توسعه سیستم اطلاعات جغرافیایی سازمانی (GIS) یکپارچه با شبکه هوشمند

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2. بررسی سیستم پیشنهادی سیستم نظارت و کنترل مبتنی بر GIS

شکل 1. سیستم نظارت و کنترل بر اساس GIS به عنوان یک جزء از یک شبکه هوشمند

شکل 2: شبکه SQU HV و SLDs و نظارت مبتنی بر GIS

3. فعال سازی فناوری GIS

1.3 کاربرد GIS در توزیع برق و آب

2.3 اهمیت GIS سازمانی برای شبکه هوشمند

شکل 3: پیکربندی سیستم توزیع مبتنی بر GIS

4. پیاده سازی پایلوت SQU از ادغام GIS سازمانی با شبکه هوشمند

4.1 مدل داده ای GIS

4.1.1 پایگاه داده های جغرافیایی

1.2.4 نقشه پایه ArcMap

4.1.3 تبدیل CAD به ژئودیتا

4.1.4 انتقال نمودارهای تک خط به شبکه برق

شکل 4. شبکه SQU HV 11kV در نرم افزار ArcGIS

4.1.5 ایجاد پایگاه داده و پیکربندی ایستگاه های اولیه

شکل 5. ردیابی حلقه 8 از ترانسفورماتور 3 در ایستگاه اصلی A تا پست توزیع شماره 68 واقع در SQU

شکل.6 پیکربندی ایستگاه اصلی SQU

شکل 7. تصویربرداری از ArcMap مجموعه داده الکتریکی

4.1.6 ژئودیتا برای سیستم های توزیع شده SQU

شکل 8. طرح سیستم انرژی میکرو گرید

شکل 9: چیدمان سیستم انرژی محیط مسکونی 

4.2 ارتقا اپلیکیشن GIS مبتنی بر وب

4.2.1 معماری وب GIS

شکل 10. معماری سیستم برای برنامه وب SQU

4.2.2 ویژگی های راه حل

شکل 11. برنامه وب SQU با تمام ویژگی های فعال شده 

شکل12: پدیداری لایه ها

شکل 13 : لایه آملاین آزمایشگاه میکروگرید ECE

شکل 14. ECE میکروگرید RE در یک روز و اثر آن در ورودی گرید به صورت از راه دور از GIS مبتنی بر وب 

5. بحث و کارهای آینده

6. نتایج 

این مقاله از یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای ایجاد یک سیستم نظارت آنلاین استفاده می کند تا داده های عملیاتی در زمان واقعی را در نقاط مختلف شبکه برق نشان دهد. شبکه با تمام دارایی های آن بر روی نقشه جغرافیایی نمایش داده شده است. این مقاله ابزاری برای نظارت، کنترل، مدیریت امکانات، و مدیریت تقاضا در یک شبکه هوشمند را در صنعت آب و برق و انرژی فراهم می کند. این سیستم به عنوان یک سیستم پیشرو با استفاده از شبکه های ولتاژ پایین در دانشگاه سلطان قابوس (SQU)، عمان آزمایش شده است. این مقاله منعکس کننده اجرای آزمایشی GIS سازمانی و کاربرد آن در شبکه های هوشمند است، هر چند مراحل فنی مرحله های توسعه مدل داده GIS و برنامه وب GIS با جزئیات شرح داده شده است. این سیستم توسعه یافته یک نمایندگی مکانی شبکه برق و دارایی های آن را مشتمل بر سیستم های انرژی تجدید پذیر با داده های عملیاتی اش را بر روی نقشه شبکه توزیع برق موجود ایجاد می کند. این رویکرد ابزارهایی با توانایی نظارت بر مولفه های سیستمی و عملکرد آنها را در زمان واقعی بر مبنای مکان آنها بر روی نقشه فراهم می کند.

