基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計

王淑婷

摘要：隨著電力行業(yè)的迅速發(fā)展，GIS在電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用越來越普遍，通過GIS在電網(wǎng)中的應(yīng)用，使電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計更加科學(xué)高效，電網(wǎng)安全具有更高的可靠性。本文在總結(jié)基于GIS電網(wǎng)規(guī)劃的特點和功能的基礎(chǔ)上，總結(jié)了電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：GIS;電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng);設(shè)計

1GIS的基本概述

GIS又被稱為地理信息系統(tǒng)，但是由于它的產(chǎn)生和應(yīng)用時間相對較短，而且受到應(yīng)用范圍廣、發(fā)展速度快等因素的影響，當前對GIS的定義說法多樣。該文通過對多種資料的分析，總結(jié)出，地理信息系統(tǒng)屬于一種集采集、檢索、表達、模擬以及分析地理空間數(shù)據(jù)于一身的信息系統(tǒng)。同時，GIS相當于一種軟件環(huán)境，并且集成了空間模型、數(shù)據(jù)庫管理以及計算機圖形等，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到地理信息管理中去。此外，GIS主要包含以下基本功能：獲取數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及生成產(chǎn)品等。

1.2電網(wǎng)規(guī)劃平臺的系統(tǒng)需求及特點

根據(jù)當前各城市配網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，提出以下幾點關(guān)于配電規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)要求：（1）該系統(tǒng)平臺的設(shè)計需以統(tǒng)一系統(tǒng)平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及開發(fā)環(huán)境等作為基礎(chǔ);（2）該系統(tǒng)程序需滿足B/S架構(gòu)的相關(guān)需求，對于數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用層以及展示層三者之間的功能需準確分配，保障三層中各項功能具備可擴展性和可移植性;（3）系統(tǒng)設(shè)計中對代碼功能接口需較為準確的定義;（4）可實現(xiàn)對不同功能的共享，進而達到對不同數(shù)據(jù)共享的目的。（5）可借助各種輔助算法完成對電網(wǎng)的規(guī)劃和輔助決策。

2GIS的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計策略

2.1設(shè)計GIS系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

GIS系統(tǒng)包含：用戶層、數(shù)據(jù)信息層和應(yīng)用層。電網(wǎng)規(guī)劃層有：應(yīng)用層、數(shù)據(jù)信息層和用戶層3層。應(yīng)用層的功能是把電網(wǎng)規(guī)劃所用到的各性能聚集在一起，就如：對地理與電網(wǎng)屬性方面信息的瀏覽和查找、電網(wǎng)數(shù)據(jù)更新、地理信息管理、電網(wǎng)圖層信息管理、電網(wǎng)屬性信息管理、系統(tǒng)管理、線路增減、變電站分布地址等;數(shù)據(jù)層的功能是收集與電網(wǎng)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，GIS的為該層的重要組成部分;用戶層的功能是為電網(wǎng)發(fā)展計劃用戶，提供權(quán)限控制保證及可視化的圖像界面。系統(tǒng)主要利用客戶端服務(wù)器的構(gòu)造形式。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

結(jié)合電網(wǎng)公司相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，首先對電網(wǎng)應(yīng)用的現(xiàn)狀進行分析，包括電網(wǎng)電壓水平、線損水平、變壓器、線路負載率，以及N-1方式下的潮流、線路負載率等;其次在對電網(wǎng)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，對未來區(qū)域的用電負荷進行預(yù)測，進而根據(jù)預(yù)測完成對變電站、電網(wǎng)線路等的規(guī)劃，最終生成規(guī)劃報告，為相關(guān)的決策者提供決策依據(jù)。因此，綜合上述的流程，其中，負荷預(yù)測是規(guī)劃前提，也是重點，其準確性直接關(guān)系到規(guī)劃方案的質(zhì)量。通過將配網(wǎng)規(guī)劃地點進行劃分，然后對不同區(qū)塊的空間負荷和總量負荷進行預(yù)測，并對各種負荷預(yù)測方法得到的結(jié)果進行綜合比較和平衡，從而為后續(xù)的規(guī)劃提供借鑒與數(shù)據(jù)參考;在變電站規(guī)劃過程中，需將未來負荷預(yù)測作為依據(jù)，從而對變電站進行合理調(diào)整，并以此獲取標年及中間年待建變電站的位置與容量，不僅能夠充分滿足未來負荷發(fā)展需求，并且滿足投資及運行費用最低。該系統(tǒng)布點模塊具體有以下機種功能：（1）具有自動布點功能。該系統(tǒng)可從空間負荷預(yù)測結(jié)果以及已有變電站供區(qū)分布中，自動對所需的變電容量進行計算，并同時對需擴容與新增變電站數(shù)量及主變電容量進行優(yōu)化，以此在電力連接圖上顯示當前各變電站中最佳站址。（2）具有人工調(diào)整功能。相關(guān)操作人員可采用人工的方式對自動布線結(jié)果進行調(diào)整修改，并在鎖定部分站點位置及容量配置的情況下進行自動布點工作。（3）對電網(wǎng)進行評估。在布點的過程中可以根據(jù)負荷的分配進而對整個電網(wǎng)進行評估，以此實時對電網(wǎng)負載等進行分析。

