GIS帮助音乐之城抢修电网

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  田纳西州首府纳什维尔被称为美国“音乐之城”,尤以“温暖灵魂”的乡村音乐闻名,从那里走出许多知名歌手。遗憾的是,这座城市饱受灾害性天气困扰,城市电力系统屡屡遭受重创,时常处于断电状态中的居民转而唱起“忧郁蓝调”。近年来纳什维尔电力服务公司引入GIS技术,不仅有效提高了应急抢修的效率,还极大地改善了电网的日常运行维护,“音乐之城”歌声温暖依旧。

  

  

成功实施灾后抢修

  纳什维尔电力服务公司(NES)是全美十大公共电力设施公司之一,为分布在田纳西州中部大约700平方英里内的35万居民提供服务。由于气流活动频繁,纳什维尔经常遭受风暴袭击,该市三分之二的居民家庭都有过断电的经历。尽管电力工人24小时连续抢修,跟在暴雪或飓风后面收拾烂摊子,居民仍然连续几天甚至几周用不上电。

  上世纪90年代中期,纳什维尔电力服务公司采用了基于GIS的解决方案,减少了供电中断的修复时间,促进了灾难应急管理水平的提升。

  1998年,一场飓风横扫纳什维尔,市区东部500多根电线杆被连根拔起,7万5千多名居民陷入黑暗之中。GIS在这次电网抢修行动中大显身手。它详细描述了遭受风暴袭击的地理位置以及各类输电线路信息,追踪报告各地损失状况,引导施工人员及时赶赴最需要的地方。在各方努力下,损坏的电网在一周之内完全重建起来,主网在3日内恢复供电,这一漂亮的行动获得当地居民和媒体的盛赞。

  将CAD绘图和GIS技术融入操作程序后,电力损耗管理系统(OMS)能够追踪电路电线的可靠统计数据,并将其纳入数据库。各地电力设施受损情况一经反馈到公司总部,技术人员立即利用GIS将受损地点在电子地图上标定,结合存储在数据库中的数据迅速生成精确的地图。地图汇集了损失报告时间、断电居民数量、作业人员分派情况、断电地区街道地图等信息。由此,施工部门的灾后应急抢修速度得到了极大提高。

  在2006年的一场飓风中,电力GIS在纳什维尔市应急管理中的作用又一次得到了证明。灾害造成大量民宅倒塌,1万6千多名居民的供电线路中断,并造成一处关键供电系统严重受损。在抢修行动中,纳什维尔电力服务公司依据GIS地图了解前方进展,制定行动决策,紧急动员大量电力工人,调配70部铲斗车,迅速复原了100多根电线杆。由于灾难应急预案完备,电网修复工作卓有成效,48小时内多数用户的供电得以恢复。

  

  

有效减少实时损耗

  除了紧急情况之外,GIS更广泛地用于电力工作的常规管理,在综合电网的规划、设计、运行和维护全程体现了其实用价值。

  2002年,美国一家环境咨询机构发起了一项专题研究,涉及世界范围内的110个主要电力系统。研究发现,每100英里输电线路中,由树木枝杈干扰而引起的电力损耗,纳什维尔地区高居第一,其数据相当于研究中最低损耗的10倍。

  纳什维尔电力服务公司由此出发寻求改善电网可靠性的方法。他们配备了专门的植被管理工人,用GIS来划分树木的修剪周期,建立树木修剪周期数据库。到2005年6月,完成了为期三年的首次树木大清查和大修剪,电力损耗降低了19%。这套树木修剪周期系统还通过交互式地图网页向公众开放。

  自从首次引进ArcGIS软件以来,10年之间纳什维尔电力服务公司对其不断进行完善和升级,目前多数操作程序都体现了某种形式的GIS应用。公司的87538个配电变压器,253个变电站,5619英里输电线路,以及大约20万根在用电线杆,都可以经由企业内网实时监控,结合基础地理数据和电子操作系统完成最新GIS信息的更新。目前整个公司依赖一个基于GIS的绘图系统,该系统体现了多重应用价值,所绘专题地图包括电路地图、电线杆配属地图、街道照明地图、线路剖面地图等。通过这些专题地图,管理者可以实时了解电网运行情况,简化风险能量控制程序,提升工作效率;电网终端用户登录相应网站也可以了解自家周边供电情况。

  
3D洪水地图为制定灾难应急预案提供了可视化模型。

  

精确制定前瞻计划

  早前,纳什维尔电力服务公司曾筹划建立一项“传输配电前瞻计划”,但因预算高达100万美元而暂时搁浅。使用GIS系统后,这项计划的制定实现了室内化,以较小的成本达到了同样的效果。项目对未来20年配电传输的发展进行预估,包括新增客户数量、设施更新周期、潜在风险测评,以及最近五年内数据增长趋势等。

  对电力系统来说,获取服务区域的地理信息十分必要,可以了解增补、更新电力设施的需要,计划未来的工作周期。纳什维尔电力服务公司供电区域内有20万根电线杆,平均每年要设立或更换大约600根,有的年份远远超过这个数目。使用土地规划地图和电力设施地图,工作人员根据各项指标如电线杆的高度、位置、使用年限、供电负荷等来对其进行评估;进而运用基于GIS的风险变量分析,制定更换电线杆的优先次序。

  目前,一项新的风险预估计划正在制定中,主要探讨如何应对洪涝灾害造成的电力损失。公司使用GIS来制作服务区域内的洪涝灾害地图,制作过程中发现有的变电站可能遭受洪水威胁。综合GIS洪水地图和3D视频地图,研究人员作了更详细的调查,证实一座变电站正处于洪灾高发区域。报告还描述了坎伯兰水系的堤坝渗漏情况,引起了社会公众的广泛关注。据了解,在GIS分析的基础上,纳什维尔电力研究人员正在制定一份洪灾应急管理预案。

  

  

  


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