陈宏恺
【摘要】 本文主要阐述了地理信息系统在输电线路上应用的主要内容，在该基础上结合具体案例对地理信息系统下输电线路巡检平台的系统构架进行研究，深入挖掘了地理信息系统在输电线路灾害巡检抢修中的应用效果。
【关键词】 地理信息系统 输电线路 灾害抢修 构建
前言
随着国家社会经济和电网技术的快速发展，我国年用电量和经济总量分别越居全球的第一和第二位。电力系统作为国民经济发展的重要基础也进一步向大机组、高电压、大电网方向快速发展。为了适用日益提高的环境保护要求和节省有限的土地资源，越来越多的输电线路架设在地理环境复杂、自然条件恶劣，人烟稀少交通不便的高山峻岭上[1]。近年来我国因台风暴雨等自然灾害引发地质灾害频繁，给输电线路正常运行造成了非常严重损害的情况时有发生，直接危及电网安全、稳定运行，影响了社会稳定和城乡人民的生活质量和人身安全，已经成为新时期社会关注的焦点。如，2016年7月9日，第一号台风“尼伯特”在福建登陆，对福建省福州、莆田、龙岩地区电网造成重大影响。
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）旨以地理视角，对输电线路灾害进行提前预警、灾后抢修等全面管控，通过大数据和智能检测技术确定输电线路灾害抢修的最优路径方案，有序开展抢修复电工作，最大限度地提升了灾害抢修时效，为灾后电网正常运行、及时恢复供电提供科学决策。
一、地理信息应用电力系统的主要研究内容
电力系统是一个结构繁杂、区域分布广泛的网络结构系统。传统电力系统大多依靠纸质设计、竣工验收档案资料和运行维护中技术改造检修记录等数据，实现对输电线路等有关设备的运行和维护管理。但鉴于纸质材料的更新不及时、共享性差及查询不便等弊端，严重影响了工作效率，无法及时为灾害抢修提供决策依据，已不能满足日益增长的电力系统对运行管理提出更高的要求。地理信息系统作为建设防灾减灾系统的一个前沿研究方向，近几年来得到了广泛应用。地理信息系统凭借其突出的数据分析和空间分析功能，在电力行业中得到应用成果显著。其能将设备设施地理分布、属性类信息、电网运营资料以及电网拓扑结构信息等快速集成，构建电网地理结构模型，形成可视化、直观的基于地理信息的电力网络系统，为提高电力设备运行的安全、稳定、经济运行，为各个单位部门提供更加科学的决策参考依据[2]。
基于地理信息系统的输电线路灾害抢修技术研究，通过将输电线路勘察设计及施工测绘数据和所在地区的常年自然灾害信息进行融合处理，形成专用的输电线路灾害信息数据库应用到输电线路灾害巡检抢修过程中[3]。能够较为全面把握输电线路附近的地理信息，确定其气候状况、天气变化等对输电线路运行状态影响，并在此基础上对可能发生灾害时对输电线路的影响进行分析、发布、展示和预警，从而做好对输电线路灾害有效防御准备，并超前谋划、科学组织灾后的巡检抢修工作，这对我国输电线路精益化管理和灾害预警防御工作中具有非常重要的现实意义。
二、地理信息系统输电线路抢修系统的应用
2.1 系统构架的构建
输电线路灾害抢修过程中数据量庞大，处理操作较为复杂，为了提升地理信息系统的应用效益，在设计其系统架构时需要把握好存储层、交换层、服务层及应用层等的构建，对各层服务内容进行完善。当发生台风等自然灾害时，快速查看防范灾害预案，缩短事故抢修时间，提高抢修协调性，提高效率等目的。其具体状况见图1。
数据存储层。该层是整个地理信息系统数据库的核心，需要对输电线路气候状况及自然灾害数据进行全面把握，负责管理数据的定义、维护、访问和更新，以及管理并相应抢修服务的数据请求，并有效集成，按照主题进行组织。做好台账数据、运行数据、监测数据、气象数据、地图数据、灾害数据、空间数据及模型数据的采集，为系统决策提供完备的数据支撑；
数据交换层。该层支持信息系统的开放性、异构性与互操作性，主要以数据标准化，系统调度、指挥控制、监测分析等工作为主，解析灾害信息，定位物体的信息和状况，依照上述业务需求生成了相应的业务接口，以实现业务的交互和数据的传输，形成一个统一的、可互操作的共享数据层。
