配電網(wǎng)規(guī)劃管理中GIS技術(shù)的應(yīng)用探討

林 佳，張國華，黃東明，鄭維明，鐘添榮

（1.國網(wǎng)福建省電力有限公司，福建福州 350001；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司，福建泉州 362000；3.廈門億力吉奧信息科技有限公司，福建廈門 361008）

引言

在信息化時(shí)代背景下，加強(qiáng)地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃管理中的應(yīng)用，有效發(fā)揮GIS技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)，能切實(shí)提高配電網(wǎng)規(guī)劃管理的科學(xué)性、合理性，更好地為社會(huì)提供供電服務(wù)。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容及GIS技術(shù)的作用、功能

配電網(wǎng)是電力供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，必須在配電網(wǎng)的覆蓋之下，電力能源才能輸送到達(dá)。而我國的地域面積廣闊、地形復(fù)雜，電力能源的需求結(jié)構(gòu)多樣、多變，這給配電網(wǎng)的建設(shè)帶來了很大的難題，只有提前做好科學(xué)的規(guī)劃工作，才能確保配電網(wǎng)始終保持安全、高效的運(yùn)行，滿足社會(huì)生活、生產(chǎn)的用電需求[1]。因此，就配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容來說，不僅需要考慮到對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)，還要考慮到對(duì)負(fù)荷的有效承載，從而通過合理的分配與組織，使配電網(wǎng)形成一個(gè)有機(jī)的整體。而要做到這一點(diǎn)，顯然需要對(duì)諸多的信息進(jìn)行匯總、處理和分析。

現(xiàn)代信息化技術(shù)的出現(xiàn)與普及，催生了諸多的具體實(shí)用性技術(shù)，GIS技術(shù)便是其中之一，其主要的作用和功能是全方位地采集、存儲(chǔ)、管理現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中的地理數(shù)據(jù)、空間信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的分析和描述，降低原本數(shù)據(jù)、信息的抽象性，提高其“可讀性”，發(fā)揮出這些數(shù)據(jù)信息的價(jià)值。GIS涉及到了對(duì)多門學(xué)科如地理學(xué)、水文學(xué)、地球物理、大氣學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等的綜合應(yīng)用，不過它最為突出的特點(diǎn)，依然是利用信息化技術(shù)所賦予的優(yōu)勢(shì)，如它可以通過對(duì)地理數(shù)據(jù)、空間信息的復(fù)雜分析，再可視化地顯示出具體情況，為相關(guān)工作提供決策依據(jù)。就配電網(wǎng)規(guī)劃中的GIS技術(shù)應(yīng)用來說，在GIS技術(shù)的幫助下規(guī)劃者可以更加直觀、形象地掌握和了解地理位置信息，準(zhǔn)確分析水文、地質(zhì)、地貌，保證配電網(wǎng)能夠完全地適應(yīng)于周圍環(huán)境條件。不僅如此，在GIS技術(shù)平臺(tái)中，還可以綜合性地反映出各個(gè)區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)負(fù)荷以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)情況，而且同樣是以直觀形象的方式顯示出來，這些都是配電網(wǎng)規(guī)劃需要考慮的重要信息。通過對(duì)這些信息的可視化、綜合化，無疑更有利于配電網(wǎng)規(guī)劃工作的開展[2]。再者，基于GIS技術(shù)，還可以建立專門的配電網(wǎng)規(guī)劃知識(shí)庫、模型庫和專家系統(tǒng)，能夠更加自動(dòng)化、智能化地輔助配電網(wǎng)規(guī)劃工作開展，根據(jù)對(duì)地理、經(jīng)濟(jì)、供電負(fù)荷等數(shù)據(jù)信息的綜合分析，給出規(guī)劃決策方面的建議。

2 配電網(wǎng)規(guī)劃管理中GIS技術(shù)的應(yīng)用

2.1 配電網(wǎng)空間負(fù)荷預(yù)測規(guī)劃中GIS技術(shù)的應(yīng)用

空間負(fù)荷預(yù)測是配電網(wǎng)規(guī)劃中的重要一環(huán)，需要引起高度重視。其需要全面、詳細(xì)和準(zhǔn)確地了解區(qū)域用電情況、負(fù)荷性質(zhì)等信息，并逐步縮小預(yù)測區(qū)域，進(jìn)行針對(duì)性的空間負(fù)荷預(yù)測。在實(shí)際的配電網(wǎng)空間負(fù)荷預(yù)測中，最為常用的方法是負(fù)荷密度法，其特點(diǎn)是能夠有效地控制預(yù)測誤差。聚類分析法的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，其能夠通過從不同因素角度出發(fā)，分析同類負(fù)荷受到的影響，從而為配電網(wǎng)的規(guī)劃提供更加詳細(xì)、豐富的資料，增強(qiáng)規(guī)劃的精準(zhǔn)度，而且非常適合與GIS技術(shù)配合使用。如通過對(duì)GIS技術(shù)的應(yīng)用，可以直觀、準(zhǔn)確地區(qū)分不同空間負(fù)荷，如居民負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷等，使規(guī)劃人員能夠更加輕松、便捷地獲得相關(guān)資料、數(shù)據(jù)，提高其工作效率，減少其工作量。再者，通過GIS技術(shù)平臺(tái)，規(guī)劃人員還可以對(duì)各個(gè)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行更加微觀的劃分，采集小區(qū)中與各類負(fù)荷有聯(lián)系的歷史數(shù)據(jù)，以此作為依據(jù)來預(yù)測未來的負(fù)荷分布情況，計(jì)算、修整各個(gè)分區(qū)的負(fù)荷密度，準(zhǔn)確計(jì)算出總負(fù)荷量[3]。

