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

柴勇 周義民 張景堯

摘要：在我國的配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過程中，設(shè)計和規(guī)劃工作的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，因為其自身的質(zhì)量直接影響到了電力企業(yè)的運行質(zhì)量，而當(dāng)今技術(shù)的不斷發(fā)展使得我國的電網(wǎng)建設(shè)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(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計；GIS系統(tǒng)；應(yīng)用

配電網(wǎng)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(biāo)，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(fù)雜性，在工程建設(shè)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(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今時代的發(fā)展需求，所以在實際的工作中將GIS技術(shù)應(yīng)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(xué)性。

一、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

配電網(wǎng)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(shè)備的運行情況，同時還能根據(jù)其運行的數(shù)據(jù)對重要的參數(shù)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(shù)是實現(xiàn)數(shù)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(wǎng)規(guī)劃方法

1、空間負(fù)荷預(yù)測

空間負(fù)荷預(yù)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(yù)測、總負(fù)荷和分類負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷分布預(yù)測。

（1）一般情況下，空間符合預(yù)測都是按照用地類型和負(fù)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(fù)荷予以預(yù)測，所以空間負(fù)荷就是將總負(fù)荷劃分成不同小區(qū)域的過程。我國的小區(qū)負(fù)荷預(yù)測的過程中通常采用的是負(fù)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(wù)就是對負(fù)荷密度進行預(yù)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(yán)重受到主觀因素的影響。分類分區(qū)測量法在實際的應(yīng)用中是對統(tǒng)一負(fù)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(jié)果的精度不高。而基于模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聚類分析方法在應(yīng)用的過程中可以充分的考慮到不同因素對負(fù)荷所產(chǎn)生的影響，計算的精度高，所以在沒有充足歷史數(shù)據(jù)的小區(qū)會體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。

（2）基于GIS系統(tǒng)的預(yù)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(fù)荷預(yù)測，可以極大地降低數(shù)據(jù)收集、分析和處理的難度和工作量。本文以網(wǎng)絡(luò)聚類分析方法為例，介紹基于GIS系統(tǒng)的負(fù)荷密度法的實現(xiàn)方法。

首先按負(fù)荷的性質(zhì)將負(fù)荷分為：居民生活負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、工業(yè)負(fù)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(nèi)各類負(fù)荷及其相關(guān)因素的歷史數(shù)據(jù)和各小區(qū)的未來負(fù)荷分布數(shù)據(jù)。

然后采用聚類分析法對收集到的各類數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與待測數(shù)據(jù)的隸屬度，最后通過修正量計算，求得相應(yīng)的小區(qū)負(fù)荷密度。因此，空間負(fù)荷預(yù)測可以轉(zhuǎn)化成小區(qū)負(fù)荷分布預(yù)測，在此基礎(chǔ)上再進行負(fù)荷疊加運算即可以求出負(fù)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(fù)荷空間預(yù)測的過程中，在得知了每個小區(qū)負(fù)荷值和分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，如果要可以更好的滿足以后負(fù)荷發(fā)展的實際需求，就一定要使用GIS技術(shù)，在該技術(shù)的基礎(chǔ)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(biāo)年和中段當(dāng)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(wǎng)投資建設(shè)所使用的費用予以嚴(yán)格的控制。

具體來說，我們在實際的過程中可以利用已經(jīng)得到的空間負(fù)荷對相關(guān)的信息進行預(yù)測，在GIS系統(tǒng)的協(xié)助下，可以在規(guī)劃區(qū)內(nèi)的電子圖紙上搜索到變電所可能建設(shè)的位置，這樣也就從大范圍內(nèi)已經(jīng)選定了一些可以建設(shè)變電所的位置，在實際的工作中要考慮到配電網(wǎng)設(shè)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(shè)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(fù)荷要求的一些建設(shè)方案，之后選擇最佳方案作為建設(shè)方案。

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

在完成空間負(fù)荷預(yù)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(chǔ)上，緊接著進行的就是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃。

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，在負(fù)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(biāo)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。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)劃結(jié)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(wǎng)絡(luò)的擴展和分階段目標(biāo)。

三、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢與瓶頸

1、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)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(zhì)量的情況下，極大提高了設(shè)計工作效率，實現(xiàn)了質(zhì)量和效率的同步提升。

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

（3）基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃進一步提高了規(guī)劃工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化，對企業(yè)整體規(guī)劃設(shè)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(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)的積累，便于隨經(jīng)濟、社會的發(fā)展，對配電網(wǎng)實施滾動規(guī)劃，使配電網(wǎng)規(guī)劃與城市規(guī)劃同步，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致。

2、GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用瓶頸

（1）GIS系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃工作中的推廣應(yīng)用尚需時間、隨著GIS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的推廣，其應(yīng)用前景非常廣闊，其初期主要集中應(yīng)用在設(shè)備運行和搶修工作中、設(shè)備管理部門能夠利用GIS的基礎(chǔ)信息結(jié)合其他設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)的信息合理調(diào)度，提高搶修效率，但該系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃專業(yè)的應(yīng)用處于試驗階段，所開發(fā)產(chǎn)品帶地域特點明顯，尚處于推廣過程中，系統(tǒng)的可復(fù)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(jīng)營效益一般的地區(qū)望而卻步，在僅經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)推廣應(yīng)用效果較好。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)積累需要較長過程、傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語

在配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和規(guī)劃的過程中，需要非常多的數(shù)據(jù)進行詳細(xì)的科學(xué)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(yù)測，這樣才能更好的保證配電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計的質(zhì)量。傳統(tǒng)的設(shè)計方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今時代的發(fā)展需求，再加上當(dāng)前又出現(xiàn)了GIS技術(shù)，所以這項技術(shù)也必將成為配電網(wǎng)規(guī)劃和發(fā)展的一個重要的趨勢。

參考文獻：

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[2]蘇琳，康積濤.GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用[J].供用電.2006（02）