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

王 煜/陜西省地方電力（集團）有限公司西安供電分公司

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

王 煜/陜西省地方電力（集團）有限公司西安供電分公司

【摘 要】本篇文章通過對基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡規(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)絡的結構和組成，以及基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡規(guī)劃形式。充分借助GIS地理信息原理實現(xiàn)配電網(wǎng)絡規(guī)劃和具備靈活性、互動性的規(guī)劃方案，從而將繁瑣的數(shù)據(jù)進行分析并加以計算，保障規(guī)劃工作效果，提升工作效率。

【關鍵詞】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，人們常常利用手動技術或者借助AUTO CAD繪圖軟件來實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)，這樣不僅消耗大量的時間，也消耗了大量的人力。而且規(guī)劃設計結果并不美觀，靈活性能也受到了局限，導致效果不理想。GIS系統(tǒng)不僅具有大量的數(shù)據(jù)儲備空間，還有較強的的網(wǎng)絡分析能力，借助其具備的功能來進行配電網(wǎng)絡規(guī)劃系統(tǒng)處理，這樣不僅對大量的數(shù)據(jù)實現(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內(nèi)容：

（1）負荷預測：第一是未來需求量的預測，第二是對未來用電量的預測，兩個方面。

（2）為了網(wǎng)絡構造可以實現(xiàn)優(yōu)化規(guī)劃，就要預算出未來電源和負荷水平呈現(xiàn)的狀況，建立一個合理的網(wǎng)絡建設計劃，應用較少的資金來實現(xiàn)配電網(wǎng)絡的運行需求，從而滿足資金限額的拘束要求。

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

（4）短路容量校核是指根據(jù)不同的設備方式進行配電網(wǎng)絡控制，例如提高網(wǎng)絡設計，根據(jù)電壓等級分配，變壓器容量的大小，阻抗的選擇方式以及運行方式等，從而確保各個級別的電壓斷路器開斷電流和設備中穩(wěn)定電流可以很好的配合。

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

（二）配電網(wǎng)規(guī)劃的基本要求

實現(xiàn)配電規(guī)劃的主要因素是利用最少的資金，來實現(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)調一致，從而滿足人們對未來用電量的需求。

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

專家決策模塊相當于一個智能儲存庫，它可以將配電網(wǎng)絡進行分化，該系統(tǒng)可以根據(jù)涉及的中心理論進行支持。專家決策模塊可以借助配電網(wǎng)絡規(guī)劃有關的不同信息，實現(xiàn)綜合解析，根據(jù)分析的結果采取最合理優(yōu)化的解決措施進行配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡規(guī)劃。專家決策模塊可以借助知識庫中廣大數(shù)據(jù)實現(xiàn)推理判斷，模型庫根據(jù)不同的標準模式劃分成多個模型，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)學籌算辦法，在配電網(wǎng)絡規(guī)劃中根據(jù)不同的問題尋找不同解決對策。在制定配電網(wǎng)規(guī)劃時，不僅要求科學合理布局，還要兼顧到基礎數(shù)據(jù)，這些基礎數(shù)據(jù)包括區(qū)域國民經(jīng)濟狀況、配電網(wǎng)絡系統(tǒng)負荷特性、配電網(wǎng)絡結構等。配電網(wǎng)規(guī)劃能夠與SCADA 系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等進行有效連接，并且能夠一并與專家決策模塊進行互聯(lián)互通。利用 GIS智能技術，可以直接將配電網(wǎng)絡各個目標進行優(yōu)化。在負荷分析子系統(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確的實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡進行規(guī)劃，進而形成一個獨立的規(guī)劃效果。同時在地理信息數(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，應用到配電網(wǎng)絡的規(guī)劃中來，這樣不僅可以讓配電工作人員方便快捷進行配電網(wǎng)絡規(guī)劃設計，還使配電網(wǎng)絡規(guī)劃具有合理科學的性能。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部分。

（一）空間負荷預測

（1）在空間負荷預測中，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荷性質把供電地域劃分到多個小區(qū)。在進行配電系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，小區(qū)負荷預測一般采用的方式是負荷密度法，它主要根據(jù)規(guī)劃部門所在的區(qū)域進行從上至下的規(guī)劃方式，其主要特點就是對負荷密度進行預測。而負荷密度法的主要缺點就是容易因為人為的失誤受到影響。

（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)中應用GIS 空間負荷預測系統(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。以負荷密度法舉例。首先，在制定配電網(wǎng)規(guī)劃時，不僅要求科學合理布局，還要兼顧到基礎的負荷，而這些基本負荷包括商業(yè)負荷、城市居民負荷、農(nóng)村負荷、工業(yè)負荷、城市公共負荷和其他負荷。然后再借助GIS 系統(tǒng)中的規(guī)劃功能，將整個大區(qū)域劃規(guī)劃成諸多小分區(qū)，進而將各個小分區(qū)中原來的負荷數(shù)據(jù)以及未來預測的負荷分布進行整理收集。并將整理出來的數(shù)據(jù)進行分析，并與各個區(qū)域規(guī)劃部門給出的規(guī)劃數(shù)據(jù)進行對比，進而整理出最合理的數(shù)據(jù)進行計算，得出準確的分區(qū)負荷密度。

（二）變電所的地理位置及容量優(yōu)化規(guī)劃

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

（三）網(wǎng)絡結構優(yōu)化、短路容量校核及無功規(guī)劃。

為了實現(xiàn)配電網(wǎng)絡結構優(yōu)化，我們可以從兩方面入手，第一步驟是實現(xiàn)空間負荷預測，第二步驟是實現(xiàn)變電所的位置優(yōu)化和容量優(yōu)化。網(wǎng)絡結構優(yōu)化主要是借助設立非線性混合整數(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，實現(xiàn)應用最少的資金，規(guī)劃出最合理的目標以及保障各個高壓和中壓配線具有穩(wěn)定的網(wǎng)架結構。

四、結束語

總而言之，通過本文對GIS 的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的應用及發(fā)展方向的進一步分析，使我們對GIS 的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)有了新的認識，配電工作人員在擬定配電網(wǎng)絡圖紙時，可以根據(jù)配電網(wǎng)絡不同的地理信息進行配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的設計，從而加大配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的工作效率。

參考文獻:

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