GIS系统在配电网规划设计中的应用

柴勇 周义民 张景尧

摘要：在我国的配电网络发展的过程中，设计和规划工作的质量是非常关键的，因为其自身的质量直接影响到了电力企业的运行质量，而当今技术的不断发展使得我国的电网建设水平也有了非常大的提升，本文主要分析了GIS系统在配电网规划设计中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：配电网规划设计；GIS系统；应用

配电网规划的过程中具有很多特点，它规模比较大，同时在这一过程中通常要划分成不同的阶段，每个阶段都有不同的目标，同时很多因素都会影响到其自身的精确性，工程本身有着非常大的复杂性，在工程建设的过程中一定艺对未来的发展趋势有一个全面的评测，传统的方式已经不能适应当今时代的发展需求，所以在实际的工作中将GIS技术应用到这一过程中可以十分有效的提高规划方案的高效性和科学性。

一、GIS系统在配电网系统中的应用现状

配电网系统管理的过程中，如果能够使用GIS系统，就可以实时了解每一种设备的运行情况，同时还能根据其运行的数据对重要的参数进行计算。对配电线路和电力系统予以全方面的控制，这样就可以更加有效的降低电路运行过程中出现异常现象的概率，确保供电过程中的稳定性。因此，我们说GIS技术是实现数字化和智能化管理的一个非常重要的条件。

二、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，在電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。

三、GIS系统在配电网规划设计中的应用优势与瓶颈

1、GIS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、GIS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上部门购置，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。

四、结束语

在配电网络设计和规划的过程中，需要非常多的数据进行详细的科学的分析，同时还要对其未来的发展方向有一个比较合理的预测，这样才能更好的保证配电网规划和设计的质量。传统的设计方式已经无法满足当今时代的发展需求，再加上当前又出现了GIS技术，所以这项技术也必将成为配电网规划和发展的一个重要的趋势。

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]苏琳，康积涛.GIS系统在配电网规划设计中的应用[J].供用电.2006（02）