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摘要：在配电网规划中引入GIS系统，可以提供强大的图文查询功能，通过配电网地图和各种电网的各种地理信息，帮助配电网规划设计。一方面能提高配电规划效率，另一方面也有助于管理规划数据，从而更加直观的展现出配电网规划设计过程。为此，本文探讨了配电网规划和设计中对GIS系统的应用，旨在可为业界人士提供更加直观的借鉴和参考，从而为我国未来配电网更好的规划设计贡献自己应有的力量。
关键词：GIS系统；配电网；规划；设计；应用
前言：
在对配电网进行规划时，因其中设计到的问题较为复杂、系统，加之传统的规划技术对当前配电网规划建设需要不能进行良好的满足，所以，将先进的技术引入到配电网规划建设中成为了必然的选择。而将GIS地理信息技术引入配电网规划中，不但可以提升规划效率，同时也可以更为直观的进行规划建设，使规范人员更加方便工作，并使工作更为简单，有助于大幅度提升配电网系统建设的效率和质量，从而为人们的生活和工作提供高质量的电力供应。
1配电网规划设计GIS系统的应用作用
对于电网规划设计中的变电站选址、网架优化、可靠性分析和负荷预测等均是通过GIS系统实现的，有助于电网规划设计的顺利进行。在电网进行的规划设计中引入GIS系统，第一步是将配电系统网络图和地理图实现数字化，并在系统数据库中输入多种有关数据，并在地图上充分展示出配电网当前的基本状况，并结合地图可将供电区域划分成很多个小区，从而对空间负荷状况作进一步的分析、计算，最终可以根据空间负荷预测的最终结果，得到了负荷得分和未来发展趋势。根据电网结构优化、变电所选址和容量优化规划的程序，确定了优化后的电网规划设计方案，并在配电网地理连接图上呈现出了结果方案。
2 GIS 系统在配电网规划设计中的应用瓶颈
2.1 在电网规划工作中推广应用GIS系统仍需时间
当前阶段，纵观电力系统中对GIS系统的推广，可以看出其有着十分广阔的发展前景，结合一些地区的现状，可知，其初期主要侧重于设备的抢修与运行上，设备管理部可将GIS的基本信息同其他设备运行监控系统的信息融合起来，从而实现合理调度，使抢修效率更好。然而，在电网规划专业应用中，这个系统仍处于初期试验阶段，其开发的产品具有显著的地域性特征，仍然在进行推广中，而需要对系统的普通型、复制性加强提升。
2.2 GIS系统创建初期的投入过高
此系统主要依赖于强大的软、硬件作支撑，而只能向国土部门购置完整且精度高的区域地理信息，这就加大了系统前期的投入，从而导致经营效益一般的地方无力承担，而对于经济发达的地方其效果却十分良好，所以还需要对其进行持续的研究和探讨。
2.3积累系统数据的过程较长
对于传统配电网规划而言，其历史基础数据不能对此系统的需要进行充分的满足，如果想使系统规划方案更加降准，则要经过多年的运行从而具体的历史数据进行有效的积累。
3 GIS系统在配电网规划与设计中的应用
3.1电网小区负荷预测中G IS系统在的应用
3.1.1小区负荷预测
空间负荷预测是将总负荷分配到一个小区域的负荷分布预测过程，其目的是对更好的确定未来小区的负荷。结合相关部门提供的城市用地规划，利用GIS系统将供电区域成功划分为多个规划区，并根据总负荷预测结果对规划区负荷情况进行预测。在规划配电网时，最基本的一项工作就是空间负荷预测，同时也是对变电所开关设备装设、路径、位置、容量等，确定决策依据，完成配电网规划。负荷密度法是我国最常用的负荷预测方法之一，该法重点是计算、预测负荷密度，并在荷载密度法中，人为因素会在很大程度上对荷载密度形成直接的影响。对于相同的载荷密度，采用分类分区预测方法简单地修正了误差。所获得的规划结果缺乏准确性，特别是那些刚建的小区，由于历史数据缺乏将使得预测结果出现较大的误差。然而，此种方式没有太大的计算量，很容易操作。而聚类分析法通常会用在新区规划中，此方法以神经网络、模糊算法为核心，充分考虑影响同一荷载形成的各种因素，充分保证规划成果的准确性和细致性。
