GIS在配电网规划建设中的应用

戴理龙（广东电网有限责任公司东莞供电局）

GIS在配电网规划建设中的应用

戴理龙（广东电网有限责任公司东莞供电局）

随着近年来我国科学技术迅速发展，人们生活中越来越离不开电，电力系统规模逐渐增大，结构也更加复杂。传统技术难以准确掌握配电网系统建设当地的空间、地理环境等信息，影响了电力配电网系统的规划建设，而采用GIS技术能够有效地满足电力配电网系统建设的需求。本文主要介绍GIS在配电网规划建设内容及其系统，并分析基于GIS系统的配电网规划建设方法及其在配电网规划建设中的应用。

GIS技术；配电网系统；规划建设；应用

配电网规划中涉及到多级复杂优化、命题表达式等方面的问题，具有目标性、非线性的特点，传统的规划技术主要是依靠规划人员手工绘图或CAD软件绘图进行设计，耗时较长且设计质量也较低，而采用先进技术进行配电网规划建设能够有效的处理配电网络规划中的拓扑信息，提高工作效率。GIS地理信息系统能够与结合地理、地图等内容，并与计算机技术结合，具有互动性与灵活性，能够分析、管理配电网规划建设中的相关数据，使得规划建设更加直观灵活，降低了规划人员的工作难度，提高配电网系统建设质量及效率。

1 配电网规划及基于GIS的配电网规划系统

1.1 配电网规划的内容

配电网规划需要依据降低投资及运行费用的目标，选择与时俱进、符合当前环境并满足未来负荷的最优方案，其对供电质量也有较高的要求，因而需针对配电网规划基本要求进行设计。配电网规划内容中需对未来预测负荷，主要包括人们对未来用电的量及其功率进行预测。随着社会发展，系统未来的电源及负荷水平也大不相同，在降低投资及运行费用的同时，规划人员也需考虑其网络结构的优化规划。此外，其规划内容中还包括变电所的位置和容量等的优化，使其变电所满足负荷需求，保证供电质量。

1.2 基于GIS的配电网规划系统

基于GIS的配电网规划系统中具有存储库、知识库，模型库，并结合各个子系统，从而组成专家智能决策模块，如图1所示结构图。主要通过存储库存储相关网络规划信息，例如地理位置、地区经济、网络负荷、电源网络结构现状等基本信息，并利用知识库中具有的专家知识判断分析，从而推理出合理的规划建设方案。而当选择最优建设方案后则需通过模型库中的通用模型、专用模型等建立合理的配电网规划建设模型，能够显示配电网规划图，便于规划人员直观分析配电网规划设计的合理性，提供优化方案。

图1 配电网规划系统结构图

2 基于GIS技术的配电网规划建设方法

为求实现配电网管理信息化、自动化、规范化等目标，基于GIS技术进行配电网规划建设。主要依据配电网规划中空间负荷预测、地理位置及容量预测、网络结构优化、短路容量校核及无功规划等内容引入GIS技术进行规划建设，通过空间信息、属性信息与GIS技术结合从而形成配电网规划模型，并通过GIS系统提供各类信息支持。

2.1 空间负荷预测的规划

配电网规划种的基础部分是其空间负荷预测，主要依据供电区的用地类型及负荷性质将其分为多个小区域，之后分别预测每个小区域的分类负荷。主要通过负荷密度方法，根据规划区域自下至上进行预测，并通过分类分区的预测方法降低预测误差[1]。此外，还可通过聚类分析方法等分析不同因素对同类负荷的影响，从而保证规划结果的精度。最后则是结合GIS技术及其预测方法进行空间负荷预测，基于GIS技术中数据库及其系统功能设计能够有效地区分各类空间负荷，例如居民负荷、城市负荷、农业负荷等，便于规划人员减少数据采集的工作量，提高处理效率。且GIS系统中能够将各个规划区域合理划分为多个小区，搜集小区的各类负荷相关历史数据，预测未来负荷分布情况，最后通过数据处理分析进行计算并修正后得到各分区的负荷密度，从而计算出空间负荷总负荷量。

