基于三维gis的多系统信息融合电网综合可视化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，在综合梳理分析智能电网各环节业务流程和数据模型的基础上，利用配电自动化主站镜像同步数据库服务器，获取生产控制系统和管理信息系统中相关运行和管理信息，其中，调度系统数据通过跨越生产控制大区和管理信息大区的IEB信息交换总线获取。本发明的方法通过梳理智能电网各环节业务流程和数据模型，并在此基础上进行数据的深度挖掘、分析和综合展示，以更加智能、丰富的电网可视化监测、告警和分析方式，帮助生产运行和管理人员更加全面、直观、有效地掌握电网实时运行态势，进而实现对公司运行管理决策的智能辅助支撑。
【专利说明】基于三维GIS的多系统信息融合电网综合可视化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统技术，尤其涉及一种基于三维GIS的多系统信息融合电网综合可视化方法。
技术背景
[0002]目前，电力系统中生产管理系统和营销管理系统各自维护数据，营销管理系统中使用的配网设备信息(如:变电站、线路、配变)，与生产管理系统中的设备台帐信息不对应，阻碍了各业务信息融合的步伐，影响了一些综合应用的开展。同时，随着国电电网公司对智能电网的建设推广，随着智能电网涵盖发、输、变、配、用、调六大环节建设内容的全面实施，电网各环节中所覆盖的数据信息量以指数形式增长，对于电网运行管理人员而言不仅需要掌握当前电网整体及各环节运行态势，而且对于各类数据集中呈现形式的直观性、实时性、准确性和可操作性提出了更进一步的要求。
[0003]目前在电力系统已尝试建设的电网综合可视化均以二维形式为符号化、抽象化的对数据进行综合分析为主，为弥补当前系统普遍存在的不足，迫切需要开发按一套在梳理电网各环节的关键信息基础上，使电网运行管理人员可直观、准确、全面掌握当前电网整体运行态势，并为运行管理决策提供智能辅助支撑作用的平台。
【发明内容】
[0004]为了克服现有电网可视化技术中存在的不足，本发明提供一种基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，梳理智能电网各环节业务流程和数据模型，以更加智能、丰富的电网可视化监测、告警和分析方式，帮助生产运行和管理人员更加全面、直观、有效地掌握电网实时运行态势，进而实现对公司运行管理决策的智能辅助支撑。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0006]基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，由以下步骤组成:
[0007](I)利用信息交互总线获取智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度六大业务环节的信息；
[0008](2)以展示功能和应用功能的方式，设计包括电网三维GIS全景模拟、电网运行状态监测、配网运行状态监测、用电能效服务监测、清洁能源应用、物联网应用展示功能和停电管理应用、业扩报装辅助分析应用功能的平台；
[0009]对于以上步骤，采用配电自动化主站镜像同步数据库服务器，获取生产控制系统和管理信息系统中相关运行和管理各个业务环节的信息，其中，调度系统数据通过跨越生产控制大区和管理信息大区的IEB信息交换总线获取；生产管理系统、国网地理信息系统、国网营销管理系统、95598系统和用电信息采集系统的数据通过企业服务总线获取后，再经IEB信息交互总线进入配电自动化主站系统数据库，平台通过镜像同步数据库服务器可直接获取配电自动化系统的数据，另外，配网停电管理应用模块、电压合格率管理系统、物联网状态监测系统、清洁能源管理系统、智能小区主站系统的数据经IEB信息交互总线进入平台，并进行数据的深度挖掘、分析应用和综合展示。
[0010]电网三维GIS全景模拟的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、配电自动化系统DMS、用电信息采集系统、营销管理系统的数据信肩、O
[0011]电网运行状态监测的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、生产管理系统PMS、用电信息采集系统、地理信息系统GIS、的数据信息。
[0012]配网运行状态监测的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、配电自动化系统DMS、生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、用电信息采集系统、配网停电管理应用模块、营销管理系统的数据信息。
