GIS在配电网规划中的应用研究金胜松

GIS在配电网规划中的应用研究金胜松

金胜松金思俊

（国网湖北省电力公司黄冈供电公司438600）

摘要：传统的配电网络设计和规划，依靠手动或通过CAD绘图工具完成，不仅费时费力，而且规划设计成果的美观性、灵活性受限，效率不高。如果使用GIS系统强大的空间数据处理和网络分析能力来处理配电网络规划中的拓扑空间相关信息，不仅能极大地方便数据管理规划，提高规划人员的工作效率，同时在规划过程也更加直观，互动更强，规划方案调整更加灵活，极大的提高了配电网规划的质量和效率。本文探讨了GIS在配电网规划中的应用。

关键词：GIS；配电网规划；应用

GIS在电力配电网系统中的研究对于供电系统有效的管理电网信息系统，提高企业的办事效率有很大的作用，同时，还可以优化企业的电网结构，提高供电管理的工作效率，给社会和企业带来显著的经济效益。因此，将GIS技术引进电力配电网系统中，不仅能方便电力企业管理规划系统数据，还能更直接的看清系统构造以及系统的交互性。

1关于电力配电系统的介绍

1.1电力GIS所具有的功能

电力GIS需要对系统的信息做到瞬间收集并对其进行处理和分析，以保障电力系统信息的实时性，同时电力GIS对储存容量、数据处理以及传输速度的要求也比较高。电力GIS还具有足够的可靠性和稳定性，满足电力行业对可维护性高的要求，它还能够实现数据的多次输出，以达到业务系统高准确性以及高可靠性的要求。随着对电力的需求量不断增大，电力系统已经发展成一个庞大的复杂系统，电力系统获取的实时信息量大，整个系统的接口多样且复杂，信息系统的覆盖面也非常广，这都体现了电力GIS设施的分散性以及设备的多样性。

1.2电力配电系统具备的特点

整个电力配电系统具有相对集中性和系统开放性，同时该系统具备了规划所需要的地理图形和数据，且这些数据实现了数据的共享，使得用户可以对这些数据进行访问。同时，随着各种技术的日益更新，在开发设计该系统时实现了可连接性和可扩充性。而GIS技术和常见的数据库都是兼容的，使得系统能够在多种操作系统上运行，从而为整个系统的应用提供了便利。

2GIS系统在配电网规划设计中的应用优势与瓶颈

2.1GIS系统在配电网规划设计中的优势

（1）GIS系统具有强大的运算功能、直观的图文查询功能，大量减少了规划人员工作量，在确保规划成果质量的情况下，极大提高了设计工作效率，实现了质量和效率的同步提升。

（2）依托GIS系统进行配电网规划，可以将传统规划过程中的许多定性指标加以量化，提高了配电网规划工作的精益化，提高了规划成果的科学性和实用性。

（3）基于GIS系统的配电网规划进一步提高了规划工作流程的标准化，对企业整体规划设计水平和管理水平的提高起到促进作用。

（4）有助于GIS系统数据库相关数据的积累，便于随经济、社会的发展，对配电网实施滚动规划。使配电网规划与城市规划同步，与环境协调一致。

2.2GIS系统在配电网规划设计中的应用瓶颈

（1）GIS系统在电网规划工作中的推广应用尚需时间。随着GIS系统在电力系统的推广，其应用前景非常广阔，其初期主要集中应用在设备运行和抢修工作中。设备管理部门能够利用GIS的基础信息结合其他设备运行监控系统的信息合理调度，提高抢修效率。但该系统在电网规划专业的应用处于试验阶段，所开发产品带地域特点明显，尚处于推广过程中，系统的可复制性和普适性需要进一步提高。

（2）GIS系统创建初期投入较大。该系统需要基于强大的硬件和软件支撑，而完整而高精度的区域地理信息需要向国土部门购置，这使得该系统前期投入较大，使得经营效益一般的地区望而却步，在仅经济发达地区推广应用效果较好。

