GIS在电网规划中的应用

杨 鹏

（广东电网有限责任公司茂名供电局，广东 茂名 525000）

0 引 言

目前，我国电网规划覆盖面积广泛。在规划过程中，地理信息对电网建设具有重要的作用，但传统的地理信息规划方法具有很大的局限性。GIS系统可以在地理空间数据的处理方面进行可视化、形象化的管理，提高电网规划的信息化程度，促进GIS技术在电网规划方面的广泛应用。

1 电网规划的要求和特点

1.1 电网规划具有明显的区域性

电网规划往往需要结合当地特性进行考虑，其工作具有鲜明的区域性特征，需要借助GIS系统进行区域性规划。GIS系统可以将电网规划信息图形化，使获取电网规划所需要的地域性信息更加方便。

1.2 电网规划系统是开放的系统

电网规划涉及到多个部门，其中包括多个分支和循环，在电网规划设计过程中需要采取相对开放的系统，通过平台协同合作获得其扩展性和兼容性[1]。

1.3 电网规划要有科学的数据支持

GIS系统是数据密集型系统，而电网规划的设计离不开数据模块管理。电网规划需要对多种类型的数据进行合理分组，并对系统中的空间地理数据信息、电网信息、系统工程信息及管理信息按照不同阶段进行分类，以便为电网规划工作者提供更多有效的数据支持。

1.4 电网规划需要强大的查询能力

电网建设在规划过程中离不开软件系统强大的查询方式和高效的查询功能。在规划过程中应用GIS系统，可以为电网规划提供可视化记录，使得电网规划需要的数据查询变得更加便利。

1.5 电网规划需要提供统计分析功能

电网规划是一个复杂的系统，涉及庞大的信息整合，需要对大量负荷、电量等数据进行处理，因此对统计分析功能要求较高，以便与电网规划的规模结构结合，并作出正确的决策。

2 GIS系统在电网规划应用中的优势

GIS系统自身具备强大的运算和可视化图文对照功能，可以有效减轻规划人员的工作量，从而提高工作效率。GIS系统通过量化定性指标，实现规划数据的直接性，提升决策的科学性[2]。同时，GIS系统数据库可以实时更新，实现电网规划滚动规划，即时更新系统数据库内的数据，将电网规划与城市规划同步，并与周边环境变化协调一致。

3 GIS系统的主要应用

3.1 系统功能结构设计

GIS系统在电网规划系统时提供技术开发支持，通过层次化的软件和体系结构来实现功能分割和保护，降低系统的复杂性，提高规划效率。在实际的电网规划环境中，GIS系统可以为用户提供友好的图形化界面和全新设计，并提供各种应用，如地理信息的查询和浏览、分析管理、数据管理以及整个系统的数据支持客户端和核心功能模块等[3]。

3.2 电网相关属性和电网结构图管理

在电网信息数据中，地理信息相关的行政区划，如公路、桥梁等，都可以在系统中展示，其中发电厂和变电站由点表示，电网线路由线表示。设置电网要素属性信息可以及时方便地查询、浏览、编辑及删除数据信息，并存储在地理信息数据库中，实现数据和相关属性的有效管理。

3.3 电网的数据图层管理

电网图层管理是通过系统图层数据索引，实现地理信息图层的版本管理，每一图层都包括一种类型的空间地理数据，可以表达一组独立的地理信息数据。在电网规划过程中，数据图层管理可以将多种电网信息图层合理组织起来，实现系统的可用性和有效性。

3.4 系统可视化支持

在系统录入模式中，通过输入绝对坐标模式并提供窗口界面、以人工交互方式录入空间信息和电网属性信息，再通过专门接口将测绘数据导入系统。在规划过程中可以在地图上描绘点线等，使电网接线更加直观和方便，也更加适用于电网线路的选择，便于判断电网规划的合理性，从而做出良好的决策，增强了系统的实用性。