数据服务层。服務层的基本元素为服务，该层主要在存储层数据基础上实施数据处理，综合实时数据和历史数据完成数据服务，其主要包括业务主站、防灾减灾、图层分析及状态监控四大数据服务模块，实现对空间数据的服务、表现、查找和索引等服务。应用过程中可以依照业务需求进行适当添加或删减，并需预留接口供功能拓展和定制服务。
业务应用层。该层为输电线路灾害抢修提供了针对性服务组件，响应抢修工作请求，执行抢修任务。其主要包括综合展示、故障分析、灾害预警、风险分析、资源调配及故障警告等。与此同时，该层还能够对本系统中的数据进行统计和处理，通过数据通信与远程设备通信，获取终端运行状态，依照数据状况生成相应的辅助分析决策，实现高效抢修、快速复电的目标。
用户操作层。该层担负用户与应用间的对话功能，负责提供用户操作界面以及实时通信状态的显示等，搜集操作信息，将服务器端返回的信息组织成适合不同类型终端表现的数据形式。根据不同用户需求和业务特点，呈现不同应用服务界面给最终用户。随着科学技术的快速进步，人们对GIS平台界面的直观性和美观性要求越来越高。在该基础上可以适当设置综合展示层，借助图形转化技术、UI美化技术等生成操作简单、智能交互的操作系统，大大提升了地理信息在输电线路灾害巡检抢修工作中的应用效益。
2.2 系统的应用
台风灾害被认为是形成东南沿海地区电力事故的主要原因之一。台风过境的狂风暴雨常给电力设施，特别输电线路造成重创，输电线路产生倒塔断线、异物抛挂短路、风偏闪络等造成大面积停电事故的主要原因。防范应对台风灾害常涉及多部门、多地区联动，协调工作量大。建立灾害应急抢修平台，对实时气象资源、电力设备受灾实时信息、抢修预案及抢修力量数据资源进行整合，为抢修任务提供辅助分析和决策支持。
地理信息系统在福建省输电线路灾害抢修中应用过程中，融合了地理基础信息、实时灾害预警和输电线路数据，通过对系统平台进行全面把握，依照数据需求、服务需求等形成相应的系统构架，为输电线路灾害抢修提供了较为准确和科学的数据保障。以2016年一号台风“尼伯特”为例，根据气象部门发布不同时间段的台风路径变化的预测预警，和电力减灾专设气象站点采集的实时数据及时分析掌握台风路径动向，当分析认为2“尼伯特”可能正面侵袭福建时，基于地理信息系统的输电线路灾害抢修体系与气象探测系统交互，建立台风位置信息表，搜集台风等级、雨强、风速、气压、过程雨量等气象数据，并结合电子地图、卫星导航、遥感影像，以直观画面展示台风路径（图2）。结合实时信息和预报成果，进行台风灾害定性，、评估可能发生灾情的影响级别，分析台风路径及后续影响。并叠加基础地图图层和电网地图图层，针对“尼伯特”台风可能对输电线路造成的影响情况，生成预警报告。适时启动台风应急预案及预警等级指导福建电网进入全面抗击台风状态。形成了较为完善的输电线路保障内容。
“尼伯特”台风登陆前后及侵袭过境后，根据监测监控系统显示的各区域内输电线路运行状况，及时将发生故障的输电线路信号及故障位置信息发送到地理信息系统主站，由系统软件对服务器中的数据进行分析和处理，准确确定了故障点的位置。并第一时间确定各电压等级和各条输电线路故障所覆盖的停电区域，结合台风灾害造成输电线路损坏程度和停电范围等情况，根据先主网后配网，先重要用户后一般用户的原则，确定事故抢修区域，科学调配抢修人员、物资，确保台风灾后输电线路抢修工作科学有序展开。使福建区域受损的输电线路，在除个别山区外，都在最短时间内基本完成灾害事故抢修，大部分受灾严重区域都及时恢复了灾后供电。
三、 结论
组织基于地理信息系统构建输电线路平台还不能满足对台风灾害抢修的特殊需求。結合不同情况下输电线路灾害抢修过程中和经验教训和存在的问题，需要对输电线路地理信息系统中的各项技术参数进行充实完善，生成标准化、规范化、智能化输电线路灾害抢修体系，从而有效地提高输电线路抵御灾害能力，科学决策缩短抢修时间，降低灾害损失，确保灾后抢修工作顺利进行，降低灾害损失。
参 考 文 献
[1] 吴飞龙，林韩，汤明文等. 多种中继方式在大型无人机输电线路巡检中的应用 [J].中国电力，2015，2：104-110.
[2] 卢娟，李沛川 电力GIS的发展及主要功能[J] 测绘与空间地理信息，2004，01：31-34
[3] 王国胜，张声圳. 基于GIS的输电线路三维数字化管理系统的设计[J]. 电工技术，2013，09：6-8.
