GIS在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用討論

曾 益

宜黃縣供電有限責(zé)任公司，江西撫州 344400

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System），是以相關(guān)地理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，借以為管理、決策等相關(guān)活動(dòng)提供決策所需的必要信息。而配線系統(tǒng)由于會(huì)橫跨很大的地域，因此在對(duì)其進(jìn)行全面的控制方面有所障礙，其與GIS系統(tǒng)的結(jié)合，極大地增強(qiáng)了配線系統(tǒng)的可視化水平，對(duì)于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化以及維護(hù)工作意義重大。

1 基于GIS的配電系統(tǒng)應(yīng)用必然性分析

GIS系統(tǒng)與目前存在的整個(gè)配電系統(tǒng)相結(jié)合，是科技與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面發(fā)展的必然。從技術(shù)支持角度看，GIS系統(tǒng)自身已經(jīng)歷經(jīng)多年的發(fā)展，其狀態(tài)相對(duì)趨于成熟，且目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多管理系統(tǒng)，例如電信、水利、電力、通信、石油天然氣、軍事以及交通等，并于其中發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度以及存儲(chǔ)能力的不斷提升，直接提升了大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)算效率，GIS系統(tǒng)也是在這一科技大潮中收益的目標(biāo)之一。此外，計(jì)算機(jī)的普及，也使得GIS同配電系統(tǒng)的結(jié)合有了更大的應(yīng)用潛力，這種二者相結(jié)合的系統(tǒng)的更大范圍應(yīng)用，在很大程度上得益于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)的普及。

而從配電系統(tǒng)自身發(fā)展的角度看，呈現(xiàn)出更多的復(fù)雜特征。首先是我國(guó)配電系統(tǒng)相對(duì)而言較為復(fù)雜，由于我國(guó)地域廣闊，各個(gè)地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)形成的時(shí)間不一，采用的管理技術(shù)以及相關(guān)機(jī)制更有千秋，加之配電網(wǎng)絡(luò)通常橫跨很大的地域，更導(dǎo)致管理的困難。不同時(shí)期發(fā)展起來的配電網(wǎng)絡(luò)，隨著發(fā)展必將在一定程度上出現(xiàn)融合現(xiàn)象，而各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，以及配電網(wǎng)絡(luò)所處的綜合環(huán)境，都為多網(wǎng)融合帶來了障礙。此外，我國(guó)10kv以下配電網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大、設(shè)備數(shù)量巨大且龐雜，技術(shù)接口各異，直接導(dǎo)致線損水平以及故障率都偏高，維護(hù)困難并形成多種形式浪費(fèi)。這些都從客觀上要求GIS與配電系統(tǒng)相結(jié)合，共同對(duì)目前存在的配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有效管理。

2 配電GIS系統(tǒng)在實(shí)踐工作中的應(yīng)用討論

就目前我國(guó)的配電網(wǎng)絡(luò)管理工作狀況而言，GIS在其中已經(jīng)開始發(fā)揮作用。從目前科技發(fā)展的步伐以及GIS的應(yīng)用狀態(tài)看，未來的GIS在配電系統(tǒng)中將主要應(yīng)用于如下幾個(gè)方面：

2.1 針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作

我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展相對(duì)缺乏均衡性，通常都是由早期若干個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)相互融合形成，這使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出相對(duì)的特性分散，在各個(gè)融合節(jié)點(diǎn)處呈現(xiàn)出一定的不適應(yīng)性，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)綜合效率的提升帶來了一定的阻礙。

針對(duì)這種狀況，可以首先利用GIS系統(tǒng)中的MapX功能來對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入的了解。具體工作包括對(duì)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浜途€路分段拓?fù)涞呐袛?，以及不同部分網(wǎng)絡(luò)連通性等空間關(guān)系。具體需要獲取的數(shù)據(jù)包括通過選定變電所以及相應(yīng)路線，獲取線路標(biāo)識(shí)以及路線中的各分段標(biāo)識(shí)，從而確定各段線路起始以及終止信息，以及線路相鄰節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，并根據(jù)潮流方向，得到整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算程序?qū)ε潆娋W(wǎng)絡(luò)中各條線路展開計(jì)算，找出負(fù)荷分布不均衡的線或線路簇，對(duì)于局部網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行功率因數(shù)偏低或者損耗過高的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)特別予以重視。