[0013]用电能效服务监测的数据信息包含来源于调度自动化系统EMS、用电信息采集系统、营销管理系统、智能小区用能管理系统、互动化营业厅管理系统的数据信息。
[0014]清洁能源应用的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、用电信息采集系统、配电自动化DMS、气象系统的数据信息。
[0015]物联网应用的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、物联网运行状态监测系统、生产管理系统PMS的数据信息。
[0016]停电管理应用的数据信息包含来源于生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、用电信息采集系统、营销管理系统的数据信息。
[0017]业扩报装辅助分析的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、调度主站系统EMS、配电自动化系统DMS、生产管理系统PMS、营销管理系统的数据信息。
[0018]本发明所达到的有益效果:
[0019]本发明的方法通过梳理智能电网各环节业务流程和数据模型，并在此基础上进行数据的深度挖掘、分析和综合展示，以更加智能、丰富的电网可视化监测、告警和分析方式，帮助生产运行和管理人员更加全面、直观、有效地掌握电网实时运行态势，进而实现对公司运行管理决策的智能辅助支撑。
【具体实施方式】
[0020]本发明所述的基于三维GIS的多系统信息融合电网综合可视化方法，平台在综合梳理分析智能电网各环节业务流程和数据模型的基础上，利用在配电自动化主站镜像同步数据库服务器，获取生产控制系统和管理信息系统中相关运行和管理信息，其中，调度系统(EMS)数据通过跨越生产控制大区和管理信息大区的IEB信息交换总线获取；生产管理系统(PMS)、国网地理信息系统(GIS)、国网营销管理系统、95598系统和用电信息采集系统的数据通过企业服务总线(ESB)获取后，再经IEB信息交互总线进入配电自动化主站系统数据库，平台通过镜像同步数据库服务器可直接获取配电自动化系统的数据，另外，配网停电管理应用模块、电压合格率管理系统、物联网状态监测系统、清洁能源管理系统、智能小区主站系统的数据经IEB信息交互总线进入平台，并进行数据的深度挖掘、分析应用和综合展示。
[0021]系统以展示功能和应用功能的方式设计，应用分屏、弹窗、画中画等手段等多维展示技术，采用实现对电网运行状态和智能电网各个建设子项相关运行和管理信息的集中展示；实现对停电管理应用等配网运行管理和业扩报装辅助分析等营配贯通相关业务功能的综合可视化应用，构建智能电网综合信息集成、停电管理应用、业扩报装辅助分析为一体的应用平台。主要由以下步骤组成:
[0022](I)电网三维GIS全景模拟:
[0023]利用地理信息系统、调度自动化系统、配电自动化系统、生产管理系统业务系统的数据，以三维GIS地理信息数据为基础，构建共青城电力设施全景分布图，包括变电站、地下管线走向、设备周围环境等信息，实现地理信息系统、航拍影像和三维城市配电网场景的三者的无缝集成，在电力设施全景分布图上进行漫游，精确定位到相应电力设备，实现对设备属性数据以及运行状态信息的查询；
[0024]a)取自地理信息系统的数据有基于GIS的电力设施走向、落点，标准控件调用；
[0025]b)取自生产管理系统的数据有输电线路属性(线路名称、架空线路、电压等级、运行单位、资产单位、资产性质、维护班组)，变电站属性信息(名称、类型、电压等级、所属地市、运行状态、资产性质、资产单位、运行单位、维护班组)主变属性信息(投运时间、容量、型号规格、设备缺陷、联结组标号、电压比)，杆塔属性信息(杆塔编号、杆塔名称、运行单位、维护班组、运行状态、资产单位)、配电线路属性(线路名称、架空线路、电压等级、运行单位、资产单位、资产性质、维护班组)
[0026]c)取自调度自动化系统的数据有输电线路电流(A相/B相/C相)、负荷有功、负荷无功，变电站开关有功功率、无功功率、电流(A相/B相/C相)，变电站母线电压(AB相线电压/BC相电压/CA相电压/A相电压/B相电压/C相电压)，
[0027]d)取自配电自动化系统的数据有变压器高压侧电流、高压侧有功、高压侧无功、高压侧电压幅值(A相/B相/C相)、高压侧电流幅值(A相/B相/C相)、低压侧电压幅值(A相/B相/C相)、低压侧电流幅值(A相/B相/C相)；
[0028](一)电网运行状态监测
[0029]系统利用地理信息系统、调度自动化系统、用电信息采集系统、生产管理系统、电能质量监测系统等业务系统的数据，通过对主网线路、变电站等运行数据的监测，实现电网运行状态的集成统计分析，发现配电网异常情况，并提供异常信息告警、追溯等功能，便于运行人员及时发现及处理电网异常故障。
