配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中GIS系統(tǒng)的應(yīng)用

劉華

【摘 要】配電網(wǎng)在電力企業(yè)中有極其重要的作用，其作為直接服務(wù)于廣大電力消費者的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃設(shè)計的是否合理優(yōu)化，在電力企業(yè)中的作用是非常重要的。本文主要對GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用及利用GIS系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢進行了簡單的概述，并分析了配電網(wǎng)的主要內(nèi)容及基本要求以，同時還對基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)的規(guī)劃方法。基于強大功能的GIS系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計配電網(wǎng)，必將使配電網(wǎng)的規(guī)劃方案顯得更優(yōu)化，規(guī)劃結(jié)果更合理、更優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)規(guī)劃；合理優(yōu)化；GIS系統(tǒng)

0.引言

配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問題，具有多目標(biāo)、大規(guī)模性、非線性、不確定性因素多和涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣等特點。因此，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的質(zhì)量優(yōu)良，將直接影響電力企業(yè)的經(jīng)營效益，同時也對配電網(wǎng)的投資效益和網(wǎng)絡(luò)水平將產(chǎn)生重大的影響，其直接影響著每一位用戶的用電質(zhì)量。因此，在電力企業(yè)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計中，一個合理的、先進的、有效的規(guī)劃方案，將對電力企業(yè)產(chǎn)生重大的影響。因此，在配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計過程中，不僅需要深入研究分析配電網(wǎng)大量歷史的、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，還要對配電網(wǎng)未來的發(fā)展情況有全新的認(rèn)識，以及做合理的預(yù)測分析。

1.配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的概述

1.1配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本要求

由于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計手段，僅依靠人力或者借助簡單的計算機輔助軟件，這就使得設(shè)計過程不僅費時而且費力，導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計的結(jié)果并不能令人滿意，并且設(shè)計方案很難做到優(yōu)化，并不符合我國社會主義經(jīng)濟發(fā)展的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸進步，在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)用具有強大功能的GIS系統(tǒng)，將會在很大程度上解決規(guī)劃數(shù)據(jù)管理繁瑣的難題。電力企業(yè)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要目的是以最合理優(yōu)化的設(shè)計方法，從而可以得到規(guī)劃最優(yōu)的工程項目投資決策方案。研究發(fā)現(xiàn)，電力企業(yè)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，有以下幾方面的基本要求：

第一，配電網(wǎng)主要依靠統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)平臺、GIS 數(shù)據(jù)格式共享和開發(fā)環(huán)境。

第二，配電網(wǎng)的程序符合C/S 架構(gòu)的各項基本要求，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用層、訪問層和展示層等各層中的各項功能均具有良好的可移植性和可擴展性，各層之間的功能界定層次清楚，功能分配準(zhǔn)確完善。

第三，代碼完整準(zhǔn)確的定義各項功能之間的接口。

第四，可增加新功能，以及擴展原有繁榮功能。

第五，各個功能模塊之間可以共享各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，做到各個模塊共享各項數(shù)據(jù)，此外還要確保各項數(shù)據(jù)的完整性、正確性和一致性。

1.2配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容，大體包括以下幾方面：

（1）負(fù)荷預(yù)測，主要有兩個方面的預(yù)測，即對未來社會總的用電量的合理預(yù)測以及對未來社會總的需求量的科學(xué)預(yù)測。

（2）變電所優(yōu)化，主要是對變電所的位置及容量做科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計，在滿足各項約束條件的情況下，對新建的變電所的位置和容量進行優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計過程。

（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃，主要是在對未來的用電需求量和電源做合理的預(yù)測的前提下， 并且要確保規(guī)劃設(shè)計的投資及運行費用盡量最少，研究分析確定一個切實可行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案。

（4）短路容量分析，主要是在對以下幾方面進行控制的基礎(chǔ)上，諸如變壓器的容量、電壓等級、網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計等方面，從而確保各等級電壓斷路器的開斷電流與設(shè)備的動穩(wěn)定電流之間相互協(xié)調(diào)。

（5）無功規(guī)劃，是確定新增無功補償設(shè)備進行規(guī)劃設(shè)計，確保它的規(guī)劃時間、所處位置、設(shè)計類型及容量是否滿足規(guī)劃設(shè)計的基本要求。

