GIS系统在配电网规划设计中的应用宝贵

GIS系统在配电网规划设计中的应用宝贵

宝贵

（国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司经济技术研究所内蒙古呼伦贝尔021000）

摘要：配电网作为电力企业直接服务广大用户的基础，其规划与设计的重要性不言而喻。本文对GIS系统进行了概述，分析了配电网规划设计的主要内容和基本要求，介绍了基于GIS系统的配电网规划方法和巨大优势。依托GIS系统自身的强大功能来进行配电网的规划设计，必将使规划过程更直观，规划方案更灵话，规划结果更科学、更先进。

关键词：配电网规划设计；GIS系统；应用

一、配电网规划设计的概述

1.1配电网规划设计的基本要求

随着科学技术的逐渐进步，在配电网络规划设计时应用具有强大功能的GIS系统，将会在很大程度上解决规划数据管理繁琐的难题。电力企业配电网规划设计的主要目的是以最合理优化的设计方法，从而可以得到规划最优的工程项目投资决策方案。研究发现，电力企业在配电网规划设计中，有以下几方面的基本要求：第一，配电网主要依靠统一的数据库系统、系统平台、GIS数据格式共享和开发环境。第二，配电网的程序符合C/S架构的各项基本要求，配电网数据中的应用层、访问层和展示层等各层中的各项功能均具有良好的可移植性和可扩展性，各层之间的功能界定层次清楚，功能分配准确完善。第三，代码完整准确的定义各项功能之间的接口。第四，可增加新功能，以及扩展原有繁荣功能。第五，各个功能模块之间可以共享各项基础数据，做到各个模块共享各项数据，此外还要确保各项数据的完整性、正确性和一致性。

1.2配电网规划的主要内容

（1）负荷预测，主要有两个方面的预测，即对未来社会总的用电量的合理预测以及对未来社会总的需求量的科学预测。

（2）变电所优化，主要是对变电所的位置及容量做科学合理的规划设计，在满足各项约束条件的情况下，对新建的变电所的位置和容量进行优化规划设计过程。

（3）网络结构，对配电网网络结构的优化规划，主要是在对未来的用电需求量和电源做合理的预测的前提下，并且要确保规划设计的投资及运行费用尽量最少，研究分析确定一个切实可行的网络设计方案。

（4）短路容量分析，主要是在对以下几方面进行控制的基础上，诸如变压器的容量、电压等级、网络的设计等方面，从而确保各等级电压断路器的开断电流与设备的动稳定电流之间相互协调。

（5）无功规划，是确定新增无功补偿设备进行规划设计，确保它的规划时间、所处位置、设计类型及容量是否满足规划设计的基本要求。

二、配电网规划

1、配电网规划的主要内容

配电网规划主要包括以下几方面内容：（1）负荷预测；即对未来用电量和需求量的预测；（2）变电所优化是对变电所地理位置及容量的规划优化，以满足负荷需求、变电所容量、线路容量等约束条件；（3）网络结构的优化规划，是在满足未来负荷需求、运行要求等约束条件的前提下，选择和确定最优的网络建设方案，使得投资限额下投资及运行损耗费用最少；（4）短路容量分析，是从网络的设计、运行方式、电压等级等各方面进行分析和控制，使设备的动稳定电流以及电压断路器的开断电流得到配合；（5）无功规划，是指对新增无功补偿进行规划，以确定设备的类型、容量、投入时间和最佳位置。

2、配电网规划的目的及基本要求

配电网规划的目的是在投资及运行费用最小的前提下，选择最优方案，建立与城市规划相同步，与环境协调一致的配电网络，以满足其未来负荷增长需要，保证供电质量等基本要求。

三、基于GIS系统的配电网规划方法

1、空间负荷预测

空间负荷预测是配电网规划的基础，主要包括总电量和分类电量预测、总负荷和分类负荷预测、负荷分布预测。

（1）一般情况下，空间符合预测都是按照用地类型和负荷的特征对供电区域进行划分的，在划分之后再对么的哥小区域的负荷予以预测，所以空间负荷就是将总负荷划分成不同小区域的过程。我国的小区负荷预测的过程中通常采用的是负荷密度法，这种方法通常是自下而上开展的，工作的一个重要任务就是对负荷密度进行预测，但是其也存在着比较明显的不足，比较明显的就是这一过程中会严重受到主观因素的影响。分类分区测量法在实际的应用中是对统一负荷所带来的误差予以弥补，这种方法在操作上十分的容易，不需要完成大量的计算，但是结果的精度不高。而基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法在应用的过程中可以充分的考虑到不同因素对负荷所产生的影响，计算的精度高，所以在没有充足历史数据的小区会体现出极大的优势。