2.2 配電網(wǎng)地理位置與容量規(guī)劃中GIS技術(shù)的應(yīng)用

在基本確定了配電網(wǎng)的各空間負(fù)荷之后，便需要進(jìn)一步分析、判斷未來的負(fù)荷發(fā)展容量需求，使配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)，對(duì)未來的社會(huì)發(fā)展具有適應(yīng)性。在這些工作中，GIS技術(shù)同樣可以發(fā)揮著突出的作用，如在GIS技術(shù)所繪制的地形空間圖形之下，結(jié)合對(duì)空間負(fù)荷的預(yù)測結(jié)果，就能夠更加科學(xué)、合理地進(jìn)行備選變電所位置的規(guī)劃，使配電網(wǎng)不論是從地理環(huán)境角度還是從運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷角度來講，都能夠得到配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，控制建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的成本，滿足生活、生產(chǎn)用電需求。

2.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、短路容量校核與無功規(guī)劃中GIS技術(shù)的應(yīng)用

如果要在配電網(wǎng)規(guī)劃中，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，就需要應(yīng)用到模型庫，借助其優(yōu)勢(shì)，來建立起相關(guān)非線性規(guī)劃模型，設(shè)定規(guī)劃目標(biāo)年的高壓狀態(tài)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證所有的配電網(wǎng)性能需求如變電站的容量、位置，空間負(fù)荷，以及投資和運(yùn)行費(fèi)用都得到滿足。通過GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，對(duì)規(guī)劃中各個(gè)目標(biāo)年的短路容量與務(wù)工電壓進(jìn)行計(jì)算與分析，在短路容量校核系統(tǒng)的幫助下對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校正，確保其設(shè)備容量與系統(tǒng)需求相適應(yīng)，并且電能質(zhì)量能夠與標(biāo)準(zhǔn)相符。在確定了各個(gè)階段的規(guī)劃之后，通過GIS技術(shù)的應(yīng)用，可以相當(dāng)直觀地將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯示出來，同時(shí)還可以非常簡便地進(jìn)行相關(guān)信息如線路型號(hào)、長度投建以及改建年分等查詢[4]。這樣對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃以及管理都能夠提供更詳細(xì)的參考、依據(jù)支撐。

2.4 新式測繪技術(shù)與GIS技術(shù)的配合使用

當(dāng)前，可見光激光點(diǎn)云技術(shù)與傾斜攝影技術(shù)的使用日漸廣泛，其能夠與GIS技術(shù)相互配合，建立出更加準(zhǔn)確的三維空間模型，為配電網(wǎng)的規(guī)劃、管理提供便利。如可以綜合可見光激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、無人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)，從多個(gè)層次、多個(gè)角度進(jìn)行全面的地理空間數(shù)據(jù)信息收集，然后再與GIS平臺(tái)中的坐標(biāo)算法進(jìn)行轉(zhuǎn)換、匹配，從而在GIS系統(tǒng)中，構(gòu)建出更加直觀、詳細(xì)，更加符合人為認(rèn)讀、識(shí)別的配電網(wǎng)網(wǎng)架和設(shè)備三維空間模型。有了這樣的三維空間模型作為技術(shù)支撐，不論是配電網(wǎng)的規(guī)劃還是管理，都可以更加高效、準(zhǔn)確、安全。

3 結(jié)語

就目前的實(shí)際情況來看，我國的配電網(wǎng)建設(shè)工作已經(jīng)取得了很大的成就，配電網(wǎng)覆蓋范圍越來越廣，運(yùn)轉(zhuǎn)效率也越來越高，但是從發(fā)展的眼光來看，我國還有許多的地方需要新建、改建配電網(wǎng)。為此，應(yīng)當(dāng)將GIS等信息化技術(shù)應(yīng)用到配電網(wǎng)的規(guī)劃管理中來，利用其功能，借助其優(yōu)勢(shì)，幫助提高配電網(wǎng)規(guī)劃管理的科學(xué)性、合理性，以使配電網(wǎng)能夠更加符合未來社會(huì)的生活、生產(chǎn)需求。