2.基于GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的基本介紹

2.1 GIS系統(tǒng)的基本概述

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的GIS系統(tǒng)，如圖1所示。從圖中可以看出，GIS系統(tǒng)的核心部分是專家決策模塊，它主要利用相關(guān)的配電網(wǎng)規(guī)劃信息，進行研究分析，最后確定一個科學(xué)、合理、優(yōu)化的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案；知識庫中主要存儲有一些難以用數(shù)學(xué)方法描述的經(jīng)驗知識；專家決策模塊根據(jù)知識庫存儲的一些知識進行推理；模型庫中存儲了各種的模型，如用戶模型、專用模型等各種模型。

2.2 GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的巨大優(yōu)勢

（1）規(guī)劃人員憑借GIS系統(tǒng)便捷的查詢功能和強大的運算功能，大大的縮減了工作量，在很大程度上提高了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的工作效率，縮短了規(guī)劃設(shè)計的工期。

（2）為了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的結(jié)果更加優(yōu)化合理、更科學(xué)，規(guī)劃的過程更直接，將一些定性的指標(biāo)進行量化處理。

（3）有利于對配電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的收集保存，可以使配電網(wǎng)隨著社會經(jīng)濟的進步進行滾動規(guī)劃設(shè)計。

（4）可以更好的使配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案與城市的發(fā)展相協(xié)調(diào)。

3.基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

在基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計過程中，主要包括空間負(fù)荷預(yù)測、變電所地理位置及容量的選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃等幾個部分。

3.1空間負(fù)荷預(yù)測

研究發(fā)現(xiàn)，進行空間負(fù)荷預(yù)測是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)工作。

通常在空間負(fù)荷預(yù)測工作時，首先將供電區(qū)域按照負(fù)荷性質(zhì)和用地類型劃分成一些小區(qū)，然后再對各個小區(qū)的負(fù)荷情況做合理的預(yù)測分析，因此空間負(fù)荷預(yù)測的主要工作也就是將總量負(fù)荷合理分配給每個小區(qū)的過程。我國的小區(qū)負(fù)荷預(yù)測主要采用從下到上進行區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的負(fù)荷密度法，但是該方法的不足之處是取值很大程度上受到了人為主觀因素的影響。分類分區(qū)預(yù)測法彌補了同一負(fù)荷密度產(chǎn)生的誤差，這種預(yù)測方法計算量較小、操作方便，但是預(yù)測結(jié)果存在一定的誤差。

3.2變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃

在進行負(fù)荷空間預(yù)測之后，各個小區(qū)的負(fù)荷量基本信息的情況已經(jīng)確定，然后利用GIS系統(tǒng)的強大功能，在規(guī)劃區(qū)域?qū)ψ冸娝娜萘考暗乩砦恢眠M行合理的優(yōu)化設(shè)計，從而確保了未來小區(qū)負(fù)荷增長的需要；同時在規(guī)劃設(shè)計過程中，還要確保總投資費用和設(shè)備運行的費用最小，最終制定目標(biāo)年待建變電所的地理位置及容量規(guī)劃方案。

3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)劃

在空間負(fù)荷預(yù)測與變電所的地理位置及容量的優(yōu)化規(guī)劃以后，就是對配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。在用電負(fù)荷、變電所的地理位置及容量等約束條件下，利用非線性混合整數(shù)原理，建立合理的規(guī)劃模型，對目標(biāo)年和中間各階段的配電線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)做合理的優(yōu)化，還要確?？偼顿Y費用和設(shè)備運行的費用最小。

在優(yōu)化規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以后，利用GIS系統(tǒng)，在規(guī)劃區(qū)域的電子地圖上就可以形象地表示各目標(biāo)年度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情況，以及具體的線路基本信息，就可以直觀地知道各階段的網(wǎng)絡(luò)的擴展和分階段目標(biāo)情況。

4.結(jié)束語

由本文可以得知，一個合理優(yōu)化的配電網(wǎng)規(guī)劃是一個復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問題，利用GIS系統(tǒng)可以很好地解決配電網(wǎng)的各種信息的儲存，大大的縮減了工作量，在很大程度上提高了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的工作效率，縮短了規(guī)劃設(shè)計的工期。同時，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的質(zhì)量將直接影響電力企業(yè)的經(jīng)營效益，其直接影響著每一位用戶的用電質(zhì)量。因此，在電力企業(yè)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計中，一個規(guī)劃合理方案，將對電力企業(yè)產(chǎn)生重大的影響。 [科]

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