CN104820706B - 基于地理信息的配电网全景实时监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地理信息的配电网全景实时监控系统及其方法。该监控系统包括GIS客户端、实时GIS服务层和资源层；其中，该实时GIS服务层中包括地图服务单元和实时数据单元，该资源层中包括GIS平台和配电管理系统；GIS平台连接地图服务单元，配电管理系统连接实时数据单元，地图服务单元连接实时数据单元；GIS客户端连接地图服务单元。本发明将配电网的地理测绘数据和实时运行数据进行深度关联，为配电网全景实时监控提供强有力的技术支撑。

Description

基于地理信息的配电网全景实时监控系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种配电网全景实时监控系统，尤其涉及一种基于地理信息的配电网全景实时监控系统，同时也涉及基于该系统实现的配电网全景实时监控方法，属于配电自动化技术领域。

背景技术

配电网调度控制和抢修业务的一个显著特点是实现电网运行监控、操作控制、抢修作业空间可视化。传统的配电网调度控制系统在这方面日益显得功能有限。它一般只能以表格的形式简单给出各种设备的属性信息，至于这些设备的地理位置、相互关系、电网的拓扑结构等信息则很难清楚直观地表达出来，而这些信息对于线路巡检、故障定位、停电分析等工作是十分必要的。因此，传统的配电网调度控制系统很难高效地满足当今配电网的生产管理需求。

目前，各个省级电力公司均部署了电网地理信息服务平台(简称为GIS平台)。该平台可以对外发布辖区内的地理背景信息、电网空间信息、电网拓扑信息等三大类信息。其中，GIS平台的地理背景信息采用地理背景切片方式或与电网空间信息封装成控件方式对外发布；电网空间信息采用矢量图形方式或栅格数据方式以及地理背景信息封装成控件方式对外发布；电网拓扑信息的模型采用CIM、可缩放矢量图形(SVG)等方式对外发布。电力系统的工作人员可以结合地理背景信息、电网实时采集信息，综合辅助以提升配电网的监控及故障处理能力。

在现有技术中，GIS平台在电网运行监控及抢修方向的应用主要有两种方式，一是采用GIS平台提供的地理信息控件；二是使用GIS平台提供的切片或测绘机构航拍图，而电网设备走径由电力系统的工作人员手工绘制。这些方式普遍存在扩展性能差、无法展现配电设备的实时运行状态或重复建设、维护量大、出错率高等弊端，导致实用化程度不高。

在专利号为ZL 201110417332.6的中国发明专利中，公开了一种配电线路实时监控分析系统。该系统包括线路负荷实时采集模块、与线路负荷实时采集模块相连的模型智能分析模块和与模型智能分析模块相连的数据展示模块；线路负荷实时采集模块，用于从负荷控制及配变监测终端系统采集的配变负荷、电流数据、配网地理信息系统的配电网的网络拓扑关系数据；模型智能分析模块，用于通过预设的计算模型，在配网地理信息系统拓扑结构图上自动实现对配电干线、支线的实时负荷监测和运行状态的智能分析；数据展示模块，用于实现在单线图上展示干线、支线的实时负荷监测信息，以及监测点的电流、负载信息。采用该技术方案，可以在线路结线图显示相应点的负荷数据，为线路的安全运行提供有力的保障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于地理信息的配电网全景实时监控系统。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供基于地理信息的配电网全景实时监控方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于地理信息的配电网全景实时监控系统，包括GIS客户端、实时GIS服务层和资源层；其中，

所述实时GIS服务层中包括地图服务单元和实时数据单元，所述资源层中包括GIS平台和配电管理系统；

所述GIS平台连接所述地图服务单元，所述配电管理系统连接所述实时数据单元，所述地图服务单元连接所述实时数据单元；

所述GIS客户端连接所述地图服务单元。

其中较优地，所述地图服务单元包括瘦引擎、瘦空间数据库和地理背景切片；其中，所述瘦引擎一方面连接所述GIS客户端，另一方面连接所述瘦空间数据库和所述地理背景切片；所述瘦空间数据库与所述实时数据单元进行连接。

