耿沖

【摘 要】配電網(wǎng)是城市發(fā)展的命脈，直接服務(wù)于城市居民和企事業(yè)單位，城市配電網(wǎng)的規(guī)劃和城市的發(fā)展息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)輔助規(guī)劃主要依靠人力計(jì)算，存在不精確、不科學(xué)、誤差較大等問(wèn)題。本文對(duì)GIS系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了概述，分析了配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和基本要求，介紹了基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，為提升城市電網(wǎng)規(guī)劃水平提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)；GIS系統(tǒng)；

城市配電網(wǎng)的規(guī)劃是一個(gè)大型的系統(tǒng)性工程，覆蓋范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，規(guī)劃目標(biāo)多，存在很多的不確定性和制約因素。城市配電網(wǎng)的輔助決策系統(tǒng)十分關(guān)鍵，直接影響規(guī)劃質(zhì)量的高低，規(guī)劃質(zhì)量將直接影響配電網(wǎng)的投資效益和網(wǎng)絡(luò)水平，關(guān)系到廣大用戶(hù)的用電質(zhì)量。城市配電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)需要以多年的歷史數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)依據(jù)，并對(duì)未來(lái)城市的用電需求做出合理預(yù)測(cè)，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)配電規(guī)劃。傳統(tǒng)規(guī)劃方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。GIS系統(tǒng)的飛速發(fā)展給配電規(guī)劃決策帶來(lái)新的機(jī)遇。GIS系統(tǒng)強(qiáng)大的功能，能夠大大提高規(guī)劃效率。

一、GIS系統(tǒng)概述

GIS（地理信息系統(tǒng)）是近些年發(fā)展起來(lái)的具有交叉性學(xué)科優(yōu)勢(shì)的一門(mén)技術(shù)，逐漸的被應(yīng)用在除地理之外的很多學(xué)科上，是一門(mén)介于地球科學(xué)、空間科學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科之間的交叉學(xué)科，該系統(tǒng)的突出優(yōu)勢(shì)是以計(jì)算機(jī)為工具，以地理學(xué)等大量的科研領(lǐng)域作為對(duì)象，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)獲取、顯示、分析、處理、管理地理圖形及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，具有強(qiáng)大的空間分析和圖形處理功能。根據(jù)系統(tǒng)的這一特性，該系統(tǒng)迅速擴(kuò)展到其他的地域相關(guān)的學(xué)科，可以實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的完美結(jié)合。

二、配電網(wǎng)規(guī)劃

（一）配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容

城市電網(wǎng)的運(yùn)行是需要綜合考慮各種預(yù)案的，在規(guī)劃階段就要注意很多可能出現(xiàn)的情況，在電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)的糾正。配電網(wǎng)規(guī)劃主要包括以下幾方面內(nèi)容：城市的未來(lái)總的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)；針對(duì)不同的地理位置和用電負(fù)荷需求，優(yōu)化變電所的容量，使得優(yōu)化后的容量可以滿(mǎn)足最新的線路容量等約束條件；另外就是整個(gè)城市輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化規(guī)劃，未來(lái)城市的用電肯定是逐漸增長(zhǎng)的，高效的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以減少電力的合理?yè)p耗，也可以減少相關(guān)電力設(shè)施的建設(shè)成本；最后是需要對(duì)短路容量進(jìn)行規(guī)劃和分析，是從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行方式、電壓等級(jí)等各方面進(jìn)行分析和控制，使設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定電流以及電壓斷路器的開(kāi)斷電流得到配合。

（二）配電網(wǎng)規(guī)劃的目的及基本要求

配電網(wǎng)規(guī)劃的目的是在投資及運(yùn)行費(fèi)用最小的前提下，選擇最優(yōu)方案，建立與城市規(guī)劃相同步，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的配電網(wǎng)絡(luò)，以滿(mǎn)足其未來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)需要，保證供電質(zhì)量等基本要求。

三、基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

GIS城市配電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的規(guī)劃方法缺乏一定的精確度，主要依靠人力的主觀分析。GIS系統(tǒng)的應(yīng)用可以直接提升電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和數(shù)據(jù)的精度，主要涉及到的規(guī)劃內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。

（一）空間負(fù)荷預(yù)測(cè)

空間負(fù)荷預(yù)測(cè)是配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，主要包括總電量和分類(lèi)電量預(yù)測(cè)、總負(fù)荷和分類(lèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)、負(fù)荷分布預(yù)測(cè)。

