劉華

【摘 要】配電網(wǎng)在電力企業(yè)中有極其重要的作用，其作為直接服務(wù)于廣大電力消費(fèi)者的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃設(shè)計(jì)的是否合理優(yōu)化，在電力企業(yè)中的作用是非常重要的。本文主要對(duì)GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及利用GIS系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，并分析了配電網(wǎng)的主要內(nèi)容及基本要求以，同時(shí)還對(duì)基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)的規(guī)劃方法?；趶?qiáng)大功能的GIS系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)配電網(wǎng)，必將使配電網(wǎng)的規(guī)劃方案顯得更優(yōu)化，規(guī)劃結(jié)果更合理、更優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)規(guī)劃；合理優(yōu)化；GIS系統(tǒng)

0.引言

配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題，具有多目標(biāo)、大規(guī)模性、非線(xiàn)性、不確定性因素多和涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣等特點(diǎn)。因此，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的質(zhì)量?jī)?yōu)良，將直接影響電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益，同時(shí)也對(duì)配電網(wǎng)的投資效益和網(wǎng)絡(luò)水平將產(chǎn)生重大的影響，其直接影響著每一位用戶(hù)的用電質(zhì)量。因此，在電力企業(yè)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一個(gè)合理的、先進(jìn)的、有效的規(guī)劃方案，將對(duì)電力企業(yè)產(chǎn)生重大的影響。因此，在配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅需要深入研究分析配電網(wǎng)大量歷史的、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，還要對(duì)配電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展情況有全新的認(rèn)識(shí)，以及做合理的預(yù)測(cè)分析。

1.配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的概述

1.1配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本要求

由于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)手段，僅依靠人力或者借助簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助軟件，這就使得設(shè)計(jì)過(guò)程不僅費(fèi)時(shí)而且費(fèi)力，導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計(jì)的結(jié)果并不能令人滿(mǎn)意，并且設(shè)計(jì)方案很難做到優(yōu)化，并不符合我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸進(jìn)步，在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用具有強(qiáng)大功能的GIS系統(tǒng)，將會(huì)在很大程度上解決規(guī)劃數(shù)據(jù)管理繁瑣的難題。電力企業(yè)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要目的是以最合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，從而可以得到規(guī)劃最優(yōu)的工程項(xiàng)目投資決策方案。研究發(fā)現(xiàn)，電力企業(yè)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，有以下幾方面的基本要求：

第一，配電網(wǎng)主要依靠統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、系統(tǒng)平臺(tái)、GIS 數(shù)據(jù)格式共享和開(kāi)發(fā)環(huán)境。

第二，配電網(wǎng)的程序符合C/S 架構(gòu)的各項(xiàng)基本要求，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用層、訪問(wèn)層和展示層等各層中的各項(xiàng)功能均具有良好的可移植性和可擴(kuò)展性，各層之間的功能界定層次清楚，功能分配準(zhǔn)確完善。

第三，代碼完整準(zhǔn)確的定義各項(xiàng)功能之間的接口。

第四，可增加新功能，以及擴(kuò)展原有繁榮功能。

第五，各個(gè)功能模塊之間可以共享各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，做到各個(gè)模塊共享各項(xiàng)數(shù)據(jù)，此外還要確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的完整性、正確性和一致性。

1.2配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，大體包括以下幾方面：

（1）負(fù)荷預(yù)測(cè)，主要有兩個(gè)方面的預(yù)測(cè)，即對(duì)未來(lái)社會(huì)總的用電量的合理預(yù)測(cè)以及對(duì)未來(lái)社會(huì)總的需求量的科學(xué)預(yù)測(cè)。

（2）變電所優(yōu)化，主要是對(duì)變電所的位置及容量做科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足各項(xiàng)約束條件的情況下，對(duì)新建的變電所的位置和容量進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程。

（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃，主要是在對(duì)未來(lái)的用電需求量和電源做合理的預(yù)測(cè)的前提下， 并且要確保規(guī)劃設(shè)計(jì)的投資及運(yùn)行費(fèi)用盡量最少，研究分析確定一個(gè)切實(shí)可行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。

（4）短路容量分析，主要是在對(duì)以下幾方面進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，諸如變壓器的容量、電壓等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)等方面，從而確保各等級(jí)電壓斷路器的開(kāi)斷電流與設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定電流之間相互協(xié)調(diào)。

（5）無(wú)功規(guī)劃，是確定新增無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保它的規(guī)劃時(shí)間、所處位置、設(shè)計(jì)類(lèi)型及容量是否滿(mǎn)足規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本要求。

