数据的存储、管理、展示、应用和共享；建立了可视化的人机交互信息平台，并结合方案分析与优化工具，辅助电网规划研究、管理、决策等工作，有利于全面提高设计方案的经济性和可行性。

关键词：电网；规划；平台；一体化；可视化

引言

国内电网规划研究的工作模式发生了深刻的变化，正从使用图纸等传统信息向电子化信息转变，从传统单机计算向大规模企业级协同计算方向发展。在信息共享和应用方面，比较通用的技术思路是将原来的相互独立的各种数据源进行整合，在底层建立统一的数据基础设施，并对外提供共享接口，在此基础上采用面向服务的模式，针对业务构建支持平台。这样可以有效消除“信息孤岛”，并做到信息共享和功能共享。但是，新形势下的电网规划需要综合考虑社会经济发展水平、资源密集度、交通运输、产业结构、市场机制等多种因素，因而所需掌握的信息越来越多，研究难度越来越大，研究要求越来越高，迫切需要采用信息化手段进行大量基础数据管理，进行信息的共享和挖掘使用，为电力规划工作提供信息支撑。为此，本文针对电网规划设计一体化平台建设的关键技术，论述一体化平台的多类型海量数据的存储、管理、应用体系结构和人机交互的逻辑与方法，并结合典型应用场景阐述该平台在电力信息管理和电网规划设计中的作用。

1规划设计一体化框架

1.1功能结构

规划设计一体化平台定位于电网建设的规划设计阶段，通过将规划数据和图形平台相结合，以满足信息展示、应用和管理的要求，服务于电网的规划设计。因此，该平台首先需要对各类规划基础数据、工程数据、规划设计知识数据等属性数据进行存储，同时搭建空间数据库以实现对基础地理、前期专题、影像数据等的存储管理；

1）提供对基础地理信息、前提专题数据和现状电网数据的查询管理；

2）电源、电网设备参数的管理与应用；

3）辅助方案分析和造价估算；

4）能够进行可视化图形编辑的人机交互界面，以支持宏观和微观的规划设计工作。

1.2部署架构

本一体化平台采用C/S体系架构。系统的硬件架构分为服务器、网络交换机、网络防火墙和客户端4个部分。客户端实现用户和后端服务器的交互，网络交换机负责网络请求的转发，网络防火墙保证网络访问的安全性，主服务器用于存储数据并处理客户端的请求。在该架构下，数据库服务器部署在保密机房内，电力规划平台部署在客户端，通过内部光纤进行数据通信，并通过广域网防火墙等保障系统安全和数据安全。为了使系统能正常运行，需要保证各用户的客户端与服务器网络连通并不出现网络拥塞，实际部署时要求服务器到客户端的网络接口带宽不小于100Mbps。本一体化平台在综合计算机技术、地理信息系统技术、数据库系统技术、遥感技术、海量数据调度技术和电力系统知识等基础上进行建设。系统中各类关系数据存储于Oracle或Access数据库中，依靠ArcSDE引擎管理地理信息和图形数据。系统客户端在.NetFrameWork4基础上开发，采用MicroSoftVisualStudio2010作为集成开发环境进行实现；利用MicrosoftEnterpriseLibrary封装ADO.Net和ArcGISEnginner，其中ADO.Net用于访问Oracle和Access等关系型数据库，而ArcGISEngine引擎用于图形数据与影像数据的展示与操作。利用MVC框架，控制人机交互逻辑，并基于DevExpress开发人机交互界面。

2软件体系结构

根据前述一体化平台的功能结构，开发得到其软件体系结构。该一体化平台的软件体系结构可以分为3层，分别为数据访问层、业务逻辑层和界面层。数据访问层提供了数据的存储和增删查改能力，是整个系统的支撑；业务层定义了对象模型和系统的行为；界面层则用来定义界面并实现与用户的交互。

2.1数据访问层

数据访问层采用了关系数据库技术、空间数据库技术和海量影像数据存储技术。数据访问层提供了数据的存储和增删查改功能。设备参数、电网接线图和接线示意图数据包含结构化和非结构化两种类型，其中结构化数据在经过收集和切片等处理之后，导入到Oracle或者Access数据库中存储，非结构化数据则采用文件系统进行存储。系统采用地理空间数据库对具有地理属性的电网数据及相关的基础地理信息和前期专题数据进行地理建模，形成了相互连接的拓扑网络模型，在此基础上提供电网数据的输入、查询、图形编辑、分析、制图和输出等操作功能。二维、三维场景的可视化依赖于海量的栅格数据，包括卫星影像、航空影像和DEM等，栅格数据量随着分辨率的提高呈几何级数递增。系统通过层次结构来组织管理庞大的栅格数据，对同一分辨率的数据按其空间位置对其进行分块处理，采用四叉树建立空间数据索引，以保证能最快找到当前视景内的数据。

2.2业务层

业务层是所有分层系统的核心，包含了系统的核心逻辑。在本系统中，业务逻辑层包含了一系列对象实体及对象之间的相互关系，以及建立在对象之上的业务和操作逻辑。业务层分为业务流和对象领域模型两部分，对不同业务和不同数据类型进行独立建模和解耦，使结构更清晰、架构更灵活。业务流包括工程方案组织、图形浏览编辑、设备参数操作、辅助计算逻辑、制图输出、权限访问限制等，包含了需要提供给用户的各个功能模块。对象领域包括工程方案对象模型、电网数据对象模型、区域对象模型、权限对象模型、基础数据模型和地理图形数据模型等。

2.3表现层

表现层由两个组件组成，分别为用户界面和表现逻辑。用户界面给用户提供了使用程序进行人机交互的接口，程序的所有功能都通过用户界面中的图形化元素或文本元素呈现给用户，在技术上采用DevExpress控件集合，以提供方便美观的交互界面。表现逻辑则用于将用户在界面上的操作转化成具体的网络请求格式，并发给服务层程序，在技术上采用MicroSoftEnterpriseLibrary并封装了ADO和ArcGISEngine。

3工程实例

3.1辅助工程设计

本设计平台已在高压输电线路工程中试用。以此为例，对本文提出的平台设计进行分析。本平台在线路和站址方案的制定方面提供了地理位置的选择和优化工具，可以根据卫星影像、地形、气候以及交通条件等地理信息选择线路路径和变电站的站址。并进一步根据风景规划区、冰区、污区、土地利用等专题数据制定线路的走向方案，进而根据变电站自身的主变容量、设备条件初步估算变电站造价，根据线路通道内的地物以及杆塔初步排位快速统计并估算通道清理费用和本体造价。利用空间分析的方法，可以快速生成多个路径方案的统计信息，为多方案比选提供准确科学的评比依据。

3.2辅助专题评估

可利用系统对前期各项专题、敏感点信息进行录入、更新和维护，在区域专题概况基础上，不断积累各工程专题数据，实现数据的滚动维护，便于在其他工程中重复利用。以高清卫星影像、各类前期专题数据为基础，结合空间分析功能，可获得输变电工程与这些专题的统计关系。

结语

本文详细论述电网规划设计一体化平台多类型海量数据的存储、管理、应用体系结构和人机交互的逻辑与方法，并结合典型应用场景阐述该平台在电力信息管理和电网规划设计中的作用。提出的一体化平台除能够实现各部门数据共享，提高实际生产中数据利用效率外，还能辅助电网及能源规划研究、管理、决策等，提高设计方案的经济性和可行性。下一步，将尝试采用大数据分析技术对一体化平台整合与管理的数据进行深入挖掘，以获取更高层次的辅助决策信息。

参考文献：

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