其中较优地，所述瘦引擎管理所述GIS平台提供的地理背景切片以及所述瘦空间数据库存储的电网空间信息，并融入配电网的实时运行数据，通过所述GIS客户端进行发布。

其中较优地，所述瘦空间数据库中不包含地理背景信息；所述瘦引擎使用所述GIS平台的地图切片，但不直接渲染地理背景切片。

其中较优地，所述地图服务单元采用缓存切片服务器的方式，将栅格数据切割成多张地图切片进行缓存。

其中较优地，所述实时数据单元采用矢量图像服务器的方式，将配电网设备抽象为多个矢量图形，并提供操作接口，以便根据实时数据动态更新配电网设备的矢量图形及属性数据。

其中较优地，所述GIS客户端对实时GIS服务层发布的实时电网走径图进行监听；或者，由所述地图服务单元将更新信息实时推送到所述GIS客户端。

其中较优地，所述GIS平台包括GIS空间数据库、GIS引擎和电网空间信息服务单元；其中，

所述GIS空间数据库内部存放基础地理信息、电网拓扑信息、电网图形信息和资源属性信息；这几类信息输入所述GIS引擎中，通过所述GIS引擎将这几类信息渲染成矢量图形，并将所述矢量图形切分为地理背景切片及栅格数据，向所述电网空间信息服务单元输出。

一种配电网全景实时监控方法，用于实现地理背景切片的加载，包括如下步骤：

当需要调用某个地理背景切片时，对GIS客户端中的地图切片容器进行初始化；

根据地图信息以及所述GIS客户端的视口的屏幕范围，进行切片计算，得到当前视野内的地图切片的行、列以及层级；

所述GIS客户端对返回的地图切片数据进行排列，并将所述地图切片的行、列以及层级的集合，发送至GIS平台中的地理背景切片，从中返回图片资源，由所述GIS客户端进行显示。

一种配电网全景实时监控方法，用于动态更新配电网设备的矢量图形，包括如下步骤：

由GIS客户端进行矢量调度，请求传递地图信息及地图屏幕范围，然后根据当前窗体的视口范围执行矢量计算请求，得到当前地图边界的经纬度；

根据当前地图边界的经纬度，查询得到当前地图范围内的配电网设备对象集合；

向实时数据单元发送视窗的边界经纬度，从中返回实时配电设备动态集，并据此绘制配电网设备对象；

当实时电网走径图发生状态更改时，将发生状态更改的配电网设备对象ID发送至所述GIS客户端的实时矢量地图容器；若所述实时矢量地图容器能根据该配电网设备对象ID定位至该配电网设备对象，则该配电网设备对象进行局部刷新，并在所述GIS客户端更新该配电网设备的状态及属性。

与现有技术相比较，本发明所提供的配电网全景实时监控系统及其方法将配电网的地理测绘数据和实时运行数据进行深度关联，从而为配电网全景实时监控提供强有力的技术支撑。

附图说明

图1是本发明所提供的配电网全景实时监控系统的总体架构示意图；

图2是地理背景切片的加载机制序列图；

图3是动态更新配电网设备的矢量图形的序列图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

本发明主要针对现有技术中配电网的地理测绘数据和实时运行数据没有有效关联，不能有效为配电网实时监控提供支撑的技术问题而提出的。

为此，在图1所示的配电网全景实时监控系统中，包含地图渲染、矢量绘制和实时网络通信服务的GIS客户端接入实时GIS服务层中的地图服务单元。在地图服务单元中，包括瘦引擎、瘦空间数据库和地理背景切片。其中，瘦引擎一方面连接GIS客户端，另一方面连接瘦空间数据库和地理背景切片。这里的瘦空间数据库不包含地理背景信息，瘦引擎使用GIS平台的地图切片，但不直接渲染地理背景切片。因此，相应的空间数据库及引擎的容量、管理范围大幅缩减，减小了系统复杂度及管理难度。瘦空间数据库负责将配电网的地理测绘数据存入数据库，形成配电网的图形信息和模型信息。配电网全景实时监控系统将瘦空间数据库存储的配电网图形信息和模型信息，对外发布为地图服务及数据访问接口。