امروزه بخش برق در بسیاری از کشورها از طریق ایجاد شبکه های هوشمند تحت تاثیر تغییرات مهم قرار گرفته است (حسین زاده و همکاران 2016). معرفی یک شبکه هوشمند منجر به ایجاد تعاملات متقابل میان سرویس دهنده های آب و برق و مشتریان آنها می شود که از طریق سیستم های توزیع به هم متصل می شوند. اثربخشی این بخش ها برای رشد پایدار در بخش برق و اقتصاد ضروری است ( سیلوا و همکاران2014). یکی از اهداف توسعه شبکه هوشمند این است که هماهنگی منابع انرژی توزیع شده (DER) را امکان پذیر سازد. چنین هماهنگی از طریق یک ایجاد معماری که توانایی نظارت بر وضعیت شبکه و کنترل منابع انسانی و منابع دیگر را توانمند سازد امکان پذیر است (آنجیونی و همکاران2017). در گذشته، تکامل شبکه توزیع به سمت مدل شبکه هوشمند اساسا در دو حوزه تمرکز داشت: اتوماتیک سازی شبکه متوسط ولتاژ و استقرار شبکه اندازه گیری هوشمند. در اغلب موارد ؛ یک بررسی عمیق درباره شبکه ولتاژ پایین وجود ندارد. این بخش شبکه احتمالا بیشتر تحت تأثیر اقدامات نظارتی برای ترویج نسل های قابل تجدید و ذخیره سازی توزیع خواهد شد (بارباتو و همکاران 2017). نیاز به توسعه ابزار برای نظارت بر این بخش از شبکه وجود دارد. رویکردهای عملی با استفاده از دانش موجود و فن آوری های تجاری قابل استفاده برای توسعه چنین ابزارهایی استفاده می شود. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) یک سیستم پیشرفته هستند که به تخصیص امکانات فیزیکی در سطح جهان برای مدیریت، تجزیه و تحلیل و نمایش داده های جغرافیایی کمک می کند. این داده ها با مجموعه ای از اطلاعات مبتنی بر نیازهای خاص پروژه ارائه شده است. برنامه های کاربردی GIS چندین چشم انداز جدید از فرآیندهای تصمیم گیری و مدیریت و انتشار اطلاعات را نشان داده اند (لین، 2017). از این رو، GIS برای شرکت های توزیع برای ایجاد پایگاه داده دقیق و بهبود نظارت بر تامین منبع (کیم، لی، یی، شین ریو 2011) معرفی شده است. استفاده از GIS شرکت های توزیع را قادر می سازد تا به راحتی به پایگاه های قابل روزرسانی دسترسی پیدا کنند که برای نظارت و نگهداری منبع با کیفیت قابل اعتماد، اندازه گیری کارآمد، صدور صورت حساب و جمع آوری و حسابرسی جامع انرژی (موسسه تحقیقات محیط زیست [ESRI]، 2009) مورد نیاز است. در دهه گذشته؛ چندین محقق کاربرد GIS را در صنعت برق مورد بررسی قرار دادند( بوک 2006، لان و همکاران 2015، اونیووچی و همکاران 2015، شین و همکاران 2011، شورت 2013). GIS به عنوان یک ابزار برای مدیریت بخش تقاضا در شبکه کوچک خانگی (مونیکا و همکاران، 2015) مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد پیشرفته GIS برای مدیریت دارایی در صنعت چوب توسط (اونیووچی و همکاران، 2015) گزارش شده است جاییکهکه اطلاعات مربوط به بازرسی قطب ها و برآورد کمتر تلفات احتمالاتی با داده های اصلی قطب ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی یکپارچه شده است، و این کار نیز به منظور افزایش قابلیت های صنعت آب و برق و بهبود آمادگی صورت پذیرفته است. در کوتاه مدت (، 2013)، برای کمک به صنعت آب و برق برای برنامه ریزی و مدیریت