论GIS系统在配电网规划设计中的应用_配电网规划设计技术导则

　　【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
　　配电网的规划，具有大规模性、多阶段性、多目标性、不确定性、不精细因素多、制约因素多和涉及领域广等特点，是一项复杂的系统性工程，其规划质量将直接影响配电网的投资效益和网络水平，关系到广大用户的用电质量。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，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，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。
　　一、GIS系统概述
　　GIS（地理信息系统），是一门介于地球科学、空间科学与信息科学等学科之间的交叉学科，它有效地融合了计算机科学、地理学及大量应用对象，利用计算机技术来获取、显示、分析、处理、管理地理图形及相关属性数据，具有强大的空间分析和图形处理功能，实现了空间数据与属性数据的完美结合。
　　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
　　在配电网的规划与设计中，综合运用GIS系统中的各种资源和功能，能使规划设计更加方便快捷、合理科学。
　　具体来说，主要涉及到空间负荷预测、变电所地理位置及容量的选择、网络结构的优化规划等几个部分。
　　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）空间负荷预测通常按用地类型和负荷性质将供电区域划分为若干个小区，再分别对每个小区的负荷进行预测，因此空间负荷预测实际上是将总量负荷分配给各个小区的过程。我国小区负荷预测主要是采用负荷密度法，该方法依据规划部门的区域发展规划从下到上进行，重点是对负荷密度的预测，不足是取值容易受人为主观因素影响。分类分区预测法通过修正来弥补采用同一负荷密度所带来的误差，该方法操作简单，计算量小，但结果不够细致，比较粗略。基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法，则能够较好地考虑不同因素对同一类负荷的影响，其规划结果具有较高的精度，在缺乏历史数据的新建小区尤为适用。
　　（2）举例说明基于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
　　在进行过负荷空间预测，己知各小区负荷值及分布的基础上，为满足未来负荷发展的需要，就需要利用GIS系统，进行变电所的地理位置及容量优化规划。最终确定出目标年及中间阶段各年待建变电所的地理位置及容量，同时使配电网投资及运行费用最小。
　　具体操作来说，可以利用己得到的空间负荷预测信息，在GIS系统的帮助下，在规划区域的电子地图上搜索所有可能的所址，从而大范围地确定出待建的候选变电所的地理位置。考虑到配电网规划设计的多阶段性以及动态特性，则可先算出满足目标年负荷目标的目标年所有变电所的地理位置和容量，作为候选所址和容量；然后把建设周期划分为若干个阶段，排列优选出既满足投资限额下总投资费用与运行费用最小又能满足中间各相应阶段负荷需要的中长期建设方案。
　　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。
　　四、GIS系统在配电网规划设计中的巨大优势
　　1、GIS系统强大的运算功能和完善、直观的图文查询功能，使得规划人员工作量大为减轻，极大地提高了设计工作的效率，加快了工作进度；2、将定性的指标加以量化，使得规划过程更直接，也有助于规划结果的科学性和先进性；3、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；4、可以使配电网规划与城市规划同步，与环境协调一致。
　　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
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　　宋艳（1975-），女，工程师，从事科技管理、信息通信专业技术管理工作。

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