GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用

戴理龍（廣東電網(wǎng)有限責任公司東莞供電局）

GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用

戴理龍（廣東電網(wǎng)有限責任公司東莞供電局）

隨著近年來我國科學技術(shù)迅速發(fā)展，人們生活中越來越離不開電，電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸增大，結(jié)構(gòu)也更加復雜。傳統(tǒng)技術(shù)難以準確掌握配電網(wǎng)系統(tǒng)建設當?shù)氐目臻g、地理環(huán)境等信息，影響了電力配電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃建設，而采用GIS技術(shù)能夠有效地滿足電力配電網(wǎng)系統(tǒng)建設的需求。本文主要介紹GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃建設內(nèi)容及其系統(tǒng)，并分析基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃建設方法及其在配電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用。

GIS技術(shù)；配電網(wǎng)系統(tǒng)；規(guī)劃建設；應用

配電網(wǎng)規(guī)劃中涉及到多級復雜優(yōu)化、命題表達式等方面的問題，具有目標性、非線性的特點，傳統(tǒng)的規(guī)劃技術(shù)主要是依靠規(guī)劃人員手工繪圖或CAD軟件繪圖進行設計，耗時較長且設計質(zhì)量也較低，而采用先進技術(shù)進行配電網(wǎng)規(guī)劃建設能夠有效的處理配電網(wǎng)絡規(guī)劃中的拓撲信息，提高工作效率。GIS地理信息系統(tǒng)能夠與結(jié)合地理、地圖等內(nèi)容，并與計算機技術(shù)結(jié)合，具有互動性與靈活性，能夠分析、管理配電網(wǎng)規(guī)劃建設中的相關數(shù)據(jù)，使得規(guī)劃建設更加直觀靈活，降低了規(guī)劃人員的工作難度，提高配電網(wǎng)系統(tǒng)建設質(zhì)量及效率。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃及基于GIS的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)

1.1 配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容

配電網(wǎng)規(guī)劃需要依據(jù)降低投資及運行費用的目標，選擇與時俱進、符合當前環(huán)境并滿足未來負荷的最優(yōu)方案，其對供電質(zhì)量也有較高的要求，因而需針對配電網(wǎng)規(guī)劃基本要求進行設計。配電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容中需對未來預測負荷，主要包括人們對未來用電的量及其功率進行預測。隨著社會發(fā)展，系統(tǒng)未來的電源及負荷水平也大不相同，在降低投資及運行費用的同時，規(guī)劃人員也需考慮其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃。此外，其規(guī)劃內(nèi)容中還包括變電所的位置和容量等的優(yōu)化，使其變電所滿足負荷需求，保證供電質(zhì)量。

1.2 基于GIS的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)

基于GIS的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中具有存儲庫、知識庫，模型庫，并結(jié)合各個子系統(tǒng)，從而組成專家智能決策模塊，如圖1所示結(jié)構(gòu)圖。主要通過存儲庫存儲相關網(wǎng)絡規(guī)劃信息，例如地理位置、地區(qū)經(jīng)濟、網(wǎng)絡負荷、電源網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀等基本信息，并利用知識庫中具有的專家知識判斷分析，從而推理出合理的規(guī)劃建設方案。而當選擇最優(yōu)建設方案后則需通過模型庫中的通用模型、專用模型等建立合理的配電網(wǎng)規(guī)劃建設模型，能夠顯示配電網(wǎng)規(guī)劃圖，便于規(guī)劃人員直觀分析配電網(wǎng)規(guī)劃設計的合理性，提供優(yōu)化方案。

圖1 配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 基于GIS技術(shù)的配電網(wǎng)規(guī)劃建設方法

為求實現(xiàn)配電網(wǎng)管理信息化、自動化、規(guī)范化等目標，基于GIS技術(shù)進行配電網(wǎng)規(guī)劃建設。主要依據(jù)配電網(wǎng)規(guī)劃中空間負荷預測、地理位置及容量預測、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化、短路容量校核及無功規(guī)劃等內(nèi)容引入GIS技術(shù)進行規(guī)劃建設，通過空間信息、屬性信息與GIS技術(shù)結(jié)合從而形成配電網(wǎng)規(guī)劃模型，并通過GIS系統(tǒng)提供各類信息支持。

2.1 空間負荷預測的規(guī)劃

配電網(wǎng)規(guī)劃種的基礎部分是其空間負荷預測，主要依據(jù)供電區(qū)的用地類型及負荷性質(zhì)將其分為多個小區(qū)域，之后分別預測每個小區(qū)域的分類負荷。主要通過負荷密度方法，根據(jù)規(guī)劃區(qū)域自下至上進行預測，并通過分類分區(qū)的預測方法降低預測誤差[1]。此外，還可通過聚類分析方法等分析不同因素對同類負荷的影響，從而保證規(guī)劃結(jié)果的精度。最后則是結(jié)合GIS技術(shù)及其預測方法進行空間負荷預測，基于GIS技術(shù)中數(shù)據(jù)庫及其系統(tǒng)功能設計能夠有效地區(qū)分各類空間負荷，例如居民負荷、城市負荷、農(nóng)業(yè)負荷等，便于規(guī)劃人員減少數(shù)據(jù)采集的工作量，提高處理效率。且GIS系統(tǒng)中能夠?qū)⒏鱾€規(guī)劃區(qū)域合理劃分為多個小區(qū)，搜集小區(qū)的各類負荷相關歷史數(shù)據(jù)，預測未來負荷分布情況，最后通過數(shù)據(jù)處理分析進行計算并修正后得到各分區(qū)的負荷密度，從而計算出空間負荷總負荷量。

