基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)研究

王煜

【摘 要】本篇文章通過對(duì)基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)的介紹，使人們充分了解了基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和組成，以及基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃形式。充分借助GIS地理信息原理實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和具備靈活性、互動(dòng)性的規(guī)劃方案，從而將繁瑣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并加以計(jì)算，保障規(guī)劃工作效果，提升工作效率。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)規(guī)劃；地理信息系統(tǒng)；電力系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的規(guī)劃配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中，人們常常利用手動(dòng)技術(shù)或者借助AUTO CAD繪圖軟件來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)，這樣不僅消耗大量的時(shí)間，也消耗了大量的人力。而且規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果并不美觀，靈活性能也受到了局限，導(dǎo)致效果不理想。GIS系統(tǒng)不僅具有大量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備空間，還有較強(qiáng)的的網(wǎng)絡(luò)分析能力，借助其具備的功能來進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)處理，這樣不僅對(duì)大量的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，從而提升工作人員的工作效率，還把規(guī)劃措施調(diào)配的更加靈活，使規(guī)劃過程更加明朗清晰，提升配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)的效果和效率。

一、配電網(wǎng)規(guī)劃概述

（一） 配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容

配電網(wǎng)規(guī)劃主要包含以下幾個(gè)內(nèi)容：

（1）負(fù)荷預(yù)測：第一是未來需求量的預(yù)測，第二是對(duì)未來用電量的預(yù)測，兩個(gè)方面。

（2）為了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化規(guī)劃，就要預(yù)算出未來電源和負(fù)荷水平呈現(xiàn)的狀況，建立一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃，應(yīng)用較少的資金來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行需求，從而滿足資金限額的拘束要求。

（3）為了變電所實(shí)現(xiàn)優(yōu)化規(guī)劃，將變電所的位置和容量進(jìn)行規(guī)劃，在進(jìn)行變電所規(guī)劃時(shí)要滿足多種約束條件，其中包括負(fù)荷要求、線路容量以及變電所容量等，進(jìn)而完善變電所的地位和容量。

（4）短路容量校核是指根據(jù)不同的設(shè)備方式進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)控制，例如提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，根據(jù)電壓等級(jí)分配，變壓器容量的大小，阻抗的選擇方式以及運(yùn)行方式等，從而確保各個(gè)級(jí)別的電壓斷路器開斷電流和設(shè)備中穩(wěn)定電流可以很好的配合。

（5）無功規(guī)劃是指根據(jù)無功補(bǔ)償設(shè)備的最好的地理位置，容量的大小，類型的區(qū)分和投放時(shí)間的長短來確定是否更換新的無功補(bǔ)償設(shè)備。

（二） 配電網(wǎng)規(guī)劃的基本要求

實(shí)現(xiàn)配電規(guī)劃的主要因素是利用最少的資金，來實(shí)現(xiàn)最好的方案，保證配電規(guī)劃和城市規(guī)劃共同完成并且與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)一致，從而滿足人們對(duì)未來用電量的需求。

二、基于 GIS 的配電網(wǎng)規(guī)劃智能決策支持系統(tǒng)

專家決策模塊相當(dāng)于一個(gè)智能儲(chǔ)存庫，它可以將配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分化，該系統(tǒng)可以根據(jù)涉及的中心理論進(jìn)行支持。專家決策模塊可以借助配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有關(guān)的不同信息，實(shí)現(xiàn)綜合解析，根據(jù)分析的結(jié)果采取最合理優(yōu)化的解決措施進(jìn)行配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。專家決策模塊可以借助知識(shí)庫中廣大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)推理判斷，模型庫根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)模式劃分成多個(gè)模型，其中包括任何方面都可以用的通用模型，指定的專業(yè)模型和根據(jù)不同的用戶要求劃分的用戶模型等。方法庫中有很多的數(shù)學(xué)籌算辦法，在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中根據(jù)不同的問題尋找不同解決對(duì)策。在制定配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，不僅要求科學(xué)合理布局，還要兼顧到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)狀況、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)荷特性、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。配電網(wǎng)規(guī)劃能夠與SCADA 系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等進(jìn)行有效連接，并且能夠一并與專家決策模塊進(jìn)行互聯(lián)互通。利用 GIS智能技術(shù)，可以直接將配電網(wǎng)絡(luò)各個(gè)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。在負(fù)荷分析子系統(tǒng)和優(yōu)化規(guī)劃子系統(tǒng)等諸多子系統(tǒng)大力支持下，專家決策模板才能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)而形成一個(gè)獨(dú)立的規(guī)劃效果。同時(shí)在地理信息數(shù)據(jù)的幫助下， GIS系統(tǒng)可以直觀地將配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效果清晰的展現(xiàn)出來，建立出各規(guī)劃年的配電規(guī)劃圖。