[0030]a)取自地理信息系统的数据有基于GIS的线路走向、变电站落点，标准控件调用；
[0031]b)取自调度自动化系统的数据有35kV及以上变电容量、线路长度、变电站数量，地区电网频率、供电可靠率、电压合格率、综合线损率，地区当日实时负荷(今年、去年)，当月日均负荷(今年、去年)，当前重载/过载35kV及以上主变数、线路数，当前母线电压越限35kV及以上变电站数；线路当年月最高负荷、当前负载率，变电站主接线图(含各类线路、母线、变压器、开关设备实时运行数据)、主变当月日最高负荷(年最大、月最大)、主变当前负载率、主变过载/重载线路；
[0032]c)取自生产管理系统的数据线路当年月度故障停电次数(今年、去年)、当年月度计划停电次数(当年、去年)、线路属性(投运时间、线路长度、架空长度、电缆长度、导线型号、设备缺陷)，主变属性信息(投运时间、容量、型号规格、设备缺陷、联结组标号、电压比)；
[0033]d)取自电能质量监测系统的数据有电能质量监测对象统计指标数据(优、良、差、离线)、监测点电流/电压谐波总畸变率(A相、B相、C相)、电压波动率；
[0034](二)配网运行状态监测
[0035]系统利用地理信息系统、配电自动化系统、用电信息采集系统、生产管理系统、配网停电管理模块、电能质量监测系统等业务系统的数据，通过对配网线路、配变设备等运行数据的监测，实现配网运行状态的集成统计分析，发现配电网异常情况，并提供异常信息告警、追溯等功能，便于运行人员及时发现及处理电网异常故障，辅助判断降低配电网能效的线损分布区域，实现漏电情况监测。
[0036]e)取自地理信息系统的数据有基于GIS的线路走向、设备、电能质量监测对象落点，标准控件调用；
[0037]f)取自配电自动化系统的数据有包括线路当日实时整点电流(A相、B相、C相)、当日实时整点有功功率、实时线损、当月日线损率、当日电流极大值、主接线图，重载/过载数据统计(变压器、线路)；
[0038]g)取自用电信息采集系统的数据有配变低压侧当月日电量(有功、无功)、低压侧当月日台区线损率、低压侧当日实时整点电流监测(A相、B相、C相)、整点电流最大值；
[0039]h)取自电能质量监测系统的数据有电能质量监测对象统计指标数据(优、良、差、离线)，监测点电流/电压谐波总畸变率(A相、B相、C相)、电压波动率；
[0040]i)取自生产管理系统的数据有供电可靠率(RS-1、RS-2、RS_3)、电压合格率(综合、A类、B类、C类、D类)、线路属性信息(投运时间、总长度、架空长度、电缆长度、导线型号、供电方式)、线路所辖设备(配变台数、开关数目、专变台数、公变台数)、配变属性信息(所属线路名称、变压器型号、联结组别)；
[0041]j)取自配网停电管理模块的数据有当前配网停电概况(当前故障停电电路总数、当前计划停电线路总数、当前停电受影响户数)；
[0042](三)用电能效服务监测
[0043]系统利用地理信息系统、调度自动化系统、营销管理系统、用电信息采集系统、智能小区主站系统、互动化营业厅管理系统等系统中的实时信息，分析地区整体、重要用户、智能小区用能情况，便于监视与分析配网能效情况，互动化营业厅实时业务处理信息，统计评估互动化营业厅运行设备状态及服务质量。
[0044]a)取自地理信息系统的数据有基于GIS的重要用户、小区、营业厅落点，标准控件调用；
[0045]b)取自调度自动化系统的数据有地区当日整点实时负荷、当月日总用电量、月日最大/最小负荷、当日最高负荷、当日最低负荷、当年月总用电量、年度总计电量；
[0046]c)取自用电信息采集系统的数据有重要用户当日整点实时负荷、月度峰谷平用电占比、当月日最大/最小负荷曲线、当日最高负荷、当日最低负荷、峰谷差年均负荷、当年月总用电量、年度总计电量、当日整点实时有功/无功功率因数；
[0047]d)取自智能小区管理系统的数据有智能小区样板间当日整点实时负荷、月度峰谷平用电占比、当月日最大/最小负荷曲线、当日最高负荷、当日最低负荷、峰谷差年均负荷、当年月总用电量、年度总计电量、当日整点实时有功/无功功率因数；
[0048]e)取自营销管理系统的数据有地区当年行业分类用电统计，地区当年月总用电费、年度总计电费，重要用户当年月总电费、年度总计电费，智能小区样板间当年月总电费、年度总计电费；
[0049]f)取自互动化营业厅管理系统的数据有互动化营业厅当日业务统计(办理业务数、平均等待时间、平均办理时长、满意率)、设备数量(服务窗口数量、展厅设备、排队机数量、终端设备)；窗口、自助业务办理终端、自助缴费终端、互联网终端、排号机、业务预办理填单设备、智能身份识别设备、Vip洽谈业务办理设备运行状态；
[0050](四)清洁能源应用
