论GIS技术在城市配电网规划辅助决策系统的应用

耿冲

【摘 要】配电网是城市发展的命脉，直接服务于城市居民和企事业单位，城市配电网的规划和城市的发展息息相关。传统的电网辅助规划主要依靠人力计算，存在不精确、不科学、误差较大等问题。本文对GIS系统在电网规划辅助决策系统的应用进行了概述，分析了配电网规划设计的主要内容和基本要求，介绍了基于GIS系统的配电网规划方法，为提升城市电网规划水平提供一些参考。

【关键词】配电网规划设计；GIS系统；

城市配电网的规划是一个大型的系统性工程，覆盖范围大，持续时间长，规划目标多，存在很多的不确定性和制约因素。城市配电网的辅助决策系统十分关键，直接影响规划质量的高低，规划质量将直接影响配电网的投资效益和网络水平，关系到广大用户的用电质量。城市配电网规划决策系统需要以多年的历史数据作为基础依据，并对未来城市的用电需求做出合理预测，在这个基础上进行科学配电规划。传统规划方式，费时费力。GIS系统的飞速发展给配电规划决策带来新的机遇。GIS系统强大的功能，能够大大提高规划效率。

一、GIS系统概述

GIS（地理信息系统）是近些年发展起来的具有交叉性学科优势的一门技术，逐渐的被应用在除地理之外的很多学科上，是一门介于地球科学、空间科学与信息科学等学科之间的交叉学科，该系统的突出优势是以计算机为工具，以地理学等大量的科研领域作为对象，通过计算机技术来获取、显示、分析、处理、管理地理图形及相关属性数据，具有强大的空间分析和图形处理功能。根据系统的这一特性，该系统迅速扩展到其他的地域相关的学科，可以实现了空间数据与属性数据的完美结合。

二、配电网规划

（一）配电网规划的主要内容

城市电网的运行是需要综合考虑各种预案的，在规划阶段就要注意很多可能出现的情况，在电网运行出现问题时能及时的纠正。配电网规划主要包括以下几方面内容：城市的未来总的用电负荷预测；针对不同的地理位置和用电负荷需求，优化变电所的容量，使得优化后的容量可以满足最新的线路容量等约束条件；另外就是整个城市输电网络结构的优化规划，未来城市的用电肯定是逐渐增长的，高效的电网结构可以减少电力的合理损耗，也可以减少相关电力设施的建设成本；最后是需要对短路容量进行规划和分析，是从网络的设计、运行方式、电压等级等各方面进行分析和控制，使设备的动稳定电流以及电压断路器的开断电流得到配合。

（二）配电网规划的目的及基本要求

配电网规划的目的是在投资及运行费用最小的前提下，选择最优方案，建立与城市规划相同步，与环境协调一致的配电网络，以满足其未来负荷增长需要，保证供电质量等基本要求。

三、基于GIS系统的配电网规划方法

GIS城市配电网的规划与设计中，传统的规划方法缺乏一定的精确度，主要依靠人力的主观分析。GIS系统的应用可以直接提升电网规划的科学性和数据的精度，主要涉及到的规划内容有以下几个方面。

（一）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、空间负荷预测是城市电网规划的核心。用电量的分布以及负荷所在区域分布都直接影响城市的电网的输送效率。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，传统的规划方法是使用人为的主观预测小区的负荷密度法，该方法主要是将总量负荷分配给各个小区进行负荷预测。GIS信息系统的应用可以利用计算机考虑多种影响因素，基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法的规划结果具有较高的精度。

2、案例。

GIS系统引入空间负荷预测，可以使用计算机程序结合不同城市的地理区域数据，极大地降低数据收集、分析和处理的难度和工作量。下面举例以GIS系统网络聚类分析方法依据规划预测城市小区的负荷密度。

首先在系统中将用电负荷分类，主要分为居民用电负荷、商业用电负荷、农业用电负荷、工业用电负荷等，其次基于城市地理信息的数据库将城市科学规划为若干小区，收集小区内各类负荷及其相关因素的历史数据和各小区的未来负荷分布数据，最后采用聚类分析法提取分类数据与待测数据的隶属度，最后通过修正量计算，预测小区负荷密度。

（二）變电所的地理位置及容量优化规划

GIS系统在小区负荷密度上的应用会直接影响变电所的地理位置及容量优化规划。不同的变电所位置同样需要考虑地理信息，集合具体的地理信息数据以及小区负荷的预测值最终确定出目标年及中间阶段各年待建变电所的地理位置及容量，同时使配电网投资及运行费用最小。

（三）网络结构优化规划

城市配电网络结构是规划的最后一步，在在完成空间负荷预测和变电所的地理位置及容量优化规划之后，需要综合城市供电的历史数据以及未来的预测数据，优化电网结构。这一步规划的突出特点是不会立即见效，但是对未来城市配电的发展影响十分巨大，直接影响数年乃至更久的城市电网运行情况。科学的电网配电结构既能满足不断增长的电力需求量，又可以提升供电效率，领先于城市发展。

传统的城市配电网络结构优化是通过建立非线性混合整数规划模型，在前几步的规划基础上，规划出目标年和中间各阶段各年度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。GIS系统可以清晰直观的在电子地图上展电网的结构以及具体信息。依托GIS系统，提升配电网络结构优化的科学性，通过计算机模拟，考虑更多的可能的影响参数，提升结构优化的科学性。

四、结束语

城市配电网络辅助决策中应用GIS地理信息系统技术能显著的消除传统的规划方式的主观误差，并且GIS技术中大量的利用计算机系统和地理信息数据库，这都节省了规划人员的时间和精力。大量的地理信息数据是的电网规划和城市电网建设的实际情况结合的更紧密，也提升了规划的科学性和精确度。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，规划结果更科学。

参考文献：

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[2]李勇，刘宁.城市电网规划中若干问题的探讨[J]. 供电企业管理. 2010（06）：91-93.