农电企业配电网GIS系统空间数据库设计

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第３７卷第４期　

２００６年８月　

东北农业大学学报　

３７ｒ４）：５０８－５１　１　

Ａｕｇ．２００６　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ　

文章编号　１００５—９３６９（２００６）０４—０５０８—０４　

农电企业配电网ＧＩＳ系统空间数据库设计　

房俊龙，张长利，于寿馨　

（东北农业大学工程学院，黑龙江哈尔滨　１５００３０）　

摘要：农电企业配电网络数据类型复杂、数据量大，如何合理组织配电系统的数据，为配电ＧＩＳ系统的高　

级分析功能或企业层决策提供支持，进而配电网ＧＩＳ系统设计的关键问题。文章介绍了配电网ＧＩＳ系统数据组　

织、数据采集方法及空间数据库构建方法，满足系统需求。　

关键词：农电企业；配电网；ＧＩＳ系统；数据库　

中图分类号：ＴＭ７；ＴＰ３１　１．１３２　文献标识码：Ａ　

配电ＧＩＳ的信息体系涉及到农电企业的管理　

农电企业配电网主要由ｌ０　ｋＶ及以下的配电线　

信息、ＳＣＡＤＡ实时信息、客户负荷检测信息、地　

理信息以及多媒体信息等，数据类型复杂，数据　

量大Ｉｌ＿２Ｊ。如何合理组织配电系统的数据，使之结　

路和配电变压器等组成，其作用是将电力分配给各　

类电力用户［３１。配电网中线路的走向以及配电设施　

和用户的分布具有明显的地理特征，生产管理中的　

合地理信息系统技术成为农电企业有效的信息，　

进而为配电ＧＩＳ的高级分析功能或企业层决策提　

实际操作（如：线路改造、巡线、停电检修和用户　

业扩等）也都依赖于长度、距离、范围、街道分布　

供支持，是配电网ＧＩＳ系统设计的关键，针对这　

一

和相对位置等地理因素。配电管理的对象包括变电　

所、供电所、线路（包括电缆）、杆塔、变压器、开　

关以及连接在变压器上的各类电力用户单位，其在　

地理分布上各有特点，呈现典型的点、线、面的地　

理分布。　

１．２配电网ＧＩｓ系统数据模型　

问题，本文介绍了配电网ＧＩＳ系统数据组织及　

空间数据库设计。　．　

１　配电网ＧＩＳ系统　数据组织　

Ｉ．Ｉ配电网结构分析　

配电网结构关系见图ｌ。　

由图１分析可知，配电网直接联系着用户，配　

电网的线路、设备都与所在的地理环境密切相关。　

这种配电设施的地理分布特性，必须结合ＧＩＳ系统　

的数据模型来建立配电网ＧＩＳ数据模型，从而实现　

配电设施的管理以及配电网络的分析、计算。图２　

是配电网ＧＩＳ系统的数据模型。　

图Ｉ配电网结构　

Ｆｉｇ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　

ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　

收稿日期：２００５—０７—２１　

基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究指导项目（９５５３００２）　

作者简介：房俊龙（１９７１一），男，黑龙江人，副教授．博士研　

图２配电网ＧＩＳ系统的数据模型　

Ｆｉｇ．２　Ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＧＩＳ　ｏｆ　

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

究生，主要从事计算机应用及地方电力系统自动化方面的教学与科　

研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｌｆａｎｇ＠ｎｅａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　

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第４期　房俊龙等：农电企业配电网ＧＩＳ系统空间数据库设计　・５０９・　