[0051]利用调度自动化系统、清洁能源管理系统、气象系统中的实时信息，在共青城地形图中显示清洁能源落点分布，清洁能源发电运行情况、电能质量，便于运行人员整体掌握、实时关注清洁能源对电网的影响。
[0052]a)取自地理信息系统的数据有基于GIS的清洁能源落点，标准控件调用；
[0053]b)取自调度自动化系统的数据有地区当月日总发电量/上网电量、当年月总发电量/相应的碳减排量、清洁能源装机容量、装机容量比例、清洁能源近五年年度累计发电量，
[0054]c)取自清洁能源管理系统的数据有风力发电累计统计(包括累计发电量、累计碳减排量)、各风力发电机组出力、当月日上网电量曲线(包括最大值、最小值)、当日整点实时发电总量(包括最大值、最小值)、当月日发电量(包括最大值、最小值)、当月日碳减排量(包括最大值、最小值)，光伏发电累计统计(累计发电量、累计碳减排量)、各光伏发电组件出力、当日整点实时发电量预测(预测发电量、实际发电量)、当月日发电量预测(预测发电量、实际发电量)、当月日碳减排量预测(预测发电量、实际发电量)，水力发电累计统计(累计发电量、累计碳减排量)、各风力发电机组出力、当月日上网电量曲线(包括最大值、最小值)、当日整点实时发电总量(包括最大值、最小值)、当月日发电量(包括最大值、最小值)、当月日碳减排量(包括最大值、最小值)，当日实时三相电压短时闪变(A/B/C相)、当日实时三相电压长时闪变(A/B/C相)、当日实时电流不平衡度、当日实时整点电流谐波总畸变率、当月电流谐波总畸变率；
[0055]d)取自天气系统的数据有环境监测(温度、湿度、风速、风向、光照度、辐射瞬时值、累计辐射时间、日累计辐射值、降水量；
[0056](五)物联网应用
[0057]利用地理信息系统、物联网运行状态监测系统等业务系统中的实时信息，在GIS地形图中显示配电线路及电气设备整体运行情况，实时显示设备异常告警信息，并为配网运行分析提供辅助数据支撑；通过介绍智能电力户外设施综合防盗预警系统对监控范围内配电设备全方位防护作用。
[0058]a)取自地理信息系统的数据有基于GIS的监测对象落点，标准控件调用；
[0059]b)物联网监测实时运行状态统计(总数、正常、异常、离线)、柱上开关/环网柜/耐张杆实时运行状态统计(总数、正常、异常、离线)、耐张杆附近导线温度(最高温度、监测位置)、故障电流(最大电流、监测位置)、倾斜度、实时监控视频，环网柜水浸情况、柱上开关实时导线温度(最高温度、监测位置)；
[0060](六)停电管理应用
[0061]系统利用地理信息系统、生产管理系统、用电信息采集系统、配网停电管理模块、营销管理系统等业务系统的数据，对停电业务进行全过程闭环监视，显示停电的原因及具体信息，可以定位展示某一停电事件区域，并能够提供针对停电事件的综合统计分析；利用实时信息，在地理图中显示故障位置和周边可用的抢修队及所具备的应急能力(应急半径、人员配备、物料配备等)，从全局角度展示生产抢修指挥管理整体情况，并可分别展示各生产抢修区域详细状态。
[0062]a)取自地理信息系统GIS的数据有标准控件调用；
[0063]b)取自生产管理系统的数据有计划停电影响设备属性数据、计划停电开始/结束时间、计划停电主要用户、总户数；
[0064]c)取自用电信息采集系统的数据有有功/无功电量、有功/无功功率、三相电压、二相电流；
[0065]d)取自配网停电管理模块的数据有实时停电总户数、各类停电实时处理状态、抢修人员、车辆、物资工作状态所处位置及运行轨迹、户均计划/故障停电时间、年度停电重要用户数、重要用户累计停电时间、年度电话报修数、年度受影响户数、平均故障处理时间；
[0066]e)取自营销管理系统的数据有停电用户属性数据(编号、名称、地址、所属台区等)、故障工单信息；
[0067](七)业扩报装辅助分析
[0068]系统利用地理信息系统、调度主站系统、配电自动化系统、生产管理系统、营销管理系统等业务系统的数据，结合营销系统业扩报装工作流程，根据客户业扩报装信息，基于地理信息、杆塔走向、结合报装客户类型等信息，分析可行的供电路径，并根据配电自动化系统的实时运行信息同步计算配电线路的负载能力，并利用营销系统中的报装容量等信息，生成供电方案，同时对不同方案的可行性进行对比分析，实现信息化供电方案快速制定，业扩报装业务的智能化提升，提高客户服务水平、提升客户服务能力，提高营销管理水平。
[0069]a)取自地理信息系统的数据有标准控件调用；
[0070]b)取自调度主站系统的数据有变电站和线路的实时数据:如线路的最大电流、负荷率、当前负荷等；
[0071]c)取自配电自动化系统的数据有线路和配变的实时数据:如线路的最大电流、负荷率、当前负荷等；
[0072]d)取生产管理系统的数据有变电站剩余仓位数量，环网柜剩余分支数量，变电站剩余容量，出线开关剩余容量，环网柜剩余容量；