2.2 地理位置及容量的规划

当明确各小区的空间负荷后则需依据其所得的值判断能够满足未来负荷发展需要的容量，主要通过GIS系统对其变电所的地理位置及负荷容量进行规划。主要通过空间负荷预测结果与GIS系统及其绘制好的地形图在规划区内判断所有备选变电所站，最后通过空间数据及实际地理图形环境之间的拓扑情况选择出投资及运行费用最优且能满足未来负荷需求的变电所站。通过计算变电所站站址位置后应依据未来负荷增长情况、投资费用、运行费用等分各个阶段进行建设，从而保证配电网空间负荷容量能够满足未来发展需要，也能够保证投资建设效益最优。

2.3 网络结构优化、短路容量校核及无功规划

以空间负荷预测及变电所的地理位置及容量优化的规划为基础，进行网络结构的规划设计。网络结构优化需要通过模型库建立相应的非线性规划模型，设定规划目标年及个年的高压下的网络结构，并保证其满足空间符合、变电所的地理位置及容量、变压器和线路的容量、投资及运行费用最小等需求[3]。通过GIS系统分析软件计算分析规划中各目标年的短路容量及无功电压。通过短路容量校核系统校正相关参数，保证其设备容量符合系统需求，且电能质量达标。当各阶段的规划确定后则可通过GIS系统直观的显示出各规划网络结构，并能查询到配电网中的线路型号、长度投建改建年份等线路信息。

3 GIS在配电网规划建设中的应用实例

东莞市某镇需进行配电网规划建设，采用GIS技术与其结合，从而保证其规划的直观性及规范性。在进行配电网规划建设中需保证其GIS软件、操作系统、数据库管理系统等配置完整。采用北京超图SuperMap GIS软件处理图像，保证图形操作界面清晰，通过SQLServer关系数据库管理系统对相关数据进行管理，通过Windows操作系统进行操作，保证系统的通用性、可操作性。

首先是对该镇地形图进行处理，主要采集其界区、乡界线和乡面、道路、河流、桥梁、堤线、街区、主要单位等的分布图层。采用扫描仪扫描纸质地图，之后将其栅格矢量化后导入SuperMap超图软件中成为其背景图，之后进行拓扑处理，消除矢量化造成的的假节点、冗余点、悬线等，确保空间数据及实际地理图形环境之间拓扑关系一致[4]。之后则是配电线路图的绘制，主要通过GPS技术测出该镇各处线路上的配电设备精准坐标，并在地图上画出相关对象的坐标点。绘制配电设备坐标时需依据变电所、杆塔、变压器、变电箱、开关、架空线、电缆线、避雷器、配电图例等逐步分层制图[5]。依据地形图及配电线路图则能进行空间负荷预测，选择相应的地理位置及容量。该镇基于GIS在配电网规划建设中应用能够集成相关信息，从而建立缩微化、直观化的规划模型，能够有效的结合各类空间信息、配电网设施信息、地理位置等，规划人员则通过系统模型处理图形数据及相关属性数据，对配电设备进行管理维修，同时对电网运行状态进行实时监测，保证其安全运行。

4 结束语

采用GIS应用于配电网规划建设中，能够有效的进行数据管理规划，且同GIS能够有效的进行测绘及地图扫描的工作，使得配电网规划建设流程更加简单快捷，提高建设效率及质量。

[1]王 超，杨鸿斌，郭德胜，綦鲁波，王 杉.GIS在供电公司配电网调度中的应用分析[J].电力系统保护与控制，2008，21：83～85.

[2]武宏波，王忠敏，王江敏.地理信息系统（GIS）在县级供电企业配电网管理中的应用及展望[J].电力技术，2008，06：31～35.

[3]罗毅初，陈灏生，徐思华.GIS信息一体化平台在配电网规划与辅助设计方面的应用和研究[J].通讯世界，2016，13：136～137.

[4]苏 琳，康积涛.GIS系统在配电网规划与设计中的应用[J].自动化博览，2005，05：101～103.

[5]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.

TM76

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2095-2066（2016）33-0058-02

2016-10-20