根據(jù)在現(xiàn)存配電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)的種種問題，有針對(duì)性地對(duì)其實(shí)施優(yōu)化工作。需要做的工作包括在配電線路之間增加聯(lián)絡(luò)線、在整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中增加供電回路借以平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，重新考量配電網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)的適用性等。在對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中，應(yīng)當(dāng)注意整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性，對(duì)同一個(gè)地區(qū)進(jìn)行供電，在實(shí)際工作中存在多種途徑，然而每種供電方式都會(huì)對(duì)應(yīng)著不同的線損以及工作效率，基于這種情況，一方面應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)著力于解決現(xiàn)存配電網(wǎng)絡(luò)中的問題，另一方面則應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)整體著眼，進(jìn)行全局性質(zhì)的優(yōu)化，力求得到最優(yōu)的配電系統(tǒng)。

2.2 輔助線損計(jì)算工作

就我國(guó)目前存在的配電系統(tǒng)而言，計(jì)算線損是一個(gè)極難完成的任務(wù)。由于我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)多由多個(gè)區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)融合而成，因此對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)末梢的具體狀況常常難以把握，系統(tǒng)中的配電元件參數(shù)以及相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)常常出現(xiàn)缺失狀況，給線損的計(jì)算乃至估算帶來不利因素。同時(shí)另一個(gè)影響線損計(jì)算的主要方面來源于低壓電網(wǎng)。在我國(guó)，35kV以下的低壓電網(wǎng)廣泛分布在配電網(wǎng)絡(luò)的末梢環(huán)節(jié)，節(jié)點(diǎn)多、分支多、元件規(guī)格不一等問題在此類配電系統(tǒng)中層出不窮。低壓電網(wǎng)相對(duì)于配電系統(tǒng)主干網(wǎng)而言情況更加復(fù)雜，負(fù)荷分布不均，資料缺失狀況也更為嚴(yán)重，因此對(duì)于低壓配電系統(tǒng)的線損，目前只能采取電壓損失率法或者臺(tái)區(qū)損失率發(fā)進(jìn)行大體的估算。

針對(duì)于這種情況，引入GIS系統(tǒng)可以從一定程度上幫助實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的線損計(jì)算。對(duì)于較為完善的GIS系統(tǒng)而言，通常可以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)完整地理信息的精確反映，并且能夠保持其系統(tǒng)內(nèi)開關(guān)類設(shè)備與運(yùn)行方式變化保持一致，更完備的GIS配電系統(tǒng)還能夠準(zhǔn)確反映變電站以及開關(guān)站的各類出線運(yùn)行數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上GIS系統(tǒng)能夠通過龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)線損的最精確計(jì)算，其計(jì)算精度取決于GIS系統(tǒng)自身的完備性。同時(shí)，這樣的GIS系統(tǒng)通常還能夠給出若干對(duì)于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的建議，幫助制定決策。

鑒于配電網(wǎng)絡(luò)橫跨較廣的地理區(qū)域，因此對(duì)其行為展開計(jì)算機(jī)模擬并對(duì)其動(dòng)態(tài)進(jìn)行仿真和控制已經(jīng)成為必然。對(duì)于GIS配電系統(tǒng)而言，雖然在建立初期可能會(huì)面臨數(shù)據(jù)采集量大，建模工作繁重等問題，但是一旦建成，將極大有利于對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的管理。因此GIS與配電系統(tǒng)的結(jié)合，必將會(huì)成為未來應(yīng)用的主流方向。

[1]劉德剛，周剛.宜昌供電局配電網(wǎng)GIS系統(tǒng)解決方案[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2002，23(6).

[2]湯國(guó)安.地理信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[3]陳堂，趙祖康，陳星鶯.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2004.