该数据模型包括空问数据和属性数据两部分。　

空间数据和属性数据通过标识码实现连接。空间数　

据用于表征变电站、用户单位、配电设备、电力设　

测量，得到测点的ＷＧＳ一８４的经纬度，并通过高　

斯投影转换软件进行转换，在通过简单的加减法　

可得到测点的北京坐标，并使其在地方坐标系上　

达到较高的精度ｌ５Ｉ。其实现过程是：先了解测区实　

际情况，确定作业方案，选好测点，用ＧＰＳ设备　

测量控制点，并把测量结果由经纬度转换到北京　

备的位置和用户的地理位置等，这些空间数据由　

点、线、面等对象构成，用ＧＩＳ系统软件来管理。　

属性数据包括电力设备的运行状况、型号等及用户　

的负荷类等和地理位置无关的数据，属性数据由关　

坐标系中；然后以这些控制点为基础，利用软件　

系数据库软件管理１４１。　

２　配电ＧＩＳ系统数据采集　

数据采集在ＧＩＳ系统的开发中尤为重要，它的　

准确度和合理程度直接影响整个ＧＩＳ系统的开发效　

益和最终效果。ＧＩＳ数据主要包括图形数据（空间　

数据）和属性数据（非空间数据）。　

２．１空间数据的采集　

２．１．１　空间数据的获取方法　

空间数据的获取是配电ＧＩＳ的基础，．工作量　

大，是ＧＩＳ系统的关键技术，可通过三种途径获取　

空间数据。　

２…１　１　１使用现有的电子地图　

配电ＧＩＳ的图形数据可购买的现有电子地图如　

行政区、道路、建筑物和地形图（对其进行适应性　

处理）；另外也可将现有的数字化图形通过数据格　

式转换纳入配电ＧＩＳ中减少重复劳动和节约开支。　

２…１　１　２矢量化纸质地图　

可通过ＧＩＳ软件数字化和扫描矢量化来获取，　

如配电网设备分布图等。具体过程为，首先使用扫　

描仪等工具将纸质的配电网分布图扫描输入到计算　

机存成栅格形式的地图；然后进行栅格地图配准，　

将此栅格地图转入到ＧＩＳ开发平台中，将所选的参　

考地图也打开到此工具软件中，参考图层和欲配准　

图层具有相同的背景数据，那么在这两个图层对应　

相同的位置上选择四个配准点，要选择典型的、对　

称的四个点分别“刺”在两个地图中，执行配准命　

令，得到矢量化的图形。最后，新建一个对象数据　

集，添加到经过配准后配电网分布地图上，设置新　

建的数据集可编辑，进行描线等操作在该数据集上　

进行编辑，即可获得系统所需的配电网分布矢量地　

图。　

２．１．１．３使用ＧＰＳ实地测量　

此法是系统获取数据的主要途径。使用ＧＰＳ　

设备对配电ＧＩＳ系统范围内的特定地理实体进行　

工具，进行相应编辑，得到点、线、面等空间实　

体的数据。　

２．１．２空间数据的更新　

通过扫描和数字化地图经过编辑而生成的电子　

地图信息较少，另外所采用的旧有纸质地图跟不上　

新的建筑物、线路、杆塔的发展，从而造成电子地　

图上信息的不完整和不准确。因此需要快速准确地　

采集和更新数据，可利用ＧＰＳ进行数据采集和更　

新，不仅精度高、更新速度快，而且信息丰富，成　

本低廉。　

２．２属性数据的获取　

配电ＧＩＳ的属性数据除了可直接在系统中录入　

外，还可直接访问和转换本地数据和远程数据。可　

充分利用农电企业原有ＭＩＳ系统合ＳＣＡＤＡ系统的　

实时数据。　

２．３空间数据和非空间数据的连接　

空间数据输入时虽然可以直接在图形实体上附　

加其属性特征，但这样不适于交互式地输人大量复　

杂的非空间数据。空间数据和非空间数据连接的较　

好方法是用特殊程序把非空间属性数据与已数字化　

的点、线、面空间实体连接在一起。这样只要求空　

间实体带有唯一性的标识码即可，识别码可以手工　

输入，也可以由程序自动生成并与图形实体的坐标　

存储在一起１５１。　

由ＧＩＳ系统软件内部数据库管理大量的图形　

空间数据，在其提供的拓扑结构表的基础上加入　

代表图形要素的惟一标识一Ｄ号（即标识码）；而．　

各种特性、属性数据、统计数据等，采用外部商　

业数据库管理软件，使用时通过标识码来建立图　

形与属性的连接。　

系统通过标识码连接不同的属性表，图形数　

据与属性之间的关系可以是一对一，也可以是多　

对一的。为节约存储空间和修改的工作量，可以　

几个图形记录对应一个属性记录，如使用分类码　

对应一类数据（即同一属性），连接方式见图３。　

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东北农业大学学报　第３７卷　

空间数据　属性数据　

记录

１　

标识码　属性１　

／／　

／

记录２　属性２　

记录３　属性３　

记录４　属性４　

图３空间数据与属性数据的连接方式　

Ｆｉｇ．３　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｓｐａｃｉａｉ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｄａｔｅ　

