配电网规划设计中GIS系统的应用
【摘 要】配电网在电力企业中有极其重要的作用，其作为直接服务于广大电力消费者的基础设施，其规划设计的是否合理优化，在电力企业中的作用是非常重要的。本文主要对GIS系统在配电网规划设计中的应用及利用GIS系统的巨大优势进行了简单的概述，并分析了配电网的主要内容及基本要求以，同时还对基于GIS系统的配电网的规划方法。基于强大功能的GIS系统进行规划设计配电网，必将使配电网的规划方案显得更优化，规划结果更合理、更优化。
【关键词】配电网规划；合理优化；GIS系统
0.引言
配电网的规划设计是一个复杂的系统优化问题，具有多目标、大规模性、非线性、不确定性因素多和涉及的技术领域广等特点。因此，配电网规划设计的质量优良，将直接影响电力企业的经营效益，同时也对配电网的投资效益和网络水平将产生重大的影响，其直接影响着每一位用户的用电质量。因此，在电力企业的配电网的规划设计中，一个合理的、先进的、有效的规划方案，将对电力企业产生重大的影响。因此，在配电网的规划设计过程中，不仅需要深入研究
分析配电网大量历史的、现有的数据，还要对配电网未来的发展情况有全新的认识，以及做合理的预测分析。
1.配电网规划设计的概述
1.1配电网规划设计的基本要求
由于传统的配电网规划设计手段，仅依靠人力或者借助简单的计算机辅助软件，这就使得设计过程不仅费时而且费力，导致规划设计的结果并不能令人满意，并且设计方案很难做到优化，并不符合我国社会主义经济发展的需求。随着科学技术的逐渐进步，在配电网络规划设计时应用具有强大功能的GIS系统，将会在很大程度上解决规划数据管理繁琐的难题。电力企业配电网规划设计的主要目的是以最合理优化的设计方法，从而可以得到规划最优的工程项目投资决策方案。研究发现，电力企业在配电网规划设计中，有以下几方面的基本要求：
第一，配电网主要依靠统一的数据库系统、系统平台、GIS 数据格式共享和开发环境。
第二，配电网的程序符合C/S 架构的各项基本要求，配电网数据中的应用层、访问层和展示层等各层中的各项功能均具有良好的可移植性和可扩展性，各层之间的功能界定层次清楚，
功能分配准确完善。
第三，代码完整准确的定义各项功能之间的接口。
第四，可增加新功能，以及扩展原有繁荣功能。
第五，各个功能模块之间可以共享各项基础数据，做到各个模块共享各项数据，此外还要确保各项数据的完整性、正确性和一致性。
1.2配电网规划的主要内容
配电网规划设计的主要内容，大体包括以下几方面：
（1）负荷预测，主要有两个方面的预测，即对未来社会总的用电量的合理预测以及对未来社会总的需求量的科学预测。
（2）变电所优化，主要是对变电所的位置及容量做科学合理的规划设计，在满足各项约束条件的情况下，对新建的变电所的位置和容量进行优化规划设计过程。
（3）网络结构，对配电网网络结构的优化规划，主要是在对未来的用电需求量和电源做合理的预测的前提下， 并且要确保规划设计的投资及运行费用尽量最少，研究分析确定一个切实可行的网络设计方案。
（4）短路容量分析，主要是在对以下几方面进行控制的基础上，诸如变压器的容量、电压等级、网络的设计等方面，从而确保各等级电压断路器的开断电流与设备的动稳定电流之间相互协调。
（5）无功规划，是确定新增无功补偿设备进行规划设计，确保它的规划时间、所处位置、设计类型及容量是否满足规划设计的基本要求。
2.基于GIS系统在配电网中应用的基本介绍
2.1 GIS系统的基本概述
配电网规划设计中的GIS系统，如图1所示。从图中可以看出，GIS系统的核心部分是专家决策模块，它主要利用相关的配电网规划信息，进行研究分析，最后确定一个科学、合理、优化的配电网规划设计方案；知识库中主要存储有一些难以用数学方法描述的经验知识；专家
决策模块根据知识库存储的一些知识进行推理；模型库中存储了各种的模型，如用户模型、专用模型等各种模型。
2.2 GIS系统在配电网规划设计中的巨大优势
（1）规划人员凭借GIS系统便捷的查询功能和强大的运算功能，大大的缩减了工作量，在很大程度上提高了配电网规划设计的工作效率，缩短了规划设计的工期。
（2）为了配电网规划设计的结果更加优化合理、更科学，规划的过程更直接，将一些定性的指标进行量化处理。
（3）有利于对配电网的相关数据的收集保存，可以使配电网随着社会经济的进步进行滚动规划设计。
（4）可以更好的使配电网规划设计方案与城市的发展相协调。
3.基于GIS系统的配电网规划方法
在基于GIS系统的配电网的规划设计过程中，主要包括空间负荷预测、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。
3.1空间负荷预测
研究发现，进行空间负荷预测是配电网规划设计的基础工作。
通常在空间负荷预测工作时，首先将供电区域按照负荷性质和用地类型划分成一些小区，然后再对各个小区的负荷情况做合理的预测分析，因此空间负荷预测的主要工作也就是将总量负荷合理分配给每个小区的过程。我国的小区负荷预测主要采用从下到上进行区域发展规划的负荷密度法，但是该方法的不足之处是取值很大程度上受到了人为主观因素的影响。分类分区预测法弥补了同一负荷密度产生的误差，这种预测方法计算量较小、操作方便，但是预测结果存在一定的误差。
3.2变电所的地理位置及容量优化规划
在进行负荷空间预测之后，各个小区的负荷量基本信息的情况已经确定，然后利用GIS系统的强大功能，在规划区域对变电所的容量及地理位置进行合理的优化设计，从而确保了未来小区负荷增长的需要；同时在规划设计过程中，还要确保总投资费用和设备运行的费用最小，
最终制定目标年待建变电所的地理位置及容量规划方案。
3.3网络结构优化规划
在空间负荷预测与变电所的地理位置及容量的优化规划以后，就是对配电网的网络结构进行优化设计。在用电负荷、变电所的地理位置及容量等约束条件下，利用非线性混合整数原理，建立合理的规划模型，对目标年和中间各阶段的配电线路网架结构做合理的优化，还要确保总投资费用和设备运行的费用最小。
在优化规划网络结构以后，利用GIS系统，在规划区域的电子地图上就可以形象地表示各目标年度的网络结构情况，以及具体的线路基本信息，就可以直观地知道各阶段的网络的扩展和分阶段目标情况。
4.结束语
由本文可以得知，一个合理优化的配电网规划是一个复杂的系统优化问题，利用GIS系统可以很好地解决配电网的各种信息的储存，大大的缩减了工作量，在很大程度上提高了配电网规划设计的工作效率，缩短了规划设计的工期。同时，配电网规划设计的质量将直接影响电
力企业的经营效益，其直接影响着每一位用户的用电质量。因此，在电力企业的配电网的规划设计中，一个规划合理方案，将对电力企业产生重大的影响。 [科]
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