論GIS技術(shù)在城市配電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的應用

耿沖

【摘 要】配電網(wǎng)是城市發(fā)展的命脈，直接服務于城市居民和企事業(yè)單位，城市配電網(wǎng)的規(guī)劃和城市的發(fā)展息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)輔助規(guī)劃主要依靠人力計算，存在不精確、不科學、誤差較大等問題。本文對GIS系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的應用進行了概述，分析了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容和基本要求，介紹了基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，為提升城市電網(wǎng)規(guī)劃水平提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計；GIS系統(tǒng)；

城市配電網(wǎng)的規(guī)劃是一個大型的系統(tǒng)性工程，覆蓋范圍大，持續(xù)時間長，規(guī)劃目標多，存在很多的不確定性和制約因素。城市配電網(wǎng)的輔助決策系統(tǒng)十分關(guān)鍵，直接影響規(guī)劃質(zhì)量的高低，規(guī)劃質(zhì)量將直接影響配電網(wǎng)的投資效益和網(wǎng)絡(luò)水平，關(guān)系到廣大用戶的用電質(zhì)量。城市配電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)需要以多年的歷史數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)依據(jù)，并對未來城市的用電需求做出合理預測，在這個基礎(chǔ)上進行科學配電規(guī)劃。傳統(tǒng)規(guī)劃方式，費時費力。GIS系統(tǒng)的飛速發(fā)展給配電規(guī)劃決策帶來新的機遇。GIS系統(tǒng)強大的功能，能夠大大提高規(guī)劃效率。

一、GIS系統(tǒng)概述

GIS（地理信息系統(tǒng)）是近些年發(fā)展起來的具有交叉性學科優(yōu)勢的一門技術(shù)，逐漸的被應用在除地理之外的很多學科上，是一門介于地球科學、空間科學與信息科學等學科之間的交叉學科，該系統(tǒng)的突出優(yōu)勢是以計算機為工具，以地理學等大量的科研領(lǐng)域作為對象，通過計算機技術(shù)來獲取、顯示、分析、處理、管理地理圖形及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，具有強大的空間分析和圖形處理功能。根據(jù)系統(tǒng)的這一特性，該系統(tǒng)迅速擴展到其他的地域相關(guān)的學科，可以實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的完美結(jié)合。

二、配電網(wǎng)規(guī)劃

（一）配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容

城市電網(wǎng)的運行是需要綜合考慮各種預案的，在規(guī)劃階段就要注意很多可能出現(xiàn)的情況，在電網(wǎng)運行出現(xiàn)問題時能及時的糾正。配電網(wǎng)規(guī)劃主要包括以下幾方面內(nèi)容：城市的未來總的用電負荷預測；針對不同的地理位置和用電負荷需求，優(yōu)化變電所的容量，使得優(yōu)化后的容量可以滿足最新的線路容量等約束條件；另外就是整個城市輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃，未來城市的用電肯定是逐漸增長的，高效的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以減少電力的合理損耗，也可以減少相關(guān)電力設(shè)施的建設(shè)成本；最后是需要對短路容量進行規(guī)劃和分析，是從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、運行方式、電壓等級等各方面進行分析和控制，使設(shè)備的動穩(wěn)定電流以及電壓斷路器的開斷電流得到配合。

（二）配電網(wǎng)規(guī)劃的目的及基本要求

配電網(wǎng)規(guī)劃的目的是在投資及運行費用最小的前提下，選擇最優(yōu)方案，建立與城市規(guī)劃相同步，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的配電網(wǎng)絡(luò)，以滿足其未來負荷增長需要，保證供電質(zhì)量等基本要求。

三、基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

GIS城市配電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計中，傳統(tǒng)的規(guī)劃方法缺乏一定的精確度，主要依靠人力的主觀分析。GIS系統(tǒng)的應用可以直接提升電網(wǎng)規(guī)劃的科學性和數(shù)據(jù)的精度，主要涉及到的規(guī)劃內(nèi)容有以下幾個方面。