３　配电ＧＩＳ系统数据库构建　

３．１空间数据的分幅与分层　

３．１．１　分幅　

分幅一是为了提高图形的显示效率，二是便于　

检索和分析。在大多数情况下，分区是按矩形分　

区。而有时为了检索方便，也可按行政区划分。在　

配电ＧＩＳ系统中，多采用矩形分区方法［６１。　

３．１．２分层　

配电网ＧＩＳ系统处理对象数量大且属性多，无　

论是变电所还是杆塔都附着不少的信息，如变电所　

的一次设备以及设备的参数；电杆上的横担、瓷　

瓶、避雷器、拉线等依附设备以及设备的属性等。　

合理组织海量空间数据，将会大大提高空间数据获　

取和查询效率。解决的方法是将这些纷繁复杂的对　

象分层存放。　

用户在考察整个地区时不会也无法同时注意每　

一

个细节。例如，在处理架空线时不会同时兼顾变　

电所内部的细节；而在处理变电所一次设备时也不　

会兼顾架空线路的工况。因此，可将配电ＧＩＳ空间　

信息合理分层。　

合理分层是将图幅按照专题要素分成不同的图　

层进行管理，每一个图层存储同性质的数据，便于　

进行各要素的分析。　

结构主要体现在三个方面

…　

竺！　雯　，配电网　ｓ的图层信息　４

。　

３．１．２．１配电网地理背景图　

主要是整个配电线路网络所处的地理环境，包　

括城市区域图层、街区图层、建筑区图层、河流图　

层、公路图层、桥图层、铁路图层、机耕路图层、　

小路图层、堤线图层、单位图层、村庄图层、山峰　

图层等等。　

３．１．２．２配电线路图　

主要是配电设施，包括杆塔图层、变压器图　

层、线路图层、开关图层、变电所和供电所图层等　

等。　

３．１．２．３标注　

主要是记录有关配电对象的名称、描述等，包　

括等高线高度值图层、杆塔杆号图层、变压器容量　

名称图层、村屯名称图层、单位名称图层、河流名　

称图层等等。　

将建立的各个图层进行透明叠加就形成了具有　

地理信息的配电网络图，可以对图上目标的图形信　

息和属性信息进行维护和管理，进而达到对配申网　

的管理。　

３．２空间数据库中属性表的设计　

３．２．１数据编码　

配电网是一个真正的网络，线路架设在杆塔　

上，线路连接着设备又连接着用户。为了保证它　

们之间的联系，各个对象设置“编码”字段来唯一　

的标识对象，用编码来描述它们之间的联系。配　

电网ＧＩＳ编码分为基础地理图层编码和配电网图　

层编码两部分川。其中基础地理要素编码参考并遵　

循“国土基础信息数据分类与代码”（ＧＢ厂ｒＢ９２３—９２）　

标准；配电网图层编码分为分类码和标识码。配　

电网设备的编码设计参照电力行业信息编码标　

准。　

３．２．２数据字典　

数据字典是数据库的元数据，用来描述数据库　

的整体结构、内容和定义等。规定数据各层的数据　

格式、定义及表格格局结构。　

在配电ＧＩＳ中，根据需要建立设备的属性数据　

表和属性关系，将一定的属性表中的信息分开存　

储，重新形成几个属性表，由编码作为关键项索　

引，可使各种信息之间的关系更清晰，存储和相应　

的操作也更有效。　

。　

　小　结　

一　

按上述分析方法设计的空间数据库可满足配电　

ＧＩＳ系统的要求。根据需要能为不同用户同时使　

用；在修改数据时数据的结构、相互关系和属性关　

系保持不变；便于用户对数据进行独立的输入、修　

改和补充；具有不断扩充和更新能力。　

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第４期　房俊龙等：农电企业配电网ＧＩＳ系统空间数据库设计　５ｌｌ　

［４】范孝良，许少伦，范孝民．配电网地理信息系统的规划与实施　

［参考文献］　

ｌＪ１．农电管理，２００３（２）：３９．　

【５］郭颖奇，陈琳玲．空间数据技术在ｌＯ　ｋＶ配电网调度ＧＩＳ中的　

［１】刘健，倪建立，邓永辉．配电自动化系统［Ｍ】．北京：中国水利　

水电出版社，ｌ９９９．　

应用『Ｊ】．计算机应用，２００２（８）：９１—９３．　

『６］孙才新，周淙，刘理峰，等．电力地理信息系统及其在配电网中　

的应用【Ｍ］．北京：科学出版社，２００３．　

［７］倪建立，孟令奎，王宇川，等．电力地理信息系统［Ｍ】．北京：中　

国电力出版社，２００４．　

［２］陈春玲．农电企业ｌＯ　ｋＶ配电网络ＧＩＳ系统的研究［Ｊ１．沈阳农　

业大学学报，２００３（６）：４５２—４５５．　

［３］曹英丽，杨勇．县级配电网地理信息系统设计与实现［Ｊ１．农村　

电气化，２００４（２）：２５—２７．　

Ｓｐａｃｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｕｒａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ＧＩＳ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＦＡＮＧ　Ｊｕｎｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｃｈａｎｇｌｉ，ＹＵ　Ｓｈｏｕｘｉｎ　

（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ａ　ｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　１５００３０，ＰＲＣ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｒｕｒａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　

ｉｓ　ｂｉｇ．Ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ，ｈｏｗ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｏｒｇａｎｉｚｅ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｉｃａｌｒ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｏｒ　

ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｌｅｖｅｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ＧＩＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｌｅｖｅｌ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ，　

ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ＧＩＳ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ＧＩＳ　ｓｙｓｔｅｍ、ｔｈｅ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａｂａｓｅ　

ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｎｅｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｕｒａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ＧＩＳ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄａｔａｂａｓｅ　・