GIS系統(tǒng)在配電網規(guī)劃設計中的應用

柴勇 周義民 張景堯

摘要：在我國的配電網絡發(fā)展的過程中，設計和規(guī)劃工作的質量是非常關鍵的，因為其自身的質量直接影響到了電力企業(yè)的運行質量，而當今技術的不斷發(fā)展使得我國的電網建設水平也有了非常大的提升，本文主要分析了GIS系統(tǒng)在配電網規(guī)劃設計中的應用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：配電網規(guī)劃設計；GIS系統(tǒng)；應用

配電網規(guī)劃的過程中具有很多特點，它規(guī)模比較大，同時在這一過程中通常要劃分成不同的階段，每個階段都有不同的目標，同時很多因素都會影響到其自身的精確性，工程本身有著非常大的復雜性，在工程建設的過程中一定藝對未來的發(fā)展趨勢有一個全面的評測，傳統(tǒng)的方式已經不能適應當今時代的發(fā)展需求，所以在實際的工作中將GIS技術應用到這一過程中可以十分有效的提高規(guī)劃方案的高效性和科學性。

一、GIS系統(tǒng)在配電網系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀

配電網系統(tǒng)管理的過程中，如果能夠使用GIS系統(tǒng)，就可以實時了解每一種設備的運行情況，同時還能根據其運行的數據對重要的參數進行計算。對配電線路和電力系統(tǒng)予以全方面的控制，這樣就可以更加有效的降低電路運行過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象的概率，確保供電過程中的穩(wěn)定性。因此，我們說GIS技術是實現(xiàn)數字化和智能化管理的一個非常重要的條件。

二、基于GIS系統(tǒng)的配電網規(guī)劃方法

1、空間負荷預測

空間負荷預測是配電網規(guī)劃的基礎，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）一般情況下，空間符合預測都是按照用地類型和負荷的特征對供電區(qū)域進行劃分的，在劃分之后再對么的哥小區(qū)域的負荷予以預測，所以空間負荷就是將總負荷劃分成不同小區(qū)域的過程。我國的小區(qū)負荷預測的過程中通常采用的是負荷密度法，這種方法通常是自下而上開展的，工作的一個重要任務就是對負荷密度進行預測，但是其也存在著比較明顯的不足，比較明顯的就是這一過程中會嚴重受到主觀因素的影響。分類分區(qū)測量法在實際的應用中是對統(tǒng)一負荷所帶來的誤差予以彌補，這種方法在操作上十分的容易，不需要完成大量的計算，但是結果的精度不高。而基于模糊算法和神經網絡的聚類分析方法在應用的過程中可以充分的考慮到不同因素對負荷所產生的影響，計算的精度高，所以在沒有充足歷史數據的小區(qū)會體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。

（2）基于GIS系統(tǒng)的預測實現(xiàn)方法。由于GIS系統(tǒng)的強大功能，因此將GIS系統(tǒng)引入空間負荷預測，可以極大地降低數據收集、分析和處理的難度和工作量。本文以網絡聚類分析方法為例，介紹基于GIS系統(tǒng)的負荷密度法的實現(xiàn)方法。

首先按負荷的性質將負荷分為：居民生活負荷、商業(yè)負荷、農業(yè)負荷、工業(yè)負荷和其他等幾類。利用GIS系統(tǒng)的功能，將規(guī)劃區(qū)域劃為若干小區(qū)，收集小區(qū)內各類負荷及其相關因素的歷史數據和各小區(qū)的未來負荷分布數據。

然后采用聚類分析法對收集到的各類數據進行聚類分析，同時按照規(guī)劃部門提供的小區(qū)用地規(guī)劃來提取分類數據與待測數據的隸屬度，最后通過修正量計算，求得相應的小區(qū)負荷密度。因此，空間負荷預測可以轉化成小區(qū)負荷分布預測，在此基礎上再進行負荷疊加運算即可以求出負荷的空間分布。

2、變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃

在負荷空間預測的過程中，在得知了每個小區(qū)負荷值和分布規(guī)律的基礎上，如果要可以更好的滿足以后負荷發(fā)展的實際需求，就一定要使用GIS技術，在該技術的基礎上對變電所的地理位置和容量進行改進和完善，最終得出目標年和中段當中每一年的待建變電所的具體位置和容量，這樣就可以更好的對電網投資建設所使用的費用予以嚴格的控制。

具體來說，我們在實際的過程中可以利用已經得到的空間負荷對相關的信息進行預測，在GIS系統(tǒng)的協(xié)助下，可以在規(guī)劃區(qū)內的電子圖紙上搜索到變電所可能建設的位置，這樣也就從大范圍內已經選定了一些可以建設變電所的位置，在實際的工作中要考慮到配電網設計的多樣性，這樣就可以在先對變電所的具體位置和具體的容量進行合理的計算，然后將整個建設周期劃分成不同的階段，在這一過程中要選擇出一些滿足投資限額，同時也滿足負荷要求的一些建設方案，之后選擇最佳方案作為建設方案。

3、網絡結構優(yōu)化規(guī)劃

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)劃這兩個步驟的基礎上，緊接著進行的就是網絡結構的優(yōu)化規(guī)劃。

網絡結構優(yōu)化是通過建立非線性混合整數規(guī)劃模型，在負荷需求、變電所的地理位置及容量、變壓器和線路的容量限制和功率平衡等諸多條件的約束下，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架結構，同時力求規(guī)劃水平年各項費用之和最小。

網絡結構優(yōu)化規(guī)劃結束后，就可以依托GIS系統(tǒng)，在電子地圖上形象地顯示出各規(guī)劃年度的網絡結構，以及具體的線路信息（包括線路型號和長度、投建改建年份、所屬變電所等），這樣就可以在地圖上直觀地看到網絡的擴展和分階段目標。

三、GIS系統(tǒng)在配電網規(guī)劃設計中的應用優(yōu)勢與瓶頸

1、GIS系統(tǒng)在配電網規(guī)劃設計中的優(yōu)勢

（1）GIS系統(tǒng)具有強大的運算功能、直觀的圖文查詢功能，大量減少了規(guī)劃人員工作量，在確保規(guī)劃成果質量的情況下，極大提高了設計工作效率，實現(xiàn)了質量和效率的同步提升。

（2）依托GIS系統(tǒng)進行配電網規(guī)劃，可以將傳統(tǒng)規(guī)劃過程中的許多定性指標加以量化，提高了配電網規(guī)劃工作的精益化，提高了規(guī)劃成果的科學性和實用性。

（3）基于GIS系統(tǒng)的配電網規(guī)劃進一步提高了規(guī)劃工作流程的標準化，對企業(yè)整體規(guī)劃設計水平和管理水平的提高起到促進作用。

（4）有助于GIS系統(tǒng)數據庫相關數據的積累，便于隨經濟、社會的發(fā)展，對配電網實施滾動規(guī)劃，使配電網規(guī)劃與城市規(guī)劃同步，與環(huán)境協(xié)調一致。

2、GIS系統(tǒng)在配電網規(guī)劃設計中的應用瓶頸

（1）GIS系統(tǒng)在電網規(guī)劃工作中的推廣應用尚需時間、隨著GIS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的推廣，其應用前景非常廣闊，其初期主要集中應用在設備運行和搶修工作中、設備管理部門能夠利用GIS的基礎信息結合其他設備運行監(jiān)控系統(tǒng)的信息合理調度，提高搶修效率，但該系統(tǒng)在電網規(guī)劃專業(yè)的應用處于試驗階段，所開發(fā)產品帶地域特點明顯，尚處于推廣過程中，系統(tǒng)的可復制性和普適性需要進一步提高。

（2）GIS系統(tǒng)創(chuàng)建初期投入較大、該系統(tǒng)需要基于強大的硬件和軟件支撐，而完整而高精度的區(qū)域地理信息需要向國上部門購置，這使得該系統(tǒng)前期投入較大，使得經營效益一般的地區(qū)望而卻步，在僅經濟發(fā)達地區(qū)推廣應用效果較好。

（3）系統(tǒng)數據積累需要較長過程、傳統(tǒng)配電網規(guī)劃的歷史基礎數據無法完全滿足該系統(tǒng)的需求，要提高系統(tǒng)規(guī)劃方案的精確性仍需要在多年運行過程中積累實際歷史數據。

四、結束語

在配電網絡設計和規(guī)劃的過程中，需要非常多的數據進行詳細的科學的分析，同時還要對其未來的發(fā)展方向有一個比較合理的預測，這樣才能更好的保證配電網規(guī)劃和設計的質量。傳統(tǒng)的設計方式已經無法滿足當今時代的發(fā)展需求，再加上當前又出現(xiàn)了GIS技術，所以這項技術也必將成為配電網規(guī)劃和發(fā)展的一個重要的趨勢。

參考文獻：

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