1、空間負(fù)荷預(yù)測(cè)是城市電網(wǎng)規(guī)劃的核心。用電量的分布以及負(fù)荷所在區(qū)域分布都直接影響城市的電網(wǎng)的輸送效率。通常按用地類(lèi)型和負(fù)荷性質(zhì)將供電區(qū)域劃分為若干個(gè)小區(qū)，再分別對(duì)每個(gè)小區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)的規(guī)劃方法是使用人為的主觀預(yù)測(cè)小區(qū)的負(fù)荷密度法，該方法主要是將總量負(fù)荷分配給各個(gè)小區(qū)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。GIS信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以利用計(jì)算機(jī)考慮多種影響因素，基于模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聚類(lèi)分析方法的規(guī)劃結(jié)果具有較高的精度。

2、案例。

GIS系統(tǒng)引入空間負(fù)荷預(yù)測(cè)，可以使用計(jì)算機(jī)程序結(jié)合不同城市的地理區(qū)域數(shù)據(jù)，極大地降低數(shù)據(jù)收集、分析和處理的難度和工作量。下面舉例以GIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)分析方法依據(jù)規(guī)劃預(yù)測(cè)城市小區(qū)的負(fù)荷密度。

首先在系統(tǒng)中將用電負(fù)荷分類(lèi)，主要分為居民用電負(fù)荷、商業(yè)用電負(fù)荷、農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷、工業(yè)用電負(fù)荷等，其次基于城市地理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)將城市科學(xué)規(guī)劃為若干小區(qū)，收集小區(qū)內(nèi)各類(lèi)負(fù)荷及其相關(guān)因素的歷史數(shù)據(jù)和各小區(qū)的未來(lái)負(fù)荷分布數(shù)據(jù)，最后采用聚類(lèi)分析法提取分類(lèi)數(shù)據(jù)與待測(cè)數(shù)據(jù)的隸屬度，最后通過(guò)修正量計(jì)算，預(yù)測(cè)小區(qū)負(fù)荷密度。

（二）變電所的地理位置及容量?jī)?yōu)化規(guī)劃

GIS系統(tǒng)在小區(qū)負(fù)荷密度上的應(yīng)用會(huì)直接影響變電所的地理位置及容量?jī)?yōu)化規(guī)劃。不同的變電所位置同樣需要考慮地理信息，集合具體的地理信息數(shù)據(jù)以及小區(qū)負(fù)荷的預(yù)測(cè)值最終確定出目標(biāo)年及中間階段各年待建變電所的地理位置及容量，同時(shí)使配電網(wǎng)投資及運(yùn)行費(fèi)用最小。

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

城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是規(guī)劃的最后一步，在在完成空間負(fù)荷預(yù)測(cè)和變電所的地理位置及容量?jī)?yōu)化規(guī)劃之后，需要綜合城市供電的歷史數(shù)據(jù)以及未來(lái)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這一步規(guī)劃的突出特點(diǎn)是不會(huì)立即見(jiàn)效，但是對(duì)未來(lái)城市配電的發(fā)展影響十分巨大，直接影響數(shù)年乃至更久的城市電網(wǎng)運(yùn)行情況?？茖W(xué)的電網(wǎng)配電結(jié)構(gòu)既能滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的電力需求量，又可以提升供電效率，領(lǐng)先于城市發(fā)展。

傳統(tǒng)的城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是通過(guò)建立非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，在前幾步的規(guī)劃基礎(chǔ)上，規(guī)劃出目標(biāo)年和中間各階段各年度高壓和中壓配電線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，同時(shí)力求規(guī)劃水平年各項(xiàng)費(fèi)用之和最小。GIS系統(tǒng)可以清晰直觀的在電子地圖上展電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及具體信息。依托GIS系統(tǒng)，提升配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的科學(xué)性，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，考慮更多的可能的影響參數(shù)，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化的科學(xué)性。

四、結(jié)束語(yǔ)

城市配電網(wǎng)絡(luò)輔助決策中應(yīng)用GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)能顯著的消除傳統(tǒng)的規(guī)劃方式的主觀誤差，并且GIS技術(shù)中大量的利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，這都節(jié)省了規(guī)劃人員的時(shí)間和精力。大量的地理信息數(shù)據(jù)是的電網(wǎng)規(guī)劃和城市電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況結(jié)合的更緊密，也提升了規(guī)劃的科學(xué)性和精確度。配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作，利用GIS系統(tǒng)強(qiáng)大的功能，能夠大大提高規(guī)劃人員的效率，規(guī)劃結(jié)果更科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]林志煌.GIS在城市電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用[J]. 電力需求管理.2012（04）：87-88.

[2]李勇，劉寧.城市電網(wǎng)規(guī)劃中若干問(wèn)題的探討[J]. 供電企業(yè)管理. 2010（06）：91-93.