三、基于 GIS 系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

我們可以借助GIS 系統(tǒng)中巨大的資源容量和技術(shù)，應(yīng)用到配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中來，這樣不僅可以讓配電工作人員方便快捷進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)，還使配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有合理科學(xué)的性能。具體來說，基于 GIS 系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法主要分為以下幾個(gè)部分。

（一）空間負(fù)荷預(yù)測

（1）在空間負(fù)荷預(yù)測中，為了更好的管理供電系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的用電類型和不同的負(fù)荷性質(zhì)把供電地域劃分到多個(gè)小區(qū)。在進(jìn)行配電系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，小區(qū)負(fù)荷預(yù)測一般采用的方式是負(fù)荷密度法，它主要根據(jù)規(guī)劃部門所在的區(qū)域進(jìn)行從上至下的規(guī)劃方式，其主要特點(diǎn)就是對(duì)負(fù)荷密度進(jìn)行預(yù)測。而負(fù)荷密度法的主要缺點(diǎn)就是容易因?yàn)槿藶榈氖д`受到影響。

（2）基于 GIS 系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃的案例很多。例如，在GIS 系統(tǒng)中應(yīng)用GIS 空間負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)，它主要功能就是將降低數(shù)據(jù)收集數(shù)量，降低分析和處理系統(tǒng)的難度，減少配電工作人員的工作量。以負(fù)荷密度法舉例。首先，在制定配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，不僅要求科學(xué)合理布局，還要兼顧到基礎(chǔ)的負(fù)荷，而這些基本負(fù)荷包括商業(yè)負(fù)荷、城市居民負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、城市公共負(fù)荷和其他負(fù)荷。然后再借助GIS 系統(tǒng)中的規(guī)劃功能，將整個(gè)大區(qū)域劃規(guī)劃成諸多小分區(qū)，進(jìn)而將各個(gè)小分區(qū)中原來的負(fù)荷數(shù)據(jù)以及未來預(yù)測的負(fù)荷分布進(jìn)行整理收集。并將整理出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與各個(gè)區(qū)域規(guī)劃部門給出的規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而整理出最合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出準(zhǔn)確的分區(qū)負(fù)荷密度。

（二） 變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃

在實(shí)現(xiàn)負(fù)荷空間預(yù)測時(shí)，根據(jù)各個(gè)小區(qū)實(shí)際負(fù)荷值和分布趨勢作為基礎(chǔ)，借助GIS 系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)未來我國負(fù)荷發(fā)展的要求，進(jìn)而優(yōu)化變電所的地理方位和容量。利用最少的資金的同時(shí)，確定各個(gè)階段時(shí)期變電所不同的地理方位和不同的容量。為了得到準(zhǔn)確的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)論，就要借助GIS 系統(tǒng)和電子地圖技術(shù)，將在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的所有能夠查詢的地理方位進(jìn)行備選，可以先制定一個(gè)變電所地址的選擇表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)年的用電要求。最后結(jié)合負(fù)荷實(shí)際增長狀況以及成本投放的數(shù)量進(jìn)行審核，實(shí)現(xiàn)各個(gè)期間的用電要求可以滿足負(fù)荷增長的需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)投資經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

（三）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、短路容量校核及無功規(guī)劃。

為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，我們可以從兩方面入手，第一步驟是實(shí)現(xiàn)空間負(fù)荷預(yù)測，第二步驟是實(shí)現(xiàn)變電所的位置優(yōu)化和容量優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是借助設(shè)立非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型的原理，在諸多拘束的因素下，例如負(fù)荷要求、優(yōu)化變電所地理方位和容量、提高變電器和線路的容量以及保持功率平衡性能等，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用最少的資金，規(guī)劃出最合理的目標(biāo)以及保障各個(gè)高壓和中壓配線具有穩(wěn)定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)束語

總而言之，通過本文對(duì)GIS 的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展方向的進(jìn)一步分析，使我們對(duì)GIS 的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)有了新的認(rèn)識(shí)，配電工作人員在擬定配電網(wǎng)絡(luò)圖紙時(shí)，可以根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)不同的地理信息進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而加大配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周云成. 基于 GIS 的 10kV 配電網(wǎng)絡(luò)電氣連通性分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（ 10） ： 83 -87.

[2] 周云成，許童，樸再林. 基于 CIM 的配電網(wǎng) GIS 數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)與維護(hù)方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（ 15） ： 104 - 108.