36598字硕士毕业论文基于地理信息系统的三维配电网系统的构建与实现

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：36598字

论点：电力,系统,设备

论文概述：

本文是电力系统论文，本文通过分析配电系统中存在的不足与问题，结合如今相关技术的发展趋势和电力配网GIS系统的自身优点，在运用地理信息系统技术的前提下，根据电力企业的实际水平与

论文正文：

介绍

1.1研究的背景、目的和意义

1.1.1本课题的研究背景

地理信息系统是一种在空和非空之间保存、分析和表达数据的信息技术。它是一个从现实世界中收集、获取、存储、转换、提取和表达相关地理现象的综合系统。它可以帮助人们解决与地理相关的各种复杂问题，以及与内部相关的工具组合。地理信息系统(Geographic Information System)是在计算机决策支持系统的基础上，由相应的硬件、软件和数据组成的综合计算机系统(1)，用于获取、存储、分析和显示相关的地理空。在空之间传递丰富的信息，并以数字形式描述空内部的实体，这种独特的表达方法是地理信息系统最突出的特点，即从多个角度综合分析实体，探索空之间的数据。

随着电力系统的快速发展和电网结构的复杂性，用户对以信息化方式管理配电网运行的要求越来越高，提高电力生产各种服务标准的要求也越来越迫切。以前，以劳动和计算机相结合为主的工作模式已经不能满足电力工业全面发展的现代化要求。电力系统生产管理的发展遇到了瓶颈和一系列问题:如何有效提高劳动生产率，改善电能质量，提高电网供电的可靠性。为了提高电力行业的管理水平，电力行业必须通过信息技术加强对配电网的管理。前一种工作模式主要是:根据现场长期工作的配电网专业人员掌握的图纸及相关信息和用户数据，记录实时监控配电设备的相关参数、配电线路路径和杆塔信息、配电线路相关站房信息以及上述设备的维修历史。这些旧模型在很大程度上影响了工作效率，具有数据更新不及时、日常检测不方便、纸质数据容易丢失和破坏、无法为配电网的有效改造提供实时决策支持等缺点。配电网数据库使用先进的应用软件。通过人机界面的操作，信息库的实时更新满足配电网自动化的基本要求。实现配电网自动化是充分反映相关信息和监控的核心。鉴于地理信息系统的各种特性:显示地理空之间的关系，分析、计数和综合各种属性信息空，地理信息系统已经发展成为配电网系统综合应用的主流方向，可以为配电网的规划、设计、管理和相关决策提供先进、有效和优秀的技术手段。

1.2国内外研究综述

1.2.1国外发展状况

早在20世纪80年代，地理信息系统技术就在国外电力行业得到了广泛应用。当时，表达地理信息的方式只是一个图形管理属性文件。在记录了各类电力设备之间的关系后，利用相关的映射软件实现了图形引擎，建立了电力设备的结构模型。但是，当时的系统并没有实现空的数据分析，更不用说数据的实时更新和分类，而只是对电网图的分析和管理。近年来，为了实现更高层次的管理、运行和决策功能，地理信息系统被广泛用作设计、管理和服务的平台，并逐渐成为电力行业各种资源综合管理以及管理与用户关系的重要工具。国外电力应用的发展经历了“数据库+计算机辅助设计”和“传统地理信息系统应用”的阶段。20世纪90年代初，进入“调幅/调频/地理信息系统应用”阶段。

目前在国外，地理信息系统技术在电力行业的应用已经进入成熟期。许多企业都不约而同地建立了基于地理信息系统技术的电力管理系统，并将地理信息系统技术应用于电力系统生产管理，从而保证了企业科学有效的电网管理水平。该系统早已成为欧美发达国家屯利企业提高电网运行科学管理水平不可或缺的新一代生产工具。