（一）空間負荷預測

空間負荷預測是配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，主要包括總電量和分類電量預測、總負荷和分類負荷預測、負荷分布預測。

1、空間負荷預測是城市電網(wǎng)規(guī)劃的核心。用電量的分布以及負荷所在區(qū)域分布都直接影響城市的電網(wǎng)的輸送效率。通常按用地類型和負荷性質(zhì)將供電區(qū)域劃分為若干個小區(qū)，再分別對每個小區(qū)的負荷進行預測，傳統(tǒng)的規(guī)劃方法是使用人為的主觀預測小區(qū)的負荷密度法，該方法主要是將總量負荷分配給各個小區(qū)進行負荷預測。GIS信息系統(tǒng)的應用可以利用計算機考慮多種影響因素，基于模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聚類分析方法的規(guī)劃結(jié)果具有較高的精度。

2、案例。

GIS系統(tǒng)引入空間負荷預測，可以使用計算機程序結(jié)合不同城市的地理區(qū)域數(shù)據(jù)，極大地降低數(shù)據(jù)收集、分析和處理的難度和工作量。下面舉例以GIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析方法依據(jù)規(guī)劃預測城市小區(qū)的負荷密度。

首先在系統(tǒng)中將用電負荷分類，主要分為居民用電負荷、商業(yè)用電負荷、農(nóng)業(yè)用電負荷、工業(yè)用電負荷等，其次基于城市地理信息的數(shù)據(jù)庫將城市科學規(guī)劃為若干小區(qū)，收集小區(qū)內(nèi)各類負荷及其相關(guān)因素的歷史數(shù)據(jù)和各小區(qū)的未來負荷分布數(shù)據(jù)，最后采用聚類分析法提取分類數(shù)據(jù)與待測數(shù)據(jù)的隸屬度，最后通過修正量計算，預測小區(qū)負荷密度。

（二）變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃

GIS系統(tǒng)在小區(qū)負荷密度上的應用會直接影響變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃。不同的變電所位置同樣需要考慮地理信息，集合具體的地理信息數(shù)據(jù)以及小區(qū)負荷的預測值最終確定出目標年及中間階段各年待建變電所的地理位置及容量，同時使配電網(wǎng)投資及運行費用最小。

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

城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是規(guī)劃的最后一步，在在完成空間負荷預測和變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃之后，需要綜合城市供電的歷史數(shù)據(jù)以及未來的預測數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這一步規(guī)劃的突出特點是不會立即見效，但是對未來城市配電的發(fā)展影響十分巨大，直接影響數(shù)年乃至更久的城市電網(wǎng)運行情況。科學的電網(wǎng)配電結(jié)構(gòu)既能滿足不斷增長的電力需求量，又可以提升供電效率，領(lǐng)先于城市發(fā)展。

傳統(tǒng)的城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是通過建立非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，在前幾步的規(guī)劃基礎(chǔ)上，規(guī)劃出目標年和中間各階段各年度高壓和中壓配電線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，同時力求規(guī)劃水平年各項費用之和最小。GIS系統(tǒng)可以清晰直觀的在電子地圖上展電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及具體信息。依托GIS系統(tǒng)，提升配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的科學性，通過計算機模擬，考慮更多的可能的影響參數(shù)，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化的科學性。

四、結(jié)束語

城市配電網(wǎng)絡(luò)輔助決策中應用GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)能顯著的消除傳統(tǒng)的規(guī)劃方式的主觀誤差，并且GIS技術(shù)中大量的利用計算機系統(tǒng)和地理信息數(shù)據(jù)庫，這都節(jié)省了規(guī)劃人員的時間和精力。大量的地理信息數(shù)據(jù)是的電網(wǎng)規(guī)劃和城市電網(wǎng)建設(shè)的實際情況結(jié)合的更緊密，也提升了規(guī)劃的科學性和精確度。配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作，利用GIS系統(tǒng)強大的功能，能夠大大提高規(guī)劃人員的效率，規(guī)劃結(jié)果更科學。

參考文獻：

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