2.3網(wǎng)絡(luò)拓撲分析

利用GIS的空間網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系可有效減少不確定因素或非技術(shù)因素帶來的諸多問題，從而有效降低了計算的復(fù)雜性，優(yōu)化了電網(wǎng)選址規(guī)劃。GIS系統(tǒng)可以簡單便捷的計算出兩點之間的距離，根據(jù)電網(wǎng)地理接線圖直接計算出電網(wǎng)計算所需的線路長度。通過對電網(wǎng)地理接線圖進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，將原始的圖形拓撲關(guān)系簡化為數(shù)學(xué)拓撲關(guān)系，從而在計算模塊中便于計算。可以進行電壓無功計算、潮流計算、短路電流計算等，可在圖形界面上直觀地顯示計算結(jié)果，便于用戶對電網(wǎng)進行分析和優(yōu)化。

2.4電源追蹤算法

所謂電源追蹤就是在選中桿塔或者桿塔上設(shè)備時，搜索給該設(shè)備供電的變電站。將網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)與電網(wǎng)GIS的開發(fā)相結(jié)合，為電力企業(yè)的設(shè)備管理及輔助決策提供了圖形化的管理工具，提高了電力企業(yè)的工作效率。它提出電源追蹤算法，該算法即使在網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)聯(lián)屬性字段的數(shù)據(jù)不全時，也能快速、準確的定位電源點，提高了電網(wǎng)電源追蹤模塊的實用性，更好地滿足了實際工程的應(yīng)用需要。具體算法原理和過程如下：當拓撲信息數(shù)據(jù)不全時，算法轉(zhuǎn)為執(zhí)行基于啟發(fā)式搜索的拓撲分析追蹤。它不需要借助拓撲關(guān)聯(lián)屬性字段的值，而是通過地理信息系統(tǒng)軟件提供的拓撲分析函數(shù)就可建立起整個電網(wǎng)絡(luò)，并通過這個網(wǎng)絡(luò)進行搜索，從而選擇出設(shè)備到其供電電源的最優(yōu)路徑。

2.5電網(wǎng)規(guī)劃輔助分析

GIS系統(tǒng)設(shè)計了統(tǒng)計分析功能，用鼠標隨意選定某一區(qū)域，便可對選定區(qū)域進行統(tǒng)計分析，可根據(jù)顯示的不同顏色，得出該區(qū)域的電力負荷情況。此外，通過GIS系統(tǒng)給出的負荷預(yù)測結(jié)果、規(guī)劃電網(wǎng)數(shù)據(jù)、容載比平衡表、分年度項目投資估算表等數(shù)據(jù)，根據(jù)《電網(wǎng)建設(shè)項目經(jīng)濟評價暫行辦法》得出投資回收期、凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率等工程經(jīng)濟效益指標，供決策使用。

結(jié)語

總體而言，GIS地理信息系統(tǒng)的構(gòu)造具有完善、直觀的圖文查找性能及強大的運算能力，讓規(guī)劃工作人員的工作時間大大減少，使工作質(zhì)量及效率得到提高，同時加快了工作的進度。因此，在現(xiàn)代信息技術(shù)條件下如何實現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)便捷化，尤其是設(shè)計基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃方法，以及實現(xiàn)GIS在規(guī)劃流程各個階段中的充分應(yīng)用逐漸成為GIS應(yīng)用研究領(lǐng)域中的熱點。

參考文獻

[1]劉志遠.電網(wǎng)規(guī)劃綜合評判決策系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，（2）：13-14.