1.2.2国内发展状况

与国外发达国家相比，国内对电力应用的研究起步较晚。直到20世纪90年代中后期，地理信息系统技术在中国电力领域的研究和应用才逐渐开始。一些大型电力公司也在逐步尝试将地理信息系统技术和软件应用于电力行业。目前，我国地理信息系统技术与电力系统的融合正在深化，但仍存在许多制约我国智能配电网系统发展的问题:一是基础数据不够完整。为了保证系统的正常运行，有必要保证系统的各种信息，如电子地图、用户数据、设备位置、设备属性等。，全部供应。其次，无论是设备的管理应用还是图形的编辑，或者是用“图-数-图”实现的图形定位和查询功能，都比较单调。第三，系统的深层应用尚未实现或推广，如网络分析、供货范围分析、负荷分析等高级应用功能。因此，如何突破这些限制，进一步推动相关电力企业的管理水平走向现代化和信息化将是人们下一步的研究方向。

2配电网地理信息系统简介

2.1配电网系统恢复

2.1.1配电网系统的基本概念

配电网系统是结合计算机编程语言、实时通信技术、电子信息技术等相关技术，利用智能操作手段实现配电网供电范围控制、停电范围控制和检测功能的综合管理系统。配电网系统中的调度、分析和管理功能统一管理，确保配电网能够最大限度地为用户提供充足合格的电力，以最小的功耗满足用户的电力需求。

2.1.2配电网系统的特性

电力系统一般分为三类:输电系统、变电站系统和配电系统。与前者不同，配电系统具有以下特点:

1.在配电网系统的日常管理中，相关设备与其地理空环境密切相关，即与地理坐标密不可分。与输电网的设备不同，配电网的设备一般安装在多座塔上，分布分散，点多面多，它们之间的关系要复杂得多。地理信息系统广泛应用于配电网系统的正常运行、故障排除、区域供电恢复、分析设计等。综上所述，一个完整的配电网络系统是在配电设备和地理信息的基础上实现的。

2.与输电网络不同，配电设备数量庞大，易于更换。系统的一端与供电设备和网络相连，另一端直接与大量用户设备相连。用户设备的数量和性质各不相同，而且经常变化。正常情况下，配电网系统中安装的设备数量是与之相连的输电系统的十倍以上。此外，用户范围不仅包括市政公用事业，还包括大型用户，包括大型企业或难以定位的企业和普通家庭。因此，配电网的管理任务非常繁重，相关设备的工作量相对较大。

3.输电网的连接方式大多是简单的网络，而配电网则采取祝福的形式。因此，配电系统的拓扑关系要复杂得多。为了实现配电网系统各种功能的正常运行和管理，不仅需要熟悉系统设备的地理空位置，而且在进行常规管理时还要了解其复杂的网络结构和拓扑关系。

4.由于配电系统本身的特点:设备数量庞大，类型复杂。为了保证系统的准确性和正常运行，电力企业相关部门必须提供足够准确的配电网线路单线图和所有配电设备相关属性信息的纸质或电子文件。这些数据的存储将不可避免地导致配电网系统的庞大数据库。此外，其设备的配电网系统的设计、规划和管理也更加复杂。它的功能涉及经营、规划、设计和管理等多个方面，也存在许多个性问题。因此，所需的数据库规模也大于传输网络。

2.2配电网地理信息系统概述

2.2.1地理信息系统在电网中的引入

配电网系统是基于计算机网络技术、地理信息系统技术和关系数据库技术的先进信息管理系统，是利用计算机编程语言建立的集配电设备运行、监控、维护和管理于一体的系统。系统的主要管理对象是线路上10KV及以上的配电塔和站。配电网地理信息系统可以为电力企业管理部门提供全面、详细、直观、准确的信息基础和决策服务。它依靠地理信息系统在空坐标表示和空分析等方面的强大功能。为配电设备空坐标等相关属性信息的可视化显示、存储、检索和智能分析提供技术支持，实现数据库管理系统的自动化。在配电网地理信息系统中，利用关系数据库技术和计算机图形处理技术，可以在相应的地理地图上显示所有相关配电设备的属性和其他相关信息。例如，用户需要查询电路图。该系统不仅可以在电子地图上显示配电线路，还可以通过操作在线路上显示所选设备的各种属性数据。利用相关功能，系统还可以实现配电网单线图、结构图和输入电子文件数据的综合管理，极大地促进了电力企业配电网的可视化和自动化。