（2）基于GIS系统的预测实现方法。由于GIS系统的强大功能，因此将GIS系统引入空间负荷预测，可以极大地降低数据收集、分析和处理的难度和工作量。本文以网络聚类分析方法为例，介绍基于GIS系统的负荷密度法的实现方法。

首先按负荷的性质将负荷分为：居民生活负荷、商业负荷、农业负荷、工业负荷和其他等几类。利用GIS系统的功能，将规划区域划为若干小区，收集小区内各类负荷及其相关因素的历史数据和各小区的未来负荷分布数据。

然后采用聚类分析法对收集到的各类数据进行聚类分析，同时按照规划部门提供的小区用地规划来提取分类数据与待测数据的隶属度，最后通过修正量计算，求得相应的小区负荷密度。因此，空间负荷预测可以转化成小区负荷分布预测，在此基础上再进行负荷叠加运算即可以求出负荷的空间分布。

2、变电所的地理位置及容量优化规划

在负荷空间预测的过程中，在得知了每个小区负荷值和分布规律的基础上，如果要可以更好的满足以后负荷发展的实际需求，就一定要使用GIS技术，在该技术的基础上对变电所的地理位置和容量进行改进和完善，最终得出目标年和中段当中每一年的待建变电所的具体位置和容量，这样就可以更好的对电网投资建设所使用的费用予以严格的控制。

具体来说，我们在实际的过程中可以利用已经得到的空间负荷对相关的信息进行预测，在GIS系统的协助下，可以在规划区内的电子图纸上搜索到变电所可能建设的位置，这样也就从大范围内已经选定了一些可以建设变电所的位置，在实际的工作中要考虑到配电网设计的多样性，这样就可以在先对变电所的具体位置和具体的容量进行合理的计算，然后将整个建设周期划分成不同的阶段，在这一过程中要选择出一些满足投资限额，同时也满足负荷要求的一些建设方案，之后选择最佳方案作为建设方案。

3、网络结构优化规划

在完成空间负荷预测和变电所的地理位置及容量优化规划这两个步骤的基础上，紧接着进行的就是网络结构的优化规划。

网络结构优化是通过建立非线性混合整数规划模型，在负荷需求、变电所的地理位置及容量、变压器和线路的容量限制和功率平衡等诸多条件的约束下，规划出目标年和中间各阶段各年度高压和中压配电线路网架结构，同时力求规划水平年各项费用之和最小。

网络结构优化规划结束后，就可以依托GIS系统，在电子地图上形象地显示出各规划年度的网络结构，以及具体的线路信息（包括线路型号和长度、投建改建年份、所属变电所等），这样就可以在地图上直观地看到网络的扩展和分阶段目标。

结束语

一个科学有效的规划，不仅需要大量历史数据和对现有配电网的深入分析，还要对未来发展情况有比较全面的认识和科学预测。传统规划方式，完全依靠规划人员的经验来收集和分析处理资料、绘制规划图，既费时又费力，其结果往往还并不能令人满意，远远不能满足经济和社会发展的需要。随着科学与时代的发展，采用新技术和新方法，将GIS系统应用于配电网络规划工作，利用GIS系统强大的功能，能够大大提高规划人员的效率，使得规划方案更灵活，规划结果更科学。

参考文献：

[1]王卫涛.GIS系统在配电网络中的应用[J].科技创新导报.2010（04）

[2]房劲，庞霞，陈峥.地理信息系统在配电网管理中的应用[J].科技资讯，2010.

[3]陈方伟.GIS系统在配电网规划设计中的应用[J].通讯世界，2013（21）：84-85.