1. 引言
城市配网存在节点多、设备分散的问题，而其运行管理工作又常常与地理位置有关，将配网设备分布图(按照地理走向)与设备属性以及电网运行时的物理量相结合，方便调度人员更加直观地进行配网管理 [1] - [3] 。
地理图形能够形象传达与空间分布有关的电网对象和运行时的物理量，如线路、电厂、变电站的布局，潮流、电压的分布等 [4] 。潮流分布可通过用线路粗细、代表潮流方向的箭头大小等方法表示，电压的幅值或相角可通过颜色等高线等方式呈现，并能够绘制颜色等高线。
基于地理图形的城市配网运行分析功能在使用过程中能够根据调度员整体把握或局部观察的需求放大或缩小，缩放过程中地图上的元素相应变化，保证地图上展示的信息不过密或过疏，从而使得重点突出，详略得当，有效利用有限的注意力、工作记忆资源。同时，基于地理图形的城市配网运行分析功能可以使调度人员在电子地图上完成配网实时调度、设备管理、调度决策等工作，实现配网运行故障的快速定位、隔离和处理，缩短配网运行故障停运时间；同时，基于地理图形的城市配网运行分析功能可以为配网运行提供现代化的管理手段，提高配网运行管理水平和工作效率 [1] [2] [5] - [15] 。
2. 技术架构与软件架构
2.1. 技术架构
系统主体应用功能建设采用基于J2EE和B/S模式的应用技术架构。
B/A/S模式的三层架构模式是一种严格的分层定义，它首先将整个软件系统的开发分成相对简单的几个小分块，然后在每一层中只实现系统相应层的功能设计，层间的交互由相邻层对应的功能模块进行调用，信息传递只由接口进行传送。其具体的技术架构如图1所示。
2.2. 软件架构
系统软件架构分为四个层次，分别为系统平台层、数据整合层、业务逻辑层和表现层。其具体体系架构如图2所示。
(1) 系统平台层
系统平台层包括数据库、中间件、操作系统、主机硬件和网络等，其中：
数据库：支持Oracle、SQL Server、Sybase和DB2等主流数据库。
中间件：主要解决分布式应用软件的通信、互操作和协同问题，采用基于XML的中间件技术，以及Web应用下的WebLogic、Tomcat等。
操作系统：支持UNIX、Linux、Windows等。
主机设备：支持包括HP的系列服务器和工作站、SUN公司SPARC系列服务器和工作站、IBM公司的Power5系列服务器和工作站、以及所有品牌的PC服务器和工作站。
通信协议：采用TCP/IP UDP FTP网络安全专用通信协议。
(2) 数据整合层
通过ETL工具Kettle，实现从相关业务系统获取数据，并进行转换、校验计算和加载。相关业务系统包括PMS系统、OMS系统、OCS系统、配用电系统等外部系统。
(3) 业务逻辑层
业务逻辑层主要基于城市配网运行业务功能来建立模块，包括：区域电量负荷分析、配网规模、馈线故障跳闸、配网调度指令票、停电计划执行情况及配网自动化终端在线率。
(4) 应用表现层
最终用户界面，访问方式为B/S模式，B/S模式的应用可以直接通过IE或火狐浏览器访问系统。
通过web门户、图形(如svg、各种曲线图、饼图、柱状图等)、报表等方式展示和浏览相关数据。
3. 系统实现
3.1. 数据采集
系统提供多种方式从各业务系统中进行数据采集从而将信息加载到系统数据库中。
数据采集方式包括但不限于下列方式：
· 数据库镜像
· 采用ETL 数据抽取转换加载工具；ETL 工具能够很好的支持各种数据源(TXT、EXCEL、HTML、XML、ORACLE、SYBASE、DB2、FOXPRO、DBASE等)和各种采集周期以及策略(灵活的作业调度)。
· 通过系统平台提供的 API开发的数据接口软件。
其中，OCS的电网模型、参数、拓扑、图形需要通过CIS/SVG 接口得到；电量、发电计划、机组出力可以通过专业的ETL 工具(当然也可以开发专门的接口软件来实现信息抽取，这和数据源数据的组织形态、存储结构、专业特点有关，需要具体情况具体分析)从各业务系统数据库中采集。
3.2. 地理图实现
地理图形采用SVG格式，SVG地理图由3个图层组成：地理层、图表层、文字层。
地理层(geography layer)
在市级电网的SVG中，本层以闭合路径
绘制各个区的边缘轮廓，获得直观的地理图形作为各个图表定位的依据，为城市配网运行信息的展示打下基础。
图表层
本层以
标签绘制灰底红柱作为图形的展示方式，直观显示所需要的配网运行信息。
文字层
本层以
标签显示文本，主要显示一些必要的文字说明，如城市配网运行的具体数据。
4. 功能实现案例界面
基于地理图形的城市配网运行分析包含多个功能，我们选取了配网区域用电量来进行演示，如图3所示：
· 图中左侧SVG地图显示各地区用电量信息，右侧上半部表格显示全年各月各分区电量信息，右侧下半部分用柱图集中对比展示某一月各分区电量信息。
· 初次进入页面时，表格会自动从上往下逐行滚动并被选中，每选中一行左侧地理图和下面的柱图都会自动刷新。
· 鼠标单击表格其中一行时，自动滚动状态取消，图形数据停止刷新。双击表格继续滚动刷新。
· 在SVG地图上点击某一区域时，则弹出该地区的各月用电量曲线，如图4所示。
5. 应用效果
基于地理图形的城市配网运行分析系统已上线运行，取得了良好的效果，以下详细介绍了其与以往配网运行分析相比所具有的优点：
1. 实现了配网运行信息的收集、整理以及展示的全过程处理，减轻了工作人员的日常工作量。
Figure 3. The regional electricity consumption of distribution grid network
图3. 配网区域用电量情况
Figure 4. The curve of regional annual electricity consumption
图4. 区域全年用电量曲线
2.在SVG地理图形上直观展示各区的用电量、负荷、电网规模等信息，能使工作人员快速掌握电网状况。
3.与以往配网运行分析只关注电量、负荷等电网运行数据不同，本系统加入了调度指令、停电计划等工作管理的实时监视功能，能使管理人员全面掌握工作进展情况，降低甚至规避工作风险。
4.系统所设计的地理图形的展示具有高度的扩展性，只需将所要展示的数据加载到系统相应表中，即可在系统中自动展示，不需要进行额外的开发工作。
6. 结论
广州基于地理图形的城市配网运行分析系统实现了配网电量、负荷、配网规模、停电计划执行情况等功能，以符合调度人员信息感知与思维逻辑的方式实现高效的信息加工，并以生动、直观的可视化方式传递给电网运行人员，提高了电网运行人员对电网运行数据与信息的感知能力和分析效率，实现了城市配网运行监控及管理的自动化、信息化。
基金项目
广州供电局科技项目《城市电网运行综合评估体系研究与系统开发》项目编号K-GZM2014-142。