2.2.2地理信息系统在配电网中的主要功能

配电网地理信息系统利用数据库技术将电力设备的空信息与严格的信息对应起来，帮助设备维护人员实时掌握设备运行情况。因此，当设备出现故障时，可以快速到位，进行故障排除，大大提高调度效率。其主要功能是查询空数据，实现综合分析。如果需要突出线路的线路和连接关系以及站房和设备之间的位置关系，可以采用分层下料的方法来隐藏暂时不必要的层(如去掉建筑物的层，只保留配电线路和设备的层等)。)，或者通过调整灰度级。由于配电网地理信息系统是一个空配电信息综合管理系统，为了提高工作效率，有必要提高电力企业内部的数字化管理水平。

3配电网系统模型构建14

3.1数据采集14

3.1.1数据收集的内容……14

3.1.2数据采集的质量要求......14

4配电网数据库建设.........24

4.1数据库设计的一般过程.......24

5基于三维地理信息系统的配电网系统设计与实现........29

5.1整体系统设计……29

5.1.1系统的总体设计思想........29

5基于三维地理信息系统的配电网系统设计与实现

5.1整体系统设计

5.1.1系统的总体设计思想

本系统是为淮南配电网虚拟现实而设计的。在计算机配置方面，主要如下:操作系统为windows XP，开发环境为Visual Studio 2005，使用ArcGIS Engine 9.3进行二次开发。原始信息从现场测量的计算机辅助设计底图中提取，数据格式在ArcGIS Catalog 9.3 *中转换。dwg格式数据转换为shapefile格式数据，shapefile数据在ArcMap中排序，点、线、面数据分别处理。然后在ArcCatalog 9.3中创建个人地理数据库。将形状文件数据转换为个人地理数据库进行管理。数据整理完毕后，下一步是进行系统的二次开发，打开Visual Studio 2005构建一个新项目，并为此进行相关配置。使用ArcGIS Engine9.3中的现有工具栏，可以在表单上放置和链接各种控件，如工具控件、toccontrol、场景控件。将现有工具拖到toccontrol控件上，设计要实现的系统功能，如:放大、缩小、自动漫游、动画等。首先，创建一系列命令按钮按钮，然后一个接一个地编写代码。

5.2GIS开发模式

地理信息系统的开发非常灵活，其功能的实现方法也多样化。目前，主要有以下三种方式:第一种是独立开发，通常被称为底层开发；二是基于主机的二次开发，使用平台的脚本语言进行开发。最后一种称为基于组件的二次开发，它是利用可视化开发工具基于地理信息系统组件进行的。

结论与展望

6.1主要结论

摘要:根据配电网在地理信息系统中的具体需求，阐述了配电网模型和数据库的构建过程，设计开发了基于三维地理信息系统的配电网系统，通过案例应用和数据分析，取得了令人满意的效果。主要结论如下:

1.三维配电网系统模型构建实现淮南配电网虚拟现实，数据库构建实现空之间的数据和属性数据交换及实时更新功能。

2.选择弧引擎组件库作为地理信息系统的二次开发模式是科学合理的，能够满足实现三维配电网功能的基本要求。

3.所设计的系统满足了配电网的基本需求，实现了电网数据信息的共享，提高了工作效率，对配电网的信息化具有一定的现实意义。

4.该系统可以在3D显示和功能操作的基础上添加2D数据和3D数据用于切换显示。基本功能包括三维地图全景显示、漫游等。

5.以淮南配电网虚拟现实为例，实现了电网数据叠加分析空、停电范围分析、统计分析、缓冲分析和新建线路最优路径规划等功能。

6.2存在的问题

虽然我做了大量的实践和研究工作，但是由于研究时间和我的水平有限，一定有一些不足。我希望在今后的学习和工作中能够进一步完善以下内容:

1.本文只研究了地理信息系统在配电网系统中的一些应用。更详细的功能需要进一步改进。

2.我很久没有使用草图建模工具了。电力设备和周围建筑的建模不可避免地存在一些不足和缺陷，影响到场景的整体视觉效果，需要在未来进行实践。

参考文献(省略)