一种基于GIS的电力系统地理接线图绘制方法与流程

本发明涉及电路接线图设计技术领域，更具体的说，涉及一种基于gis的电力系统地理接线图绘制方法。

背景技术

电力系统地理接线图是对电力系统概貌的宏观展现，地理接线图在电力系统中必不可少，它为电力管理人员提供详细的电力设备信息，为外业人员维护线路及设备提供地理方向，提高外业人员工作效率。然而，绘制地理接线图绝非易事，大量繁琐的电力数据已经存在一定的绘制难度，加上快速更新的电力系统数据，如果处理不当，不仅延长了绘制时间，还存在反复修改的多余工作量，严重降低绘制地理接线图的工作效率。目前基于gis绘制电力系统地理接线图方法的研究较少，然而电力系统地理接线图的绘制面临工作量巨大的问题亟待解决。

地形的差异使中国的个别省份(如贵州省)电力系统中的线路与设备空间分布与其他省份不同，现实的电力路线蜿蜒曲折，直接按照原始数据绘制的线路影响出图美观且线路交错不易识别，同时，城镇区域电力系统设备比较密集，因此要对原始数据进行线路拉伸以及设备调整处理，造成绘制地理接线图需要大量的人工目视判别处理工作。目前关于绘制电力系统地理接线图的方法有甚少，涉及arcgis软件绘制的方法更少。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种基于gis的电力系统地理接线图绘制方法，本发明利用具有强大空间分析功能的arcgis软件解决电力系统地理接线图绘制难题，通过对电力线路路径、注记和设备位置、角度及注记进行自动化处理，解决人工机械化绘制工作，避免人为判别错误，减少绘制工作量，提高绘制工作效率，为解决绘制地理接线图问题提供有效方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于gis的电力系统地理接线图绘制方法，它包括:

步骤一，确定每个区域中数据情况，包括架空主线、架空支线、电缆主线和电缆支线之间的空间关系和属性信息，以及变电站、专用变压器、公用变压器、箱式专用变压器、箱式公用变压器、隔离开关、负荷开关、断路器、开闭所、配电房、分接箱、环网柜和杆塔这十三种设备在四条线路上的空间位置、各个设备的属性信息及其相互关系；

步骤二，通过arcgis软件将地理接线图中涉及到的线路和设备的矢量数据导入地理数据库，数据的后续处理工作主要在地理数据库中进行，将数据属性信息分出各个供电所中的设备，按照线路范围缓冲供电所范围面；

步骤三，建立每个供电所内线路及其设备间的关系，包括空间关系和属性关系；明确每一个供电所辖区电力线路和电力设备的空间分布位置和属性信息，以供电所为单位；

步骤四，建立县(区)地理接线图：由该县(区)中所有供电所范围内各供电所电力线路和电力设备组成；建立地州市地理接线图：由该地州市中所有县(区)电力管辖区域内的各县(区)电力线路和电力设备组成；建立省地理接线图：由省所管辖的各地州市范围内的电力线路和电力设备组成；

步骤五，绘图过程为：

供电所地理接线图–县(区)地理接线图–地州市地理接线图-省地理接线图；

具体地理接线图绘制流程为：

(1)设备前期处理准备工作：主要包括设备与线路原始数据的捕捉和关联处理，这些处理均在arcgis工具中进行。将设备原始数据中，位置未在线路上的原始设备数据捕捉到原始线路数据上，并将设备与线路数据关联，使设备能在线路位置发生位移时可以自动随之移动，减少人工工作量，保证数据相对位置正确性；

(2)比例尺确定：按照a0的图幅大小，将已提取出的供电所范围面缩放至最大所需要的比例尺为每个供电所的比例尺大小，图幅横竖调整根据供电所范围面进行自动调整，需要注意比例尺取整；