2.基于GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的基本介紹

2.1 GIS系統(tǒng)的基本概述

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的GIS系統(tǒng)，如圖1所示。從圖中可以看出，GIS系統(tǒng)的核心部分是專(zhuān)家決策模塊，它主要利用相關(guān)的配電網(wǎng)規(guī)劃信息，進(jìn)行研究分析，最后確定一個(gè)科學(xué)、合理、優(yōu)化的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案；知識(shí)庫(kù)中主要存儲(chǔ)有一些難以用數(shù)學(xué)方法描述的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)；專(zhuān)家決策模塊根據(jù)知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)的一些知識(shí)進(jìn)行推理；模型庫(kù)中存儲(chǔ)了各種的模型，如用戶(hù)模型、專(zhuān)用模型等各種模型。

2.2 GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的巨大優(yōu)勢(shì)

（1）規(guī)劃人員憑借GIS系統(tǒng)便捷的查詢(xún)功能和強(qiáng)大的運(yùn)算功能，大大的縮減了工作量，在很大程度上提高了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作效率，縮短了規(guī)劃設(shè)計(jì)的工期。

（2）為了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的結(jié)果更加優(yōu)化合理、更科學(xué)，規(guī)劃的過(guò)程更直接，將一些定性的指標(biāo)進(jìn)行量化處理。

（3）有利于對(duì)配電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的收集保存，可以使配電網(wǎng)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步進(jìn)行滾動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（4）可以更好的使配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案與城市的發(fā)展相協(xié)調(diào)。

3.基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

在基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要包括空間負(fù)荷預(yù)測(cè)、變電所地理位置及容量的選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃等幾個(gè)部分。

3.1空間負(fù)荷預(yù)測(cè)

研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測(cè)是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。

通常在空間負(fù)荷預(yù)測(cè)工作時(shí)，首先將供電區(qū)域按照負(fù)荷性質(zhì)和用地類(lèi)型劃分成一些小區(qū)，然后再對(duì)各個(gè)小區(qū)的負(fù)荷情況做合理的預(yù)測(cè)分析，因此空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的主要工作也就是將總量負(fù)荷合理分配給每個(gè)小區(qū)的過(guò)程。我國(guó)的小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)主要采用從下到上進(jìn)行區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的負(fù)荷密度法，但是該方法的不足之處是取值很大程度上受到了人為主觀因素的影響。分類(lèi)分區(qū)預(yù)測(cè)法彌補(bǔ)了同一負(fù)荷密度產(chǎn)生的誤差，這種預(yù)測(cè)方法計(jì)算量較小、操作方便，但是預(yù)測(cè)結(jié)果存在一定的誤差。

3.2變電所的地理位置及容量?jī)?yōu)化規(guī)劃

在進(jìn)行負(fù)荷空間預(yù)測(cè)之后，各個(gè)小區(qū)的負(fù)荷量基本信息的情況已經(jīng)確定，然后利用GIS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，在規(guī)劃區(qū)域?qū)ψ冸娝娜萘考暗乩砦恢眠M(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而確保了未來(lái)小區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)的需要；同時(shí)在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要確保總投資費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行的費(fèi)用最小，最終制定目標(biāo)年待建變電所的地理位置及容量規(guī)劃方案。

3.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)劃

在空間負(fù)荷預(yù)測(cè)與變電所的地理位置及容量的優(yōu)化規(guī)劃以后，就是對(duì)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在用電負(fù)荷、變電所的地理位置及容量等約束條件下，利用非線(xiàn)性混合整數(shù)原理，建立合理的規(guī)劃模型，對(duì)目標(biāo)年和中間各階段的配電線(xiàn)路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)做合理的優(yōu)化，還要確?？偼顿Y費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行的費(fèi)用最小。

在優(yōu)化規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以后，利用GIS系統(tǒng)，在規(guī)劃區(qū)域的電子地圖上就可以形象地表示各目標(biāo)年度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情況，以及具體的線(xiàn)路基本信息，就可以直觀地知道各階段的網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和分階段目標(biāo)情況。

4.結(jié)束語(yǔ)

由本文可以得知，一個(gè)合理優(yōu)化的配電網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題，利用GIS系統(tǒng)可以很好地解決配電網(wǎng)的各種信息的儲(chǔ)存，大大的縮減了工作量，在很大程度上提高了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作效率，縮短了規(guī)劃設(shè)計(jì)的工期。同時(shí)，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的質(zhì)量將直接影響電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益，其直接影響著每一位用戶(hù)的用電質(zhì)量。因此，在電力企業(yè)的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一個(gè)規(guī)劃合理方案，將對(duì)電力企業(yè)產(chǎn)生重大的影響。 [科]

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