基于gis构建配电网拓扑关系的方法

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1、万方数据第27卷第18期2003年9月25日电力系统自动化AutomationofElectricPowerSystemsV01-27No．18SeDt25，200379基于GIS构建配电网拓扑关系的方法杨群1，李伟2，闾国年31南京大学计算机系，江苏省南京市210093}2．国电自动化研究院／南瑞集团公司，江苏省南京市210003)(3．南京师范大学地理信息科学江苏省重电实验室，{，I=苏省南京市210097)摘要：配电管理系统所需的静态数据通常以地理信息系统(GIS)空间教据为来源，但由于GIS空间数据模型的局限性，以度

2、电力系统的拓扑描述方式与通常意叉上的GIs对拓扑关系的描述方式不一致，当前GIS不能提供满足配电网应用所需要的网络拓扑。文中结合扬州供电局配电网GIS项目．在分析GIS数据模型和配电网电气逻辑模型特点的基础上，根据配电GIS的数据管理方式和配电网应用对于电网拓扑数据的具体需求，详细阐述了如何基于GIS空间数据构建满足配电管理应用所需的拓扑关系，并给出了具体的数据结构和实现方法。关键词：配电管理系统；GIS；拓扑分析中图分类号：TM727．2；TM7ll0引言地理信息系统(GIS)是一门新兴的交叉学科，它主要致力于地理空间信息

3、的描述、存储、分析和输出的理论和方法的研究。作为一种技术系统，它是以地理空间数据库为基础．采用空问模型分析方法，适时提供多种空问的和动态的地理信息．为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统一“。G1S由于具有较强的空间管理和空间分析功能，目前被广泛应用于城市配电管理、自来水、管道煤气和通信线路等城市公共设施管理。尤其是随着我国城乡电网改造一l：程的启动，大量的城市配电自动化项目被提上了议事El程并付诸实施，以空间数据库为核心的AM／FM／GIs(自动绘图／设备设施管理／地理信息系统)成为配电管理系统的重要组成部分。1GIS在

4、配电管理系统应用中存在的问题1．1GIS空间数据模型的局限性传统的GIS空间数据由文件管理系统管理，而属性数据则由关系数据库管理系统管理，图形和属性通过用户定义的关键字相联结。其典型代表有ESRI的Arc／In{o7．x，Intergraph的MGE和Maplnfo的Maplnfoprofessional。基于文件方式的GIS在图形文件中存储了物体的空间位置，拓扑关系，便于进行空间分析和处理，但G1S中的空间实体本身既有图形部分又有属性部分，属性和图形收稿日期：200l一11—20；修回日期：2001—12—27的分离在空间

5、查询、数据一致性、数据的分布式管理等方面带来了许多问题。随着GIS应用的广泛深入和计算机技术的不断发展，它正从基于文件方式的数据管理转向基于商业数据库方式的管理，以关系型数据库进行空间数据的存储与传统的以文件方式存储相比，在空间数据的共享性和系统的开放性方面都有较大提高。但是，关系型数据库采用关系模型，缺乏几何数据类型和空间操作算子，不能进行空间运算和查询。数据库中存放的也只是简单的空间要素，没有存储要素问的拓扑关系。当然．随着数据库技术的发展，采用面向对象的方式描述和存储空间数据成为当今GIS软件发展的方向，如：GESmM

6、lworld和逐渐转型的Arc／lnfo等。Smallwortd自身发展了基于面向对象的数据库系统，而Arc／lnfo在8．0以后．推出了基于商业数据库的GeoDatabase的概念，都具有动态生成窄间拓扑关系的功能。但从性能价格比和我国目前配电管理系统的发展状况来看，还没有真正基于以上方式构建的成熟的配电管理系统。1．2GIS空间数据拓扑关系不能满足配电网商级应用的需要在实际配电管理系统中，网络拓扑结构是配电管理进行潮流计算、负荷预测、网络重构、停电分析等高级应用的基础。当前．大部分配电管理系统中的配电商级应用所需的静态数

7、据(电网拓扑数据)都以GIS空间数据为数据来源，但电力系统的拓扑描述方式与通常意义上的GIS对拓扑关系的描述方万方数据80电力熏现自动北式不一致，因此在配电管理系统中，如何将以GIS方式描述的拓扑数据转换为电力系统能够处理的拓扑数据，就成为配电管理真正实施高级应用的一个关键问题。在GIS中，拓扑结构数据吊束描述空间目标问的空间关系，而实际空间地物一般被抽象为点、线、面。因此，GIS研究的3种重要拓扑概念为：①连接性：弧段在结点处的百相连接关系；②多边形区域定义：多边形与弧段的拓扑关系表现r多边形区域定义；③邻接性：通过定义弧

8、段的左右边及其方向性来判断左右多边形的邻接性”】。但电力系统内部应用数据的“结构化组织”是按电网运行规则完成，这种“组织”的特征是以描述电网结构及运行逻辑(电网模型)为主，目的是保证各种电力应用分析操作具有较高的运行效率，它不但有电力设备设施的地理空间分布关系．同时还有描述电网逻辑结构的网