3.1.2 预测的实现
对于空间负荷预测的数据采集和数据处理而言，地理信息系统为其搭建了良好的平台，大大简化了数据采集的强度。下图1 为在GIS系统中通过负荷密度法进行负荷预测的一种方法。
图 1 G IS 系统下的聚类分析空间负荷预测
第一，根据负荷性质的不同，将其分为工业负荷、商业负荷、农业负荷、住宅负荷等多个类型。利用地理信息系统的功能将规划区划分为多个分区，收集各分区的各种负荷分布状况及相关历史数据。第二，由于受到多中因素影响，因此，即时一种荷载通常也会有不同的情况呈现，当当只使用相同的荷载密度计算时，结果的误差会很大。因此，有必要聚类分析各种负荷相关因素的历史数据，从而对负荷密度值进行精准的确定，然后利用一系列相关算法对小区负荷密度加以计算，从而最终获取小区的负荷值。第三，结合有关城市用地规划的具体规定和相关标准，对小区面积构成开展了深入分析。
3.2变电所选址、容量优化中GIS系统的应用
针对现有负荷已知容量和位置，从而对目标年建设变电站的地理位置、容量进行确定，可从而能够使建设、运行的投资极大降低，并且也会对负荷发展需求进行充分的满足。
结合电压等级，可以将变电所位置、容量优化模型分成中压变电所位置及容量优化模型、高压变电所位置及容量的优化模型两种。以空间负荷预测信息为基础，通过使用GIS系统工程能大范围搜索电子地图，从而实现对目标函数最小的待建变电所位置的确定。因动态性是变电所显著的特性，因此，需要结合目标年负荷状况，通过使用相关算法对变电所最佳容量、最优位置进行预测。可将目标年、基础年间分为许多阶段，在目标年的基础上，对变电站的容量和位置进行了优化，将其作为候选容量和地址，利用相应方式，在基准年和目标年同时满足各阶段负荷时，制定施工方案，最大限度地控制施工和运营投资，变电站规划完成后，可以通过不同的电压等级对变电站的位置进行充分的显示，通过界面窗口可以成功查询到变电站的各种信息。
3.3网络结构优化规划中GIS系统的应用
在各规划年度对配电线路网架结构实施的规划即为网络结构优化规划，高压、低压为其中相中形式，将负荷预测，变电所位置、容量完成和确定作为基础，而进行网络结构优化规划。而其中较为常用的优化模型就是非线性混合整数规划模型，其目标函数的制约因素都包含了：线路的容量限制，变压器，负荷需求，投入费用与损耗费总和最低等，以及配电网功率平衡、放射状条件等。此环节的结构规划主要是基于最优化算法和专家规划的融合而实现的，当完成网络结构优化规划后，在地图上可以直观显示出各规划年度的网络结构、线路回路情况、变电所建设状况、线路类型等，并且网络的扩展也能够在地图上清晰显示。
结束语：
总而言之，以GIS系统为基础的配电网设计方法，具备了较为完善的图文查询功能，在配电图上，设计者可根据配网信息、地理信息对配电网开展设计，并能显著提升设计效率，并且也有助于对数据更好的管理，从而确保设计过程交互性更好，而且且更为直接。所以，将配电网设计中引入GIS，定将会有更多的设计者认可和推崇，相信在未来前景将十分广阔，对我国配电网更好的规划和设计奠定了坚实的基础，同时有利于我国社会的稳定和经济的繁荣发展。
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论文作者:郭艺,邳志旺
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/17
标签：负荷论文; 系统论文; 配电网论文; 变电所论文; 电网论文; 容量论文; 规划设计论文; 《防护工程》2019年第5期论文;