GIS在電網規劃中的應用

楊 鵬

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

0 引 言

目前，我國電網規劃覆蓋面積廣泛。在規劃過程中，地理信息對電網建設具有重要的作用，但傳統的地理信息規劃方法具有很大的局限性。GIS系統可以在地理空間數據的處理方面進行可視化、形象化的管理，提高電網規劃的信息化程度，促進GIS技術在電網規劃方面的廣泛應用。

1 電網規劃的要求和特點

1.1 電網規劃具有明顯的區域性

電網規劃往往需要結合當地特性進行考慮，其工作具有鮮明的區域性特征，需要借助GIS系統進行區域性規劃。GIS系統可以將電網規劃信息圖形化，使獲取電網規劃所需要的地域性信息更加方便。

1.2 電網規劃系統是開放的系統

電網規劃涉及到多個部門，其中包括多個分支和循環，在電網規劃設計過程中需要采取相對開放的系統，通過平臺協同合作獲得其擴展性和兼容性[1]。

1.3 電網規劃要有科學的數據支持

GIS系統是數據密集型系統，而電網規劃的設計離不開數據模塊管理。電網規劃需要對多種類型的數據進行合理分組，并對系統中的空間地理數據信息、電網信息、系統工程信息及管理信息按照不同階段進行分類，以便為電網規劃工作者提供更多有效的數據支持。

1.4 電網規劃需要強大的查詢能力

電網建設在規劃過程中離不開軟件系統強大的查詢方式和高效的查詢功能。在規劃過程中應用GIS系統，可以為電網規劃提供可視化記錄，使得電網規劃需要的數據查詢變得更加便利。

1.5 電網規劃需要提供統計分析功能

電網規劃是一個復雜的系統，涉及龐大的信息整合，需要對大量負荷、電量等數據進行處理，因此對統計分析功能要求較高，以便與電網規劃的規模結構結合，并作出正確的決策。

2 GIS系統在電網規劃應用中的優勢

GIS系統自身具備強大的運算和可視化圖文對照功能，可以有效減輕規劃人員的工作量，從而提高工作效率。GIS系統通過量化定性指標，實現規劃數據的直接性，提升決策的科學性[2]。同時，GIS系統數據庫可以實時更新，實現電網規劃滾動規劃，即時更新系統數據庫內的數據，將電網規劃與城市規劃同步，并與周邊環境變化協調一致。

3 GIS系統的主要應用

3.1 系統功能結構設計

GIS系統在電網規劃系統時提供技術開發支持，通過層次化的軟件和體系結構來實現功能分割和保護，降低系統的復雜性，提高規劃效率。在實際的電網規劃環境中，GIS系統可以為用戶提供友好的圖形化界面和全新設計，并提供各種應用，如地理信息的查詢和瀏覽、分析管理、數據管理以及整個系統的數據支持客戶端和核心功能模塊等[3]。

3.2 電網相關屬性和電網結構圖管理

在電網信息數據中，地理信息相關的行政區劃，如公路、橋梁等，都可以在系統中展示，其中發電廠和變電站由點表示，電網線路由線表示。設置電網要素屬性信息可以及時方便地查詢、瀏覽、編輯及刪除數據信息，并存儲在地理信息數據庫中，實現數據和相關屬性的有效管理。

3.3 電網的數據圖層管理

電網圖層管理是通過系統圖層數據索引，實現地理信息圖層的版本管理，每一圖層都包括一種類型的空間地理數據，可以表達一組獨立的地理信息數據。在電網規劃過程中，數據圖層管理可以將多種電網信息圖層合理組織起來，實現系統的可用性和有效性。

3.4 系統可視化支持

在系統錄入模式中，通過輸入絕對坐標模式并提供窗口界面、以人工交互方式錄入空間信息和電網屬性信息，再通過專門接口將測繪數據導入系統。在規劃過程中可以在地圖上描繪點線等，使電網接線更加直觀和方便，也更加適用于電網線路的選擇，便于判斷電網規劃的合理性，從而做出良好的決策，增強了系統的實用性。

