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本文以对农村配电网络空间数据模型和网络拓扑结构的分析为基础,采用主流GIS技术,研究了具有多层、多维特征的农村配电网络GIS平台——rdnGIS的设计与实现;研究了基于目标管理思想的农村配电网络可靠性分析与评估方法,以及基于不精确推理模型的故障投诉定位推理方法,并将这些方法集成于rdnGIS中。主要研究成果包括:
(1)对GIS空间数据模型——场模型和对象模型进行了分析比较,认为对象模型适和应用于农村配电网络GIS系统;基于农村配电网络空间数据特征,提出了以网络拓扑结构为核心的GIS平台设计思想,并建立了农村配电网络GIS空间数据模型;设计了农村配电网络空间数据分层体系,并基于编码建立了空间数据与属性数据的关联。为构建适于农村配电网络GIS平台的空间数据库奠定了理论分析基础。
(2)对GIS在DMS中的作用进行了分析,提出了一个以GIS为平台的DMS结构——gDMS。基于信息系统分析原理和软件工程思想,对其中的GIS平台——rdnGIS进行了模型分析和开发过程规划。建立了具有三层结构的GIS平台,结合主流GIS技术,为该平台设计了C/S、B/S、M/S的混合模式,基于ComGIS、WebGIS和EmbeddedGIS对混合模式进行多维技术体系分解。构建的多层、多维农村配电网络GIS平台具有技术先进性和可操作性。
(3)研究对rdnGIS平台底层空间数据库的设计与实现。基于E-R图方法对配电网络空间数据库的对象以及对象之间的关系进行描述和分析,设计了空间数据库中多源数据的处理流程,对空间数据准备、GPS数据测量等关键技术的应用进行探讨。研究基于数据转换与导入技术,实现DBMS下的空间数据集成。所建立的一体化空间数据库是配电网络GIS平台的重要基础。
(4)对rdnGIS平台涉及的关键GIS技术进行较深入的机理研究,基于ComGIS技术,研究和实现了C/S模式下配电网络灵活编辑功能;基于WebGIS技术、dijkstra算法与GIS网络分析功能研究和实现了B/S模式下最佳抢修路径分析功能;基于EmbeddedGIS技术,研究和实现了M/S模式下电力线路巡检中的GPS数据处理与线路模拟回放等功能。这些关键技术的实现对于提供可视化的配电网络管理与分析环境具有较高的实用价值。
(5)以图论为基础,研究了图的连通性分析和树的搜索方法。针对GIS网络分析特点,对传统配电网络拓扑模型进行改进,提出了一种新的适合GIS平台的配电网络拓扑模型——节点/线路模型,并以该模型为基础进行对象-编码规则设计。应用该模型与编码规则,可以在建立和维护空间数据库的过程中自动维护配电网络拓扑关系。通过在电源追踪、停/供电分析、线损计算分析等功能中的运用,证明该模型与编码具有灵活性和较高的效率。
(6)提出了基于目标管理的农村供电可靠性分析与评估方法,研究与分析了可靠性目标管理系统的基本构成与功能流图。以可靠性理论为基础,分析了供电可靠性评估指标,提出了适合目标管理的、可应用于准实时计算的供电可靠率计算模型。在rdnGIS平台上基于配电网络树搜索方法,实现了可视化的供电可靠率准实时计算与评估。通过研究影响供电可靠率的主要因子,提出了一种供电可靠率目标分解策略,并在rdnGIS平台上实现了目标分解方案的自动生成。研究和分析了网络故障状态评估方法,建立了配电网主要设备在故障率计算分析中的影响因子,在rdnGIS平台上实现了网络故障状态评估与预警,并基于状态维修思想,实现了状态维修计划的自动生成。实际应用证明,基于目标管理的供电可靠性分析与评估方法是合理评估农村供电可靠性的新途径。
(7)提出了基于GIS平台实现客户服务(CS)系统、故障投诉管理(TCM)系统一体化的设计思想,将基于故障投诉信息的快速故障定位作为提高农网供电可靠率的重要技术措施。分析故障投诉信息与故障推理中的不确定性因素,研究典型的不精确推理方法。建立基于主观贝叶斯方法的故障定位推理模型,研究和确定了适合农村配电网络的主观参数;建立了基于粗糙集理论的故障定位推理模型,基于可辨识矩阵设计了决策表约简方法。在rdnGIS平台上分别实现了基于上述两种方法的定位推理功能与推理结果的可视化表现。模拟算例分析表明,推理结果较准确,适合农网应用,对缩短停电时间有实用价值。
本文研究工作在国内率先提出并设计了适合农村配电网络管理与高级分析的多层、多维GIS平台;基于该平台重点研究了目标管理方法、不精确推理模型在农村配电网络供电可靠性分析、评估与提高措施中的应用。研究成果对建设具有高级网络分析功能的配电网络GIS平台、提高可靠性评估水平具有重要意义。