4 GIS系统应用下的电网规划方法

4.1 空间负荷预测

空间负荷预测主要包括对总电量、总负荷及负荷分布的预测，是电网规划的基础操作。空间负荷预测一般按照电网用地和负荷数据将电网所在区域划分为若干个区域，再对每个区域的负荷进行预测，从上到下，重点预测负荷密度。分区预测法容易受到人为主观因素的影响，通过GIS系统来修正人为影响下的误差，操作简单，计算量小，但结果比较粗糙。模糊算法和聚类分析算法，可以更好地考虑到不同因素，精确度比较高，在缺乏历史数据的电网规划区域比较实用[4]。

GIS系统中的空间负荷预测系统可以有效减少电网规划数据收集的工作量，减轻数据分析处理任务量，可以将负荷密度按照使用方式分为商业区、城市居民区、农村、工业区、公共服务区及其他。利用GIS功能可以将区域规划分为多个小分区，并收集历史数据的各种分布情况，对收集到的数据进行分析处理，参照规划部门所提供的信息数据，通过修正即可求得相应的分区负荷密度。

4.2 变电站地理位置规划

经过负荷空间预测后，在各区域负荷合理分配的基础上，GIS系统可以对变电站的地理位置规划进行优化。根据变电站优化后的地理位置和电容量，可有效降低电网投资和运行费用。根据空间负荷预测结果利用GIS系统在规划区域搜索出所有可能的地理位置，进行实地信息核实，得出最优的变电站地址。考虑到电网规划和设计的动态属性，可以先规划目标年内的变电站，满足目前的需要；根据负荷增长再规划总投资和运行成本，从而优化投资，过渡到电网能满足负荷增长需求的情况下，实现投资效益的最大化。

4.3 电网结构的优化和短路容量的校对

电力网络结构规划的优化是通过建立非线性混合整数模型，在区域内负荷、变电站位置及线路容量限制等诸多条件的约束下，规划出目标年和多年间电网线路网架结构，以求规划中的各项费用达到最小。在网络结构优化及规划结束后，利用系统分析软件对目标和目标年的网络进行短路容量和无功电压的计算分析，技术参数要满足现有设备的容量，满足系统需要，保证输电质量满足各项规定。在完成规划各阶段的工作任务后，工作人员可以依托GIS系统，在地图上实现规划网络结构和具体的线路信息可视性，可在地图上直观地看到电网网络的扩展和分阶段的目标[5]。

4.4 地形数据导入

电网规划应用GIS系统的关键是导入当地地形数据。GIS系统可以顺利地导入地形数据地图，从而在区域内建立准确、稳定、便捷的地形数据库。GIS系统可以顺利导入手机地图，经过软件处理后，得到电网在区域内的数据关系，从而实现电网规划的优化工作。

4.5 地理接线图的设计规划

GIS系统可以做到在图形界面下的地理接线图设计，通过提供设计平台内置电力系统图形模板，有效提高电网规划的便捷性。地理接线图设计规划中综合各类地理信息环境数据和电网数据，可以结合各级规划，避开生态红线等敏感区域，进行合理的空间布点，提前谋划变电站选址，并对变电站用地进行预控，避免发生规划上的矛盾；也可以结合城乡规划，优先选择政府已规划好的工业用地，必要时可以借助旧城改造时机，采取与其他建筑物合建的方式，使变电站规划选址与城乡发展更加协调和谐。对于电力线路走廊，则可以充分考虑现有的市政道路和路网发展规划，提前预控好空间走廊，避免后期线路建设时发生大量拆迁行为，或与其他管线规划产生冲突。

5 结 论

GIS系统具有完善的性能和强大的计算能力，应用于电网规划中能有效减轻规划工作者的工作量，提高规划工作质量和效率，并在现代信息技术条件下实现电网规划的科学化和便捷化，使得规划过程更加具备交互性。GIS系统与电网规划区域内的地理信息进行有效结合，参与电网规划各个环节，促进电网规划优化设计，为电网规划提供更加科学、合理和简便的途径，为GIS系统在电网领域的扩展使用提供了极有意义的参考价值。