2.2 地理位置及容量的規(guī)劃

當明確各小區(qū)的空間負荷后則需依據(jù)其所得的值判斷能夠滿足未來負荷發(fā)展需要的容量，主要通過GIS系統(tǒng)對其變電所的地理位置及負荷容量進行規(guī)劃。主要通過空間負荷預測結(jié)果與GIS系統(tǒng)及其繪制好的地形圖在規(guī)劃區(qū)內(nèi)判斷所有備選變電所站，最后通過空間數(shù)據(jù)及實際地理圖形環(huán)境之間的拓撲情況選擇出投資及運行費用最優(yōu)且能滿足未來負荷需求的變電所站。通過計算變電所站站址位置后應依據(jù)未來負荷增長情況、投資費用、運行費用等分各個階段進行建設，從而保證配電網(wǎng)空間負荷容量能夠滿足未來發(fā)展需要，也能夠保證投資建設效益最優(yōu)。

2.3 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化、短路容量校核及無功規(guī)劃

以空間負荷預測及變電所的地理位置及容量優(yōu)化的規(guī)劃為基礎，進行網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設計。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要通過模型庫建立相應的非線性規(guī)劃模型，設定規(guī)劃目標年及個年的高壓下的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并保證其滿足空間符合、變電所的地理位置及容量、變壓器和線路的容量、投資及運行費用最小等需求[3]。通過GIS系統(tǒng)分析軟件計算分析規(guī)劃中各目標年的短路容量及無功電壓。通過短路容量校核系統(tǒng)校正相關參數(shù)，保證其設備容量符合系統(tǒng)需求，且電能質(zhì)量達標。當各階段的規(guī)劃確定后則可通過GIS系統(tǒng)直觀的顯示出各規(guī)劃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并能查詢到配電網(wǎng)中的線路型號、長度投建改建年份等線路信息。

3 GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用實例

東莞市某鎮(zhèn)需進行配電網(wǎng)規(guī)劃建設，采用GIS技術(shù)與其結(jié)合，從而保證其規(guī)劃的直觀性及規(guī)范性。在進行配電網(wǎng)規(guī)劃建設中需保證其GIS軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等配置完整。采用北京超圖SuperMap GIS軟件處理圖像，保證圖形操作界面清晰，通過SQLServer關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對相關數(shù)據(jù)進行管理，通過Windows操作系統(tǒng)進行操作，保證系統(tǒng)的通用性、可操作性。

首先是對該鎮(zhèn)地形圖進行處理，主要采集其界區(qū)、鄉(xiāng)界線和鄉(xiāng)面、道路、河流、橋梁、堤線、街區(qū)、主要單位等的分布圖層。采用掃描儀掃描紙質(zhì)地圖，之后將其柵格矢量化后導入SuperMap超圖軟件中成為其背景圖，之后進行拓撲處理，消除矢量化造成的的假節(jié)點、冗余點、懸線等，確保空間數(shù)據(jù)及實際地理圖形環(huán)境之間拓撲關系一致[4]。之后則是配電線路圖的繪制，主要通過GPS技術(shù)測出該鎮(zhèn)各處線路上的配電設備精準坐標，并在地圖上畫出相關對象的坐標點。繪制配電設備坐標時需依據(jù)變電所、桿塔、變壓器、變電箱、開關、架空線、電纜線、避雷器、配電圖例等逐步分層制圖[5]。依據(jù)地形圖及配電線路圖則能進行空間負荷預測，選擇相應的地理位置及容量。該鎮(zhèn)基于GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃建設中應用能夠集成相關信息，從而建立縮微化、直觀化的規(guī)劃模型，能夠有效的結(jié)合各類空間信息、配電網(wǎng)設施信息、地理位置等，規(guī)劃人員則通過系統(tǒng)模型處理圖形數(shù)據(jù)及相關屬性數(shù)據(jù)，對配電設備進行管理維修，同時對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，保證其安全運行。

4 結(jié)束語

采用GIS應用于配電網(wǎng)規(guī)劃建設中，能夠有效的進行數(shù)據(jù)管理規(guī)劃，且同GIS能夠有效的進行測繪及地圖掃描的工作，使得配電網(wǎng)規(guī)劃建設流程更加簡單快捷，提高建設效率及質(zhì)量。

[1]王 超，楊鴻斌，郭德勝，綦魯波，王 杉.GIS在供電公司配電網(wǎng)調(diào)度中的應用分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2008，21：83～85.

[2]武宏波，王忠敏，王江敏.地理信息系統(tǒng)（GIS）在縣級供電企業(yè)配電網(wǎng)管理中的應用及展望[J].電力技術(shù)，2008，06：31～35.

[3]羅毅初，陳灝生，徐思華.GIS信息一體化平臺在配電網(wǎng)規(guī)劃與輔助設計方面的應用和研究[J].通訊世界，2016，13：136～137.

[4]蘇 琳，康積濤.GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃與設計中的應用[J].自動化博覽，2005，05：101～103.

[5]陳方偉.GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設計中的應用[J].通訊世界，2013，21：84～85.

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2095-2066（2016）33-0058-02

2016-10-20