(3)线路绘制：原始线路矢量数据错综复杂，为保证线路走势的清晰度，将四条线路分别自动绘制，固定每条线路两端点位置，通过适当减少线段上点的数量，保留夹角较小的两线段之间的交点，必须相交线路则采用垂直相交的形式呈现，使其路径清晰美观的同时也与现实分布情况基本一致。在确定比例尺大小的前提下，设置线路标注字体、字号大小、线路标注权重和要素权重，避免线路标注被设备及其他要素的注记压盖，以与线路平行的方式标注于线路上方，并转成线路注记；

(4)设备处理：已处理好设备前期准备工作后，运用arcgis软件中的工具实现设备的后期处理，包括设备符号、设备符号角度、设备注记显示和注记位置的处理工作；

(5)从地理空间数据云中下载影像作为电力系统地理接线图的底图，用于外业人员参考，以更加清晰的方式表达各电力线路及设备的空间分布情况；

(6)地理接线图：运用arcgis工具建模，实现地理接线图所涉及的基本要素的自动添加，包括图名、图例、指北针和比例尺，得到最终成果。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

电力系统地理接线图的表达运用gis软件将现实中的电力线路及其设备数字化绘制于图上，以更加方便、清楚的形式表达每一个地区管辖线路的路径和其相互间联结的关系，设备信息及其空间分布，为具体接线工作实施提供依据，为外出维护线路及设备提供参考，以arcgis为绘制软件，以arcgis软件中的工具进行建模的形式处理，算法简单，只需合理运用软件工具便可完成，以最简便、最清晰的方式快速绘制地理接线图，从数据处理到地理接线图的完成，均可实施自动化，易于上手，便于推广。本发明解决电力系统地理接线图绘制的一系列难题，包括原始线路矢量数据杂乱交叉、各设备数据量大、原始设备与线路分离、线路及设备表达等问题，实现短期绘制地理接线图，减少人工目视判别工作量，减少人为数据处理错误，清楚表达电力系统实际分布状况。

附图说明

图1为本发明地理接线图绘制流程图；

图2为本发明的方法绘制的部分区域地理接线图；

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

以中国贵州省电力系统管辖区域划分为例子：区域按照从小到大的顺序进行，数据处理更加细致，误差更小。以供电所为单位进行，再由多个供电所组成县域电力管辖区域，再由多个县(区)组成地州市管辖范围，再由多个地州市组成省管辖范围。明确每一个供电所辖区电力线路和电力设备的原始矢量数据、空间分布位置和属性信息，以供电所为单位；建立县(区)地理接线图：由该县(区)中所有供电所范围内各供电所电力线路和电力设备组成；建立地州市地理接线图：由该地州市中所有县(区)电力管辖区域内的各县(区)电力线路和电力设备组成；建立省地理接线图：由省所管辖的各地州市范围内的电力线路和电力设备组成；

本发明绘图过程为：

供电所地理接线图–县(区)地理接线图–地州市地理接线图-省地理接线图；

如图1所示，本发明是利用arcgis工具进行电力系统地理接线图自动绘制，包括以下步骤:

(1)设备前期处理准备工作：主要包括设备与线路原始数据的捕捉和关联处理，这些处理均在arcgis工具建模中进行。设备的原始数据只是点状数据，由于获取的贵州省电力系统原始矢量设备数据并未在原始线路上，需要运用arcgis编辑工具中的捕捉工具，将设备捕捉到距离最近的原始线路上，以保证后续的操作得以正常进行。将处于电力线路上的各电力设备点与电力线路进行关联，使设备能在线路位置发生位移时可以自动随之移动，减少人工工作量，减少电力系统地理接线图绘制时间，并且保证数据相对位置正确性；

(2)比例尺确定：按照a0的图幅大小，将已提取出的供电所范围面缩放至最大所需要的比例尺为每个供电所的比例尺大小，图幅横竖调整根据供电所范围面进行自动调整，需要注意比例尺取整；

