摘要：随着科学与时代的发展，将GIS系统应用于配电网络规划工作，利用GIS系统强大的功能，能够大大提高规划人员的效率，使得规划方案更灵活，规划结果更科学。本文就对GIS系统在配电网规划设计中的应用有关问题进行分析，可供参考。
关键词：GIS系统；配电网；规划设计；应用
1配电网规划设计的概述
1.1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，即对未来用电量和需求量的预测。
（2）变电站优化，主要是对变电站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，对新建的变电站的位置和容量进行优化规划设计过程。
（3）网络结构的优化规划，是在满足未来负荷需求、运行要求等约束条件的前提下，选择和确定最优的网络建设方案，使得投资限额下投资及运行损耗费用最少。
（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，是指对新增无功补偿进行规划，以确定设备的类型、容量、投入时间和最佳位置。
1.2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。
2基于GIS的配电网规划智能决策支持系统
基于GIS的配电网规划智能决策系统的结构图如图1所示。专家决策模块是智能决策支持系统的核心部分，它通过利用与配电网规划相关的各种信息，进行综合分析决策后的配电网规划最佳方案,知识库中存储有与配电网规划相关的一些难以用数学方法描述的人的知识和经验,专家决策模块利用知识库里的知识进行推理判断,模型库中有以标准形式存储的通用模型)专用模型和用户模型等各种模型。方法库存储有解决配电网规划问题所需的数学和运筹学方法。
图1 基于GIS的配电网规划智能决策系统的结构图
3基于GIS系统的配电网规划方法
3.1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）空间负荷预测通常按用地类型和负荷性质将供电区域划分为若干个小区，再分别对每个小区的负荷进行预测，该方法依据规划部门的区域发展规划从下到上进行，重点是对负荷密度的预测，不足是取值容易受人为主观因素影响。分类分区预测法通过修正来弥补采用同一负荷密度所带来的误差，该方法操作简单，计算量小，但结果不够细致，比较粗略。基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法，则能够较好地考虑不同因素对同一类负荷的影响，其规划结果具有较高的精度，在缺乏历史数据的新建小区尤为适用。
（2）基于GIS的预测方法的例子。GIS系统所引进的GIS空间负荷预测系统，可以大大减少数据收集，分析和处理的难度和工作量。以基于GIS系统的负荷密度法为例。首先，将可将负荷分为商业负荷、城市居民负荷、农村负荷、工业负荷、城市公共负荷和其他负荷。然后利用GIS系统的功能，将规划区域划分为为多个小分区，并全面收集各分区内各种负荷的历史数据和未来的分布情况。其后对收集到的数据按照分类进行分析，并参照地方规划部门提供的用地规划来提取数据，最后通过修正量计算，求得相应的分区负荷密度。
3.2变电站的地理位置及容量优化规划
在进行过负荷空间预测，己知各小区负荷值及分布的基础上，为满足未来负荷发展的需要，就需要利用GIS系统，进行变电站的地理位置及容量优化规划。最终确定出目标年及中间阶段各年待建变电站的地理位置及容量，同时使配电网投资及运行费用最小。为此，需要根据空间负荷预测结果，利用GIS系统与电子地图，在规划区内搜索所有可能的地理位置备选，然后进行实地信息核实，最后选择出最优的变电站站址。考虑到配电网规划和设计的多级和动态特性，可以先计算规划目标年进行变电站站址选择，以满足目标年用电需求。再根据负荷增长情况、总投资和运行成本限制分阶段投入建设，以达到各过渡年配电网均能满足负荷增长需求的情况下实现投资边际效益最大化。
3.3网络结构优化、短路容量校核及无功规划
在完成空间负荷预测和变电站的地理位置及容量优化规划这两个步骤的基础上，紧接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、变电站的地理位置及容量、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过渡各年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，利用系统分析软件对规划各目标年的网络进行短路容量和无功电压计算分析，校核系统的技术参数，确定现有设备容量能够满足系统需要，电能质量能够满足现行各项规定。在完成规划各阶段的工作任务后，设计规划人员就可以依托GIS系统，在电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、所属变电站等），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。
4结语
建设基于配电GIS的配电网规划平台,为配电网规划提供丰富的数据信息、各类应用模型,从而提高规划的科学性、合理性,通过可视化操作和便捷的规划工具,大大提高规划人员的工作效率。
参考文献
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[2]段学云,林小柏,甘剑平.GIS技术在构建电网三维规划设计系统中的应用[J].低碳世界,2015.
[3]李智韬.配电网地理信息系统的结构设计分析和描述[J].城市建设理论研究（电子版）,2015.
作者介绍
陈茜（1984.01.29-）；女；石家庄；汉；本科；工程师；技经管理；配电网规划设计技术；国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司。
张雅培（1986.12.01-）；女；石家庄；汉；本科；工程师；变电评审管理；配电网规划设计技术；国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司。
论文作者:陈茜,张雅培
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：负荷论文; 配电网论文; 规划设计论文; 系统论文; 变电站论文; 容量论文; 石家庄论文; 《电力设备》2019年第16期论文;