مدارهای توزیع بهتر، یک مدل داده GIS برای نظارت بر مراحل مختلف ترانسفورماتورها و کاهش خاموشی ها با ادغام با معیارهای زیربنایی اندازه گیری (AMI) در GIS بوجود آمد. در یافته های (شین و همکاران، 2011) یک مدل تحلیل بار با استفاده از GIS اینترنتی توسعه داده شد که بخش آب و برق را قادر می سازد وضعیت فعلی شبکه برق را برای تجزیه و تحلیل تقاضای به صورت تصویری، مدیریت بار، نظارت بر توزیع بار اصلی، تحلیل رابطه بین بار مشتریان و اختلالات احتمالی نشان دهد. GIS برای بخش انرژی باد و نقشه برداری (پالایولوگو، 2011) نیز مورد استفاده قرار گرفته است. این مقاله ایجاد یک برنامه کاربردی GIS سازمانی را توضیح می دهد، که می تواند داده ها را از چندین منبع با اشاره به مکان آنها در یک نقشه GIS در یک اتاق کنترل جمع آوری کند. این پلتفرم توسعه یافته برای برنامه های مختلف شبکه هوشمند مانند نظارت، کنترل، مدیریت دارایی و مدیریت تقاضا بسیار مفید خواهد بود. پلاتفرم پیشنهادی که در دانشگاه سلطان کابل (SQU) در عمان اجرا می شود، داده هایی را از DER های نصب شده در پردیس دانشگاه، همراه با زمان دقیق و مکان آنها به اتاق کنترل DER ارائه می دهد. سرور موجود در اتاق پس از آن می تواند داده های در دسترس در وب را با استفاده از یک برنامه وب GIS که توسعه یافته و آزمایش شده است، ایجاد کند. این پیاده سازی پایلوت GIS سازمانی با شبکه هوشمند، اطلاعات مکانی از سیستم های انرژی تجدید پذیر SQU و اطلاعات مربوط به مشخصات عملیاتی و دارایی اش را در کنار شبکه های توزیع شبکه های برق موجود در شبکه SQU فراهم می کند. این سیستم توانایی کنترل، جستجو و تجزیه و تحلیل اطلاعات پیشین را فراهم می کند. در مقایسه با ارجاعات فوق و تحقیق انجام شده در این مقاله یک سیستم نظارتی مبتنی GIS که اندازه گیری مولفه های الکتریکی را براساس جغرافیایی واقعی خودشان بر روی نقشه ماهواره ای فراهم می کند، توسعه داده شد و آزمایش شده است. این راه حل پیشنهادی می تواند به عنوان یک ابزار آموزشی برای آموزش مورد استفاده قرار گیرد که در آن پیکربندی الکتریکی دانشگاه قابوس بر مبنای GIS نشان داده شده است و ارزش زمان واقعی جریان برق تولید DER قابل ردیابی است. این کار یک راه حل عملی ارائه می دهد و به هیچ وجه بر یک از نرم افزار های شبیه سازی تکیه نمی کند و اندازه گیری های واقعی را در پایگاه داده را ذخیره می کند. نرم افزار شبیه سازی می تواند داده های زمان واقعی و قدیمی را در نمودار های مختلف نشان می دهد که می تواند برای اهداف تحقیقاتی مختلف مورد مطالعه و تحلیل قرار گیرد. در بقیه این مقاله، بخش 2 یک مرور کلی از روش پیشنهادی ارائه می دهد و بخش 3 شامل تکنولوژی GIS و کاربرد آن برای شبکه هوشمند است. بخش 4 توسعه شرکت GIS را در دو مرحله شرح می دهد: I) توسعه مدل داده ها و II) برنامه وب. علاوه بر این، بخش 4 منعکس کننده سیستم توسعه یافته در نظارت آنلاین بر روی DER ها، و همچنین کنترل، جستجو و تجزیه و تحلیل اطلاعات قدیمی را ارائه می دهد. بخش 5، محدودیت های پروژه را مورد بحث قرار می دهد و کار آینده را نشان می دهد. سرانجام بخش 6 مقاله را خلاصه می کند.