位于资源层中的DMS系统(配电管理系统)包含实时库。该系统向位于实时GIS服务层中的实时数据单元输出配电网运行的实时数据。如图1所示，在实时数据单元内部包括实时数据发布服务、拓扑服务和实时信息采集三个功能模块。该实时数据单元与上述的瘦空间数据库进行连接，由此形成的数据交互关系是实现配电网的地理测绘数据和实时运行数据之间关联关系的关键环节之一。

上述实时数据单元负责将实时数据采集推送的实时设备属性及状态，更新到整个配电网全景实时监控系统中。其中，实时数据采集负责采集并发送配电网设备的实时数据。实时数据发布服务负责接受配电网设备的实时运行数据，并提供配电网设备的查询及更新接口。

位于资源层中的GIS平台包括GIS空间数据库、GIS引擎和电网空间信息服务单元。其中，GIS空间数据库内部存放基础地理信息、电网拓扑信息、电网图形信息和资源属性信息。这些信息输入与GIS空间数据库连接的GIS引擎中，通过GIS引擎把这几类信息渲染成矢量图形，并可将矢量图形切分成地理背景切片及配电网的栅格数据，向电网空间信息服务单元输出。考虑到地理背景类资源容量大、变更少、基于该类信息应用少，而电网空间信息及拓扑类信息容量相对小、异动频繁、基于该类信息应用较多，配电网调度控制系统可以直接使用GIS平台渲染后的地理背景切片，而电网空间信息服务单元采用接口方式接入设备空间信息及设备拓扑关系，并把这些关系存储在瘦空间数据库中。瘦引擎管理GIS平台提供的地理背景切片和瘦空间数据库存储的电网空间信息，并融入配电网的实时运行数据，最终通过GIS客户端进行发布。

配电网全景实时监控系统分多层多级对配电网地图数据进行处理，主要分为两个地图层级服务：一个是相对静止不变的配电网设备所在的地图服务单元，一个是和实时数据紧密联系的多变的实时数据单元。其中，地图服务单元采用缓存切片服务器的方式，将栅格数据切割成多张的地图切片进行缓存。实时数据单元采用矢量图像服务器的方式，将配电网设备抽象为多个矢量图形，并提供操作接口，以便根据实时数据动态更新配电网设备的矢量图形及属性数据。

在本发明中，地理背景切片由各地区测绘院负责提供数据及更新维护，由国家电网公司和各个省级电力公司部署的电网地理信息服务平台提供配电网设备的栅格数据，然后由上述的瘦引擎进行集成和发布，GIS客户端进行渲染。下面，结合图2详细说明地理背景切片的加载机制：

首先，当需要调用某个地理背景切片时，对GIS客户端中的地图切片容器(图中未示)进行初始化，例如设置地图的最大地物分辨率、切片原点、切片图片的大小、缩放系数、起始级数、终止级数等，然后根据地图信息以及当前GIS客户端的视口的屏幕范围，进行切片计算，得到当前视野内的地图切片的行、列以及层级。最后，GIS客户端对返回的地图切片数据进行排列，并将这些地图切片的行、列以及层级的集合，发送至GIS平台中的地理背景切片，从中返回具体的图片资源，然后由GIS客户端进行排列和显示。

在本发明所提供的配电网全景实时监控系统中，由瘦空间数据库提供配电网设备的空间信息，由DMS系统提供配电网设备的实时运行数据，然后由瘦引擎提供实时矢量配电网图层服务，将二者结合在一起，对外发布实时电网走径图。

GIS客户端对实时GIS服务层发布的实时电网走径图进行监听；或者，由地图服务单元将更新信息实时推送到GIS客户端，以便动态更新配电网设备的矢量图形，实时更改设备运行状态，为配电网全景实时监控提供技术支撑。下面，结合图3对动态更新配电网设备的矢量图形的过程进行详细的说明。

