2、贵州省气象台 贵州贵阳 550002）
摘要：目前各类电力地理GIS系统所展示的电网地理接线图只适合在PC端浏览，，且由于基于地理信息的输电网接线图在负荷密集区变电站和线路众多，而非密集区变电站和线路稀少，不能提供一个一目了然的电网接线图全貌，所以无法应用于整个电网的相关分析及防灾等布防工作；本文利用C#及OpenGL技术，研究各种电力专业矢量图的绘制算法技术，以及各种电力专业符号图形的矢量绘制技术，将采用自底层开发的基于电力行业专业的WT_GIS技术，绘制布局均匀带有地理相对位置、变电站及线路不重叠等原则下实现运维单位220kV以上电网地理接线网图的快速自动绘制；运维使用人员将运维单位观冰点、防外力破坏点、防汛重点杆号等台账数据输入，可快速自动绘制生成相应的各种专业示意分布图，应用于防灾减灾及应急等工作，并对运维单位运维线路设备进行直观、可视的动态管理，并方便快速查询分析应用。
关键词：电网；地理接线图；自动绘制；辅助决策
1.电网地理接线图在各专业的应用
电网地理接线图主要显示电力系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结，同时展现各站点地理相对位置，融入地理信息；由地理接线图可获得对该系统的宏观印象，是电力规划、设计、运行及调度部门经常使用的图纸。
电网地理接线图在电网的规划、设计、运行、风险评估、继电保护、自动化管理等各专业人员来说非常重要，运行方式和检修计划人员可以非常直观地基于有输电线路单线图及各电源、变电站、输电线路的发、输、变电能力、特性及设备技术参数，网络特点，制定安全、经济的电网运行方式、经济事故下电网运行预案，运行部门可广泛应用于防冰、防山火、防汛、防外力破坏、电网风险分析等日常运维工作中，是运维工作中最常用的辅助分析图纸。
2.现有电力GIS等图形可视化系统为何不能取代人工绘制电网地理接线图：
系统目前所应用的输电GIS、各类基于输电GIS的电力GIS系统等，虽然实现了图形可视化管理，还是不能取代电网地理接线图的应用，主要有以下原因：
（1）现有的电力GIS系统在展示全网接线图时，在负荷集中区变电站数量密集、线路交错，在偏远山区和经济欠发达地区的变电站数量较少，线路稀疏。GIS在展示全省电网时会出现严重的疏密不一致，不能清晰展示厂站名称、位置及参数，不能提供电网接线图全貌，不能应用于整个电网的相关分析。
（2）在各类电力GIS系统中，大部分都是web浏览方式，只提供在线浏览，只能获取局部大图，不能生成站标识清晰的全貌大图，而规划、设计、运行、风险评估、继电保护、自动化管理等各专业人员常常需要展示全貌及站点参数的大图。
3.开发电网地理接线图自动绘制系统的意义
因电力GIS系统在展示电网全貌时获取的图片，再放大均不清晰，而在系统内虽然可以获得局部的清晰大图，但始终是不能获取全貌的高清大图。所以，通过开发电网地理接线图自动绘制系统，所展示的电网地理接线图，线条经过平滑、离散等处理，可同时展示厂站名称、位置及参数等，能展示各站点间接线关系，提供清晰的电网接线图全貌，可应用规划、设计、运行、风险评估、应急指挥、工作布防等需要掌控全局的工作安排。
4.技术路线研究
采用分模块分层设计，如系统结构图所示主要分为以下几个模块研发：
（1）基于WT_GIS技术研发模块
该模块将基于WT_GIS，自底层采用OpenGl研发，利用C++编程生成dll接入主程序调用。模块将主要由以下类和对象构成，地图投影类、地图标注类，地图绘制接口、地图控制接口，图层管理部分将建立图层数据地址盒，系统接入数据后，将数据地址传入图层地址队列，对图层的增加、删除及变更操作实际是对地址队列的操作。
（2）地理接线图模块、发布及服务模块
该模块主要第一部分研发，对电网线路绘制部分，将建立点绘制接口，线绘制接口、面绘制接口。所有绘制接口均继承于IDraw接口，这样实现绘制线路时根据不同的样式进行多态绘制，而所有样式均有样式对象进行管理。对线路编辑部分，系统将进行分层设计（主要分数据层、逻辑分析层、显示层），当系统接到数据编辑消息后，从数据层取出数据，在逻辑分析层中根据该消息进行逻辑分析，得到分析后结果，最后传给显示层进行显示。对自动化绘制部分，系统将支持多种数据格式的录入（Xls格式、Shp格式）等格式，系统在接收到数据后，在数据层中根据不同数据建立不同数据Object，不同数据Object，根据配置文件对数据进行逻辑分析，然后传给显示层进行快速出图绘制。对智能化调整部分，将解决点引多线遮挡和两点多线遮挡问题，对于点引多线遮挡，系统将引出一个小圆，线路先从小圆以最近优先原则分出，从最近线条开始引线，当有线路出现交叉遮挡时，扩大小圆半径，重新分配引线，直至所有线路全部引完。
系统在绘制完成地理接线图后，数据将存为增强图元的Emf格式和pdf格式，EMF格式是设备无关的。被打印物品的图形的维度维护的方式并不是打印机上每英寸的点数，能较为精确描述图形信息。
对于地图服务发布，系统将利用IIS或Apache建立服务，电网地理接线图有最新变动，可在客户端对地图进行升级生成发布图，传到服务器端通过Web方式在内部局域网络内面向相关部门发布，各用户可在线经过部门认证后获取最新版本的电网接线图。
（3）决策辅助分析模块