(3)线路绘制：贵州省电力系统原始矢量线路数据是由细碎的线段构成，为减少绘制工作量，实现工具的自动化处理，将原始线路以线路名称字段进行融合，将碎小的线段以同一线路名称融合成整体。为保证电力线路路径清晰，将融合后的电力线路矢量数据进行简化处理，使其自动过滤掉不必要的弯曲线路，以原始线路两端点位置不变且必须保留为原则，保留融合后一整条线路中三点构成弯曲度小于或等于120度的拐角，包括不同线路相交出现拐角。反之，则忽略。融合后的电力线路存在交叉部分，以焦点为垂点使线路垂直相交；

在比例尺固定下，标注线路名称，设置线路标注属性，包括标注字体、字号大小、标注权重和要素权重，避免线路标注被设备注记、设备符号及线路的注记压盖，以与线路平行的方式标注于线路上方，并转成注记；

(4)设备处理：设备符号处理：各设备原始数据为点状数据，将各设备点数据符号更改为相应的地理接线图表示符号，设备符号包括变电站、开闭所、专用变压器、箱式专用变压器、公用变压器、箱式公用变压器、断路器、隔离开关、负荷开关、环网柜、分接箱、配电房等十二种设备符号；

设备角度处理：涉及到需要处理角度的电力设备包括专用变压器、箱式专用变压器、公用变压器、箱式公用变压器、断路器、隔离开关、负荷开关、分接箱、配电房等九种设备，由于前期准备工作中已经把所有设备与电力线路进行关联，此时可以直接将电力线路的角度赋值给各设备属性中，处理后的电力设备旋转角度与电力线路一致，即与电力线路平行。其中专用变压器、箱式专用变压器、公用变压器、箱式公用变压器这四种电力设备符号需要与电力线路相互垂直，然而位于电力线路最末端端点上的设备与电力线路平行较为合理美观，则将非末端的电力设备自动筛选出来，其角度属性中直接统一加上90度即可与电力线路相互垂直。断路器、隔离开关、负荷开关、环网柜、分接箱、配电房等六种电力设备符号与电力线路平行，则对这六种电力设备角度属性不进行处理即可与电力线路平行；

设备注记处理：注记处理包括注记类型、大小、位置的处理，位置的处理包括设置标注权重和要素权重，设备处理与前期比例尺设定有直接关系，比例尺大小影响设备注记大小与位置，因此在处理注记前比例尺的确定是很必要的。

针对不同的设备，对于注记类型与大小有不同的要求，大致可以分为四类：第一类为变电站和开闭所，设置字体、字号、颜色；第二类为专用变压器、箱式专用变压器、公用变压器、箱式公用变压器、配电房，设置字体、字号、颜色，呈现形式为上下形式，上面为设备名称，下面为设备容量信息；第三类为断路器、隔离开关、负荷开关，设置字体、字号、颜色，只有设备名称；第四类为杆塔，杆塔以杆塔号的形式表现于电力系统地理接线图上，设置字体、字号、颜色，在杆塔号前加“#”。转换注记前自动将每个注记自动添加上牵引线，在不移动时牵引线则不显示，若发生位移，牵引线则指向相应的设备符号。以确保在注记转换后，设备密集导致注记无法放置的情况下，仍然清晰表达设备信息。

(5)从地理空间数据云中下载影像作为电力系统地理接线图的底图，用于外业人员参考，以更加清晰的方式表达各电力线路及设备的空间分布情况；

(6)地理接线图：运用arcgis工具建模，实现地理接线图所涉及的基本要素的自动添加，包括图名、图例、指北针和比例尺，最终得到图2(部分区域)内容。

本发明以arcgis为绘制软件，建模进行处理，从数据处理到地理接线图的成果，均可自动化完成，本发明方法考虑到空间属性，运用强大的arcgis软件功能建模实现。该制图方法为可行方法且方法存在很大价值，已在贵州省电力系统地理接线图的绘制中已实现，大大减少人工处理工作量，有效避免人为处理误差，保证数据的准确性，提高绘制电力系统地理接线图效率，实现短期完成地理接线图绘制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。