GIS在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

習(xí)永強(qiáng)

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)電力的需求也不斷增大，各種新技術(shù)在電力配電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在這樣的背景下，我國電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模也越來越大，結(jié)構(gòu)也隨著變得復(fù)雜。建立電力配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)需要對(duì)該地區(qū)的空間地理環(huán)境信息有足夠的了解，而傳統(tǒng)的信息技術(shù)無法達(dá)到這一要求，此時(shí)采用GIS技術(shù)正好能滿足配電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)這方面的需求。文章通過對(duì)GIS技術(shù)和電力配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，從而闡述基于GIS技術(shù)的配電網(wǎng)智能系統(tǒng)的規(guī)劃方法，進(jìn)而對(duì)GIS在配電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：GIS；地理信息系統(tǒng)；電力配電網(wǎng)系統(tǒng)

1 關(guān)于GIS技術(shù)和電力配電系統(tǒng)的相關(guān)介紹

GIS即地理信息系統(tǒng)的簡稱，是一種特定的空間信息系統(tǒng)，它能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下對(duì)地理信息進(jìn)行儲(chǔ)存、處理、運(yùn)算、分析以及應(yīng)用，還可以對(duì)地球上的信息進(jìn)行圖形分析等。同時(shí)，GIS是一門以地圖學(xué)、地理學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的綜合性學(xué)科，且在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，它可以通過對(duì)空間地理信息進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而將地理分析的結(jié)果和地圖獨(dú)特的視覺化效果與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)集成在一起。

1.1 GIS技術(shù)的特點(diǎn)

1.1.1 開放性

GIS技術(shù)能夠支持ORACLE、SQLSERVER等多種大型的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并支持多種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，同時(shí)還能運(yùn)行多種開發(fā)工具和編程語言，且在編程時(shí)可以嵌入多種非專用編程環(huán)境，具有很強(qiáng)的可連接性和可擴(kuò)充性以及開放式的環(huán)境。

1.1.2 先進(jìn)性

GIS技術(shù)采用與世界同步的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)以及地理信息處理技術(shù)，能夠有效的支持圖紙查詢和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，并利用系統(tǒng)的先進(jìn)功能直接對(duì)地圖、各類數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。此外，系統(tǒng)還具備完善的現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)，線路桿塔等的具體位置，同時(shí)兼并分層控制圖紙、漫游、無級(jí)縮放、直接選擇定位等功能，可以直接進(jìn)行相關(guān)計(jì)算來完成線路設(shè)備的安裝以及遷移。能夠用計(jì)算機(jī)技術(shù)來分析線路的方位和區(qū)域，從而為用戶提供可依賴的分析依據(jù)，方便管理人員進(jìn)行判斷決策。

1.1.3 發(fā)展性

在GIS技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)過程中，可以方便系統(tǒng)的擴(kuò)展功能與其它應(yīng)用的銜接，使得系統(tǒng)開發(fā)成功后可以進(jìn)一步發(fā)展，具有有效的可連接性與可擴(kuò)充性。

2 關(guān)于電力配電系統(tǒng)的介紹

2.1 電力GIS所具有的功能

電力GIS需要對(duì)系統(tǒng)的信息做到瞬間收集并對(duì)其進(jìn)行處理和分析，以保障電力系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)性，同時(shí)電力GIS對(duì)儲(chǔ)存容量、數(shù)據(jù)處理以及傳輸速度的要求也比較高。電力GIS還具有足夠的可靠性和穩(wěn)定性，滿足電力行業(yè)對(duì)可維護(hù)性高的要求，它還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的多次輸出，以達(dá)到業(yè)務(wù)系統(tǒng)高準(zhǔn)確性以及高可靠性的要求。隨著對(duì)電力的需求量不斷增大，電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，電力系統(tǒng)獲取的實(shí)時(shí)信息量大，整個(gè)系統(tǒng)的接口多樣且復(fù)雜，信息系統(tǒng)的覆蓋面也非常廣，這都體現(xiàn)了電力GIS設(shè)施的分散性以及設(shè)備的多樣性。

2.2 電力配電系統(tǒng)具備的特點(diǎn)

整個(gè)電力配電系統(tǒng)具有相對(duì)集中性和系統(tǒng)開放性，同時(shí)該系統(tǒng)具備了規(guī)劃所需要的地理圖形和數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，使得用戶可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。同時(shí)，隨著各種技術(shù)的日益更新，在開發(fā)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了可連接性和可擴(kuò)充性。而GIS技術(shù)和常見的數(shù)據(jù)庫都是兼容的，使得系統(tǒng)能夠在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，從而為整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了便利。