目前气象行业主要的数据格式有Micaps格式、国际标准Grib2格式及netCDF格式，气象数据格式繁多且比较复杂，系统将对气象局传过来的Micaps格式数据进行文本解析，而对Grib2格式进行二进制分析解析，对netCDF格式将调用netCDF数据解析专业dll库文件进行解析，对各种气象行业专业数据解析后，系统根据不同数据对象建立地址队列，并分配数据。由地图系统图层管理模块对数据地址队列进行管理，最后将各种气象灾害数据与地理接线图进行叠加分析，得到线路运维单位生产实际中的各种指导图集。
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5.技术创新及难点研究
（1）基于电力行业的专业化GIS技术的研发
由于第三方GIS效率较低，灵活度差不能完全满足电力行业的各种专业需求，该系统无需第三方GIS，采用自底层开发的基于电力行业应用的WT_GIS系统，该GIS系统能进行多种地理投影，能实现各种地理信息与各种电力接线网的快速叠加分析。
基于WT_GIS实现以下GIS功能
1地理投影变换：可进行任意等面积、等方位、等角度地理投影；2任意漫游、放大、缩小显示：将实现无极缩放，可任意放大、缩小，任意拖动漫游；3空间查询：提供按线路级别查询（如220kV、500kV等）、按线路属性查询（如2012年建造或省管线路等）、按变电站查询）；4空间分析、缓冲区分析：如分析某条线路直径10公里内影响情况或分析某变电站周围10公里半径内影响情况；5数据提取：可以任意提取多条电力线路的属性数据。
（2）电网地理接线图的矢量绘制技术研究
系统将采用C#及OpenGL技术，编写绘制平台，通过该系统能自动根据电力接线网的经纬信息进行自动绘制。大部分系统绘制的电网地理接线图皆是绘制于标量图层的地理底图上，成图效果及数据维护较困难。
将研究以下功能：
1、电力线路的分等级矢量绘制
1）线路点的交互式修改
能对线路上节点进行动态添加、删除、修改、更新
2）电力线路的交互式修改
动态添加、删除任意电力线路添加、删除、修改、更新
3）关键线路或关键点的动态闪烁显示
2基于电网地理接线图智能分析绘制技术
1）电网地理接线图智能优化调整技术的研究
由于按照传统GIS绘制的地理接线图，线路密集不清晰直观，尤其当一个点同方向引出多条线路时，线路密集叠加不能清晰展示电力接线信息。需研发一些离散化技术，在对地理接线图不失真显示的前提下，对线路进行一些智能处理。主要有：
a、点附近线优化调整
当某个变电站引出多条线路时，系统根据智能分析判断，将线路离散。
b、两点间多线遮挡优化调整
如当两个点之间有多条线路时，传统Gis会将多条线路绘制在一起，这样上面线路将下面线路覆盖，不能较好显示线路真实特性。系统采用智能判断分析，将线路离散，以能直观显示线路特性。
2）电网地理接线图的平滑显示技术
3、各种电力符号及电力线型的矢量地理绘制技术研究：系统研究一种可自定义的符号设计技术，能实现电力行业标准的各种电力专业符号的绘制。
（3）电网地理接线数据的科学化层次化管理技术的研究
系统图形设计将采用图层化管理技术，如行政边界层、道路交通层、运维部门管辖区域划分层、500kV线路层、220kV线路层、电厂变电所信息层，各数据层将采用图层实现，实现图层的显示、消隐、排序、添加、删除、修改、更新、合并、分离等功能。
（4）基于电网接线图的输电运行线路决策辅助分析
为满足抗冰、防火、防汛要求，该系统将实现观冰点分布图、防外力破坏点分布、防汛重点杆号分布图等的快速自动绘制。各生产部门可通过该系统快速查阅及分析应用
（5）电网接线图的快速自动出图及矢量电力大图绘制技术
现在各种基于第三方Gis的系统，不能较好解决电力矢量大图的打印，该系统将利用C#及OpenGL技术，研发可无限放大打印的矢量图绘制技术，在绘制布局均匀带有地理相对位置、变电站及线路不重叠等原则下实现展示电网地理接线图全貌。
（6）电网地理接线数据的科学化层次化管理技术的研究
系统图形设计将采用图层化管理技术，如行政边界层、道路交通层、水文信息层、运维部门管辖区域划分层、500kV线路层、220kV线路层、电厂变电所信息层，各数据层将采用图层实现，实现图层的显示、消隐、排序、添加、删除、修改、更新、合并、分离等功能。
6 结论
本文利用C#及OpenGL技术，研究各种电力专业矢量图的绘制算法技术，以及各种电力专业符号图形的矢量绘制技术，将采用自底层开发的基于电力行业专业的WT_GIS技术，绘制布局均匀带有地理相对位置、变电站及线路不重叠等原则下实现运维单位220kV以上电网地理接线网图的快速自动绘制；运维使用人员将运维单位观冰点、防外力破坏点、防汛重点杆号等台账数据输入，可快速自动绘制生成相应的各种专业示意分布图，无需人工过多干预。该系统采用矢量大图技术，输出具有电网全貌，可无限放大不失真，可打印成各种尺寸的大图，专业定制自动绘制的多种业务图，应用于防灾减灾及应急等工作，对运维单位运维线路设备进行直观、可视的动态管理，并可方便快速查询分析应用。
参考文献：
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[3] 高翔，张沛超，章坚民．电网故障信息系统应用技术 [J] ．中国电力出版社，2006
论文作者:张宗钰1,魏涛2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：电网论文; 接线论文; 线路论文; 地理论文; 系统论文; 数据论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第34期论文;