[0073]e)取营销管理系统的数据有户名、用电地址、负荷分级、申请容量(用电负荷)、业扩分类、用户分类、业扩编号、行业、用电性质、客户分级，变电站供电半径，环网柜剩余分支数、进线容量、出线容量，出线开关额定容量，用户额定容量、用户最大负荷；
[0074]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.基于三维GIS的多系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于，由以下步骤组成: (1)利用信息交互总线获取智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度六大业务环节的信息； (2)以展示功能和应用功能的方式，设计包括电网三维GIS全景模拟、电网运行状态监测、配网运行状态监测、用电能效服务监测、清洁能源应用、物联网应用展示功能和停电管理应用、业扩报装辅助分析应用功能的平台； 对于以上步骤，采用配电自动化主站镜像同步数据库服务器，获取生产控制系统和管理信息系统中相关运行和管理各个业务环节的信息，其中，调度系统数据通过跨越生产控制大区和管理信息大区的IEB信息交换总线获取；生产管理系统、国网地理信息系统、国网营销管理系统、95598系统和用电信息采集系统的数据通过企业服务总线获取后，再经IEB信息交互总线进入配电自动化主站系统数据库，平台通过镜像同步数据库服务器可直接获取配电自动化系统的数据，另外，配网停电管理应用模块、电压合格率管理系统、物联网状态监测系统、清洁能源管理系统、智能小区主站系统的数据经IEB信息交互总线进入平台，并进行数据的深度挖掘、分析应用和综合展示。
2.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:电网三维GIS全景模拟的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、配电自动化系统DMS、用电信息采集系统、营销管理系统的数据信息。
3.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:电网运行状态监测的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、生产管理系统PMS、用电信息采集系统、地理信息系统GIS、的数据信息。
4.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:配网运行状态监测的数据信息包含来源于调度主站系统EMS、配电自动化系统DMS、生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、用电信息采集系统、配网停电管理应用模块、营销管理系统的数据信息。
5.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:用电能效服务监测的数据信息包含来源于调度自动化系统EMS、用电信息采集系统、营销管理系统、智能小区用能管理系统、互动化营业厅管理系统的数据信息。
6.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:清洁能源应用的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、用电信息采集系统、配电自动化DMS、气象系统的数据信息。
7.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:物联网应用的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、物联网运行状态监测系统、生产管理系统PMS的数据信息。
8.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:停电管理应用的数据信息包含来源于生产管理系统PMS、地理信息系统GIS、用电信息采集系统、营销管理系统的数据信息。
9.根据权利要求1所述的基于三维GIS的多业务系统信息融合电网综合可视化方法，其特征在于:业扩报装辅助分析的数据信息包含来源于地理信息系统GIS、调度主站系统EMS、配电自动化系统DMS、生产管理系统PMS、营销管理系统的数据信息。
【文档编号】G06Q50/06GK104240139SQ201310243070
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2013年6月19日
【发明者】吴 琳, 贺青, 苏克明, 梁顺, 张俊锋, 吴煜伟, 冯颖, 袁晨, 武春黎, 付正龙 申请人:国家电网公司, 江西九江供电公司, 国电南瑞科技股份有限公司