4 GIS系統應用下的電網規劃方法

4.1 空間負荷預測

空間負荷預測主要包括對總電量、總負荷及負荷分布的預測，是電網規劃的基礎操作。空間負荷預測一般按照電網用地和負荷數據將電網所在區域劃分為若干個區域，再對每個區域的負荷進行預測，從上到下，重點預測負荷密度。分區預測法容易受到人為主觀因素的影響，通過GIS系統來修正人為影響下的誤差，操作簡單，計算量小，但結果比較粗糙。模糊算法和聚類分析算法，可以更好地考慮到不同因素，精確度比較高，在缺乏歷史數據的電網規劃區域比較實用[4]。

GIS系統中的空間負荷預測系統可以有效減少電網規劃數據收集的工作量，減輕數據分析處理任務量，可以將負荷密度按照使用方式分為商業區、城市居民區、農村、工業區、公共服務區及其他。利用GIS功能可以將區域規劃分為多個小分區，并收集歷史數據的各種分布情況，對收集到的數據進行分析處理，參照規劃部門所提供的信息數據，通過修正即可求得相應的分區負荷密度。

4.2 變電站地理位置規劃

經過負荷空間預測后，在各區域負荷合理分配的基礎上，GIS系統可以對變電站的地理位置規劃進行優化。根據變電站優化后的地理位置和電容量，可有效降低電網投資和運行費用。根據空間負荷預測結果利用GIS系統在規劃區域搜索出所有可能的地理位置，進行實地信息核實，得出最優的變電站地址。考慮到電網規劃和設計的動態屬性，可以先規劃目標年內的變電站，滿足目前的需要；根據負荷增長再規劃總投資和運行成本，從而優化投資，過渡到電網能滿足負荷增長需求的情況下，實現投資效益的最大化。

4.3 電網結構的優化和短路容量的校對

電力網絡結構規劃的優化是通過建立非線性混合整數模型，在區域內負荷、變電站位置及線路容量限制等諸多條件的約束下，規劃出目標年和多年間電網線路網架結構，以求規劃中的各項費用達到最小。在網絡結構優化及規劃結束后，利用系統分析軟件對目標和目標年的網絡進行短路容量和無功電壓的計算分析，技術參數要滿足現有設備的容量，滿足系統需要，保證輸電質量滿足各項規定。在完成規劃各階段的工作任務后，工作人員可以依托GIS系統，在地圖上實現規劃網絡結構和具體的線路信息可視性，可在地圖上直觀地看到電網網絡的擴展和分階段的目標[5]。

4.4 地形數據導入

電網規劃應用GIS系統的關鍵是導入當地地形數據。GIS系統可以順利地導入地形數據地圖，從而在區域內建立準確、穩定、便捷的地形數據庫。GIS系統可以順利導入手機地圖，經過軟件處理后，得到電網在區域內的數據關系，從而實現電網規劃的優化工作。

4.5 地理接線圖的設計規劃

GIS系統可以做到在圖形界面下的地理接線圖設計，通過提供設計平臺內置電力系統圖形模板，有效提高電網規劃的便捷性。地理接線圖設計規劃中綜合各類地理信息環境數據和電網數據，可以結合各級規劃，避開生態紅線等敏感區域，進行合理的空間布點，提前謀劃變電站選址，并對變電站用地進行預控，避免發生規劃上的矛盾；也可以結合城鄉規劃，優先選擇政府已規劃好的工業用地，必要時可以借助舊城改造時機，采取與其他建筑物合建的方式，使變電站規劃選址與城鄉發展更加協調和諧。對于電力線路走廊，則可以充分考慮現有的市政道路和路網發展規劃，提前預控好空間走廊，避免后期線路建設時發生大量拆遷行為，或與其他管線規劃產生沖突。

5 結 論

GIS系統具有完善的性能和強大的計算能力，應用于電網規劃中能有效減輕規劃工作者的工作量，提高規劃工作質量和效率，并在現代信息技術條件下實現電網規劃的科學化和便捷化，使得規劃過程更加具備交互性。GIS系統與電網規劃區域內的地理信息進行有效結合，參與電網規劃各個環節，促進電網規劃優化設計，為電網規劃提供更加科學、合理和簡便的途徑，為GIS系統在電網領域的擴展使用提供了極有意義的參考價值。