中科燕园GIS外包案例之七---基于ArcGIS Server的输电线路三维全景系统

1. 概述 

        作为确保首都供电安全的大型区域电网，华北电网近年来实现了超常规跨越式发展，三年再造了一个华北电网。“七横三纵”骨干网架初具规模，京津唐双环网、京津冀大环网基本建成，特高压试验示范工程成功投运，远距离、多通道、多方向、多落点电力输送格局已经形成。

        华北电网 500 千伏西电东送通道东西跨度 900 公里，输电距离长、输送容量大，线路经过的区域地形复杂，气候差异大。这些情况加大了输电通道防范故障跳闸的难度，对设备事故应急抢修指挥带来一定的影响。截止 2009 年，华北电网承担运维的 500 千伏线路共计70余条，杆塔 2万多基，共计 6000 余公里。

        华北电网有限公司领导对此高度重视，在主网架结构日臻完善的基础上，提出输电线路三维全景信息化，形成坚强、智能、互动化的智能输电网络的目标。
2. 系统建设要求 

        华北电网输电线路三维全景系统是在公司建设 “一强三优” 现代公司战略目标的指引下，按照标准化管理、专业化管理、精细化管理、集约化管理的要求构建。作为智能化电网的重要组成，该系统定位于生产管理系统 EAM 的高级应用。系统以 EAM 为基础、以《输电线路标准化管理条例》 等企业标准为技术依据， 充分结合华北电网网公司近年来多项科技成果，包括 500 千伏线路工程数字沙盘开发研究及应用、输电线路在线监测系统、输电线路平断面图系统、数字化三维 GIS 系统等，利用三维虚拟地球技术，旨在为输电系统的日常生产和应急指挥提供辅助决策，为实现安全输电的可控、在控与能控提供手段，为实现智能输电网技术提供技术支撑。 

 


图 1  系统总体结构
3. 总体设计 

        系统采用大集中一体化的建设模式，全网共享一套软硬件平台；采用统一的技术架构、数据在网公司集中存储与管理。

3.1  硬件配置 

        在数字化电网 GIS 系统规划时，已经充分考虑了系统建设的可扩展性，输电线路三维全景系统完全能够利用已有的 GIS 数据主机和应用主机、以及存储备份设备，增加一台高性能的影像发布 PC 服务器，安装 ArcGIS Server平台。  

 


图 2  系统硬件结构
3.2 GIS平台配置

        系统采用 ArcGIS Server作为系统的 GIS平台，具体配置如下：

        服务器端：ArcGIS Server Enterprise-Advanced V9.3.1。

        客户端：ArcGIS Explorer + IE 浏览器。

3.3  数据配置

        输电线路三维全景系统的建设首先必须依托在符合实际业务需要的基础上， 进行实用性强的数据建设，其次，才考虑如何满足具体应用功能。结合华北数字化电网 GIS 的已有数据的情况，输电线路三维全景系统的数据建设的总体规划要求系统可由多尺度、多品种的数据构成。

        采用 1： 250000、 1： 50000多种比例尺的数字矢量图和多种精度的航拍影像和卫星影像。各种不同比例地形图可以自动平滑衔接，影像数据和矢量数据融合展现。1：25 万覆盖全省区域，主网架采用 15 米分辨率的卫星影像和 5万数字高程数据，线路走廊采用 Helava 航拍影像和高分辨率（优于 1 米）的遥感影像。

4. 系统特点 
        系统将三维虚拟地球技术、 多元信息融合技术等信息领域的先进技术与输电设备专业管理工作相结合，具备如下特点。

4.1  运用三维虚拟地球技术，实现全网观测一目了然

        输电线路三维全景系统以三维虚拟地球为展现平台，结合高分辨航拍影像、卫星遥感影像、二维 GIS 地图和三维数据模型，形成直观、立体、全方位的信息管理系统，实现了在计算机屏幕上全局、真实的再现华北电网的区域分布和运行环境。



 图 3  基于 ArcGIS 的三维虚拟地球


 
图 4  三维线路与交叉跨越
4.2  运用多元信息融合技术，实现全局信息无缝连接

        系统运用多元信息融合技术，不仅实现了 EAM系统的深度应用，还实现了与智能污区图系统、雷害分布图系统、输电线路数字化平断面图系统、在线监测系统等多个系统之间的无缝连接和信息共享。 

 


图 5  输电线路在线监测点分布与实时在线监测数据
4.3  运用空间分析功能，实现全过程的故障辅助分析及处理 

        系统运行二维、三维 GIS强大的空间分析功能，实现了故障快速定位，故障分析判断、故障抢修方案以及抢修路径分析等全过程的辅助管理。 

 


图 6  抢修路径分析与路径导航
5. 总结与展望 

        华北电网输电线路三维全景系统将信息领域的先进技术与输电专业的先进管理理念相融合，运用 ArcGIS Server企业 GIS解决方案进一步提升了华北电网输电线路运行管理的水平，为保障京津唐电网特别是首都电网的安全可靠供电提供了有力的支撑。