（3）系统数据积累需要较长过程。传统配电网规划的历史基础数据无法完全满足该系统的需求，要提高系统规划方案的精确性仍需要在多年运行过程中积累实际历史数据。

3GIS在配电网规划中的应用

3.1空间负荷预测的规划

在配电网规划中，空间负荷预测是最基础的部分，其主要是对供电区的用地类型与负荷性质加以参考，将其向多个小区域进行划分，然后对这些小区域的分类负荷进行分别预测。负荷密度法在空间负荷预测中应用广泛，该方法在规划区域预测中采用自下而上的顺序，并对分类分区的预测方法加以利用，实现对预测误差的合理控制。此外，聚类分析法也是空间负荷预测中比较常见的方法。该方法是对同类负荷受到不同因素的影响进行分析，进而使规划结果的精确度得到提升，并与GIS技术及其预测方法相结合进行空间负荷预测。基于GIS技术中设计数据库及其系统功能可以使居民负荷、城市负荷、农业负荷等不同空间负荷进行有效区分，为规划人员在数据采集工作方面提供便利，减小工作量，使处理效率得到提升。同时，GIS系统中可以将不同规划区域向多个小区进行合理划分，对小区中与各类负荷有联系的历史数据进行搜集，实现对未来负荷分布情况的预测，并在数据处理与分析下，对各分区的负荷密度进行计算与修正，最终实现空间负荷总负荷量的计算。

3.2变电站的选址及站容优化

各小区负荷容量和位置确定后，自动地确定出目标年及中间年待建变、配电所的地理位置及容量，以满足未来负荷发展的需要，同时所需投资及运行费用最小。

按照不同的电压等级，变电站优化模型分为中电压互感器电站站址及站容优化模型和高电压互感器电站站址及站容优化模型两类。第一类的最终方案对二次配电线路的投资和运行费用有较大的影响，因而在优化模型中要进行准确的核算；第二类因投资较小可以适当予以简化。对于每一个特定容量的组合，可以采用GIS系统结合已知的空间负荷预测信息，在需要设计的小区的地图上自动搜索所有可能的站址，并最终确定待建变电站的可选位置。由于变电站优化存着一定的动态特性，因此可以先用最优化技术计算出满足目标年负荷情况的目标年最优化站址和站容，再将基础年到目标年划分成若干个阶段，将目标年优化获得的站址和站容作为待选站址和站容，并且可以运用网络流算法，对既满足中间各阶段负荷情况又能使总投资和运行费用最小化的中间各阶段建设方案进行排序。变电站站址和站容方案敲定后，将其在地图上根据电压等级进行显示，这样客户就可以在界面上方便的查询每个变电站的相关信息。

3.3网络结构优化、短路容量校核与无功规划

基于空间负荷预测与变电所位置、容量优化的规划，对网络结构进行规划与设计。优化网络结构需要对模型库加以利用，实现相关非线性规划模型的建立，对规划目标年的高压状态中的网络结构进行设定，同时要确保其各方面需求得到满足，例如空间负荷、变电所位置与容量、投资与运行费用等。对GIS系统分析软件加以利用，对规划中各个目标年的短路容量与务工电压进行计算与分析，在短路容量校核系统的帮助下对相关参数进行校正，确保其设备容量与系统需求相适应，并且电能质量能够与标准相符。在确定不同阶段的规划后，利用GIS系统将各规划网络结构直观、清楚的显示出来，并且对配电网中的相应线路信息进行查询，例如线路型号、长度投建以及改建年分等。

总之，GIS系统（地理信息系统）起源于地学领域的应用，该技术经过多年的发展已经步入成熟阶段，并推广应用于多个行业领域，尤其是在电力行业的配网规划当中发挥着重要作用。

参考文献：

[1]俞亮.基于GIS的电网规划设计系统架构设计及系统运行案例分析[J].科技创新导报.2015（17）

[2]乔石铭.基于三维GIS技术的电网规划设计可视化系统开发实现[J].科技创新导报.2015（02）