首先，打开GIS客户端，在初始化之后进行矢量调度，请求传递地图信息及地图屏幕范围，然后根据当前窗体的视口范围执行矢量计算请求，得到当前地图边界的经纬度，然后根据当前地图边界的经纬度，对电网空间信息服务单元发送请求，查询得到当前地图范围内的配电网设备对象集合，然后在GIS客户端进行显示。接下来，向位于实时GIS服务层中的实时数据单元发送视窗的边界经纬度，从中返回实时配电设备动态集，并据此绘制配电网设备对象。下一步，在GIS客户端中将配电网设备符号化。在上述的过程中，GIS客户端与实时GIS服务层之间基于TCP/IP协议建立socket连接，采用socket监听的机制进行数据更新。当实时电网走径图发生状态更改时，实时GIS服务层将发生状态更改的配电网设备对象ID发送至GIS客户端的实时矢量地图容器。若实时矢量地图容器能根据该ID定位至该配电网设备对象，则该配电网设备对象进行局部刷新，并在GIS客户端更新该配电网设备的状态及属性。

与现有技术相比较，本发明所提供的配电网全景实时监控系统及其方法将配电网的地理测绘数据和实时运行数据进行深度关联，为配电网全景实时监控提供强有力的技术支撑。

上面对本发明所提供的基于地理信息的配电网全景实时监控系统及其方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种配电网全景实时监控方法，基于配电网全景实时监控系统实现，用于动态更新配电网设备的矢量图形；

所述配电网全景实时监控系统包括GIS客户端、实时GIS服务层和资源层；其中，所述实时GIS服务层中包括地图服务单元和实时数据单元，所述资源层中包括GIS平台和配电管理系统；所述GIS平台连接所述地图服务单元，所述配电管理系统连接所述实时数据单元，所述地图服务单元连接所述实时数据单元；所述GIS客户端连接所述地图服务单元；

其特征在于包括如下步骤：

由GIS客户端进行矢量调度，请求传递地图信息及地图屏幕范围，然后根据当前窗体的视口范围执行矢量计算请求，得到当前地图边界的经纬度；

根据当前地图边界的经纬度，查询得到当前地图范围内的配电网设备对象集合；

向实时数据单元发送视窗的边界经纬度，从中返回实时配电设备动态集，并据此绘制配电网设备对象；

当实时电网走径图发生状态更改时，将发生状态更改的配电网设备对象ID发送至所述GIS客户端的实时矢量地图容器；若所述实时矢量地图容器能根据该配电网设备对象ID定位至该配电网设备对象，则该配电网设备对象进行局部刷新，并在所述GIS客户端更新该配电网设备的状态及属性。

2.如权利要求1所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述地图服务单元包括瘦引擎、瘦空间数据库和地理背景切片；其中，所述瘦引擎一方面连接所述GIS客户端，另一方面连接所述瘦空间数据库和所述地理背景切片；所述瘦空间数据库与所述实时数据单元进行连接。

3.如权利要求2所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述瘦引擎管理所述GIS平台提供的地理背景切片以及所述瘦空间数据库存储的电网空间信息，并融入配电网的实时运行数据，通过所述GIS客户端进行发布。

4.如权利要求2所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述瘦空间数据库中不包含地理背景信息；所述瘦引擎使用所述GIS平台的地图切片，但不直接渲染地理背景切片。

5.如权利要求1所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述地图服务单元采用缓存切片服务器的方式，将栅格数据切割成多张地图切片进行缓存。

6.如权利要求1所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述实时数据单元采用矢量图像服务器的方式，将配电网设备抽象为多个矢量图形，并提供操作接口，以便根据实时数据动态更新配电网设备的矢量图形及属性数据。

7.如权利要求1所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述GIS客户端对实时GIS服务层发布的实时电网走径图进行监听；或者，由所述地图服务单元将更新信息实时推送到所述GIS客户端。

8.如权利要求1所述的配电网全景实时监控方法，其特征在于：

所述GIS平台包括GIS空间数据库、GIS引擎和电网空间信息服务单元；其中，

所述GIS空间数据库内部存放基础地理信息、电网拓扑信息、电网图形信息和资源属性信息；这几类信息输入所述GIS引擎中，通过所述GIS引擎将这几类信息渲染成矢量图形，并将所述矢量图形切分为地理背景切片及栅格数据，向所述电网空间信息服务单元输出。