3 基于GIS技術(shù)的配電網(wǎng)智能系統(tǒng)與規(guī)劃方法

3.1 空間負(fù)荷預(yù)測

在預(yù)測該地區(qū)的空間負(fù)荷之前，需要對(duì)地理圖形和配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)化，并將其所具有的相關(guān)資料輸入到數(shù)據(jù)庫，最后在地理圖形上利用空間負(fù)荷預(yù)測的方法對(duì)該地區(qū)的負(fù)荷分布圖進(jìn)行分析，并推測未來發(fā)展的趨勢。

空間負(fù)荷預(yù)測是進(jìn)行配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，只有對(duì)某地區(qū)的未來負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，才能對(duì)該地區(qū)的電力配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。在預(yù)測空間負(fù)荷時(shí)，可以利用GIS的相關(guān)功能以及城市規(guī)劃部門提供的資料對(duì)該地區(qū)的總量負(fù)荷進(jìn)行分析，從而預(yù)測需要規(guī)劃地區(qū)的空間負(fù)荷，最后對(duì)該地區(qū)的配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在完成空間負(fù)荷預(yù)測之后，就需要對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化模型常常采用非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型。在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，可以將規(guī)劃電力配電網(wǎng)系統(tǒng)的年投資作為目標(biāo)函數(shù)，以變壓器和線路的容量限制、負(fù)荷需求以及配電網(wǎng)的放射條件作為約束，最后采取基于規(guī)則的專家規(guī)劃與最優(yōu)化算法相結(jié)合的方式。在優(yōu)化結(jié)束后，可以在地圖上顯示各個(gè)地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并直觀的看到系統(tǒng)的擴(kuò)展情況。

4 GIS技術(shù)在電力配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 GIS在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代我國開始在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)，但由于GIS與電力配電系統(tǒng)結(jié)合是一件比較難的事，到現(xiàn)在我國對(duì)GIS技術(shù)應(yīng)用的研究依舊緩慢。對(duì)于GIS而言，在規(guī)劃電力配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)需要保障數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，但在實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用GIS過程中，由于缺少這樣的保障制度，導(dǎo)致無法在配電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮GIS的優(yōu)勢。從現(xiàn)在的情況來看，電力GIS還存在一些問題，例如沒有好的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，導(dǎo)致很多高級(jí)功能都無法實(shí)現(xiàn)；與其它系統(tǒng)沒有接口，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享等等。

4.2 GIS技術(shù)在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)時(shí)，需要將GPS技術(shù)有效的結(jié)合在一起，具體包括信息的采集、智能管理線路、搶修調(diào)度管理以及地圖管理系統(tǒng)四個(gè)部分。系統(tǒng)通過對(duì)地理空間信息進(jìn)行采集，然后根據(jù)這些信息規(guī)劃配電網(wǎng)線路，并對(duì)這些線路進(jìn)行智能化管理，規(guī)劃完成后，還需要保障能夠?qū)ο到y(tǒng)中常出現(xiàn)的問題進(jìn)行搶修，最后制定出該地區(qū)的地圖管理系統(tǒng)。

目前，我國已有很多在電力管理系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)，并取得了很好的成果。例如，在江蘇省一家電力信息公司，通過加強(qiáng)對(duì)GIS技術(shù)的研究和應(yīng)用，成功的把客戶服務(wù)系統(tǒng)、調(diào)度管理信息系統(tǒng)、輸電管理系統(tǒng)建立在GIS平臺(tái)上；上海瀘西供電所通過在數(shù)字電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)，成功的對(duì)該地區(qū)150萬用戶的用電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，從而改善了供電業(yè)的服務(wù)方式，并利用GIS技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的完全性進(jìn)行了保障，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，采用GIS技術(shù)輸出事故現(xiàn)場的電路以及線路圖，從而為搶修人員提供了準(zhǔn)確的信息。

5 結(jié)束語

GIS在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中的研究對(duì)于供電系統(tǒng)有效的管理電網(wǎng)信息系統(tǒng)，提高企業(yè)的辦事效率有很大的作用，同時(shí)，還可以優(yōu)化企業(yè)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電管理的工作效率，給社會(huì)和企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，將GIS技術(shù)引進(jìn)電力配電網(wǎng)系統(tǒng)中，不僅能方便電力企業(yè)管理規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)，還能更直接的看清系統(tǒng)構(gòu)造以及系統(tǒng)的交互性。另外，在規(guī)劃配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，可以應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)配網(wǎng)的地理信息進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的效率，從而使得配電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃與整個(gè)城市的規(guī)劃同步進(jìn)行。

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