吳迪 王宏 楊旭

摘要：本文在分析了配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容、方法并詳細(xì)討論了基于用地仿真的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上提出了基于GIS的配電網(wǎng)自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)要分析了各個(gè)子系統(tǒng)的功能。對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃方法的發(fā)展方向提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃;地理信息系統(tǒng);空間負(fù)荷預(yù)測(cè);用地仿真法

引言

近年來(lái)，在電力供應(yīng)日趨緊張的背景下，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展很快，各地不斷投入的電源建設(shè)對(duì)輸配電領(lǐng)域提出了更高的要求，因此有必要尋求更有效的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。實(shí)際的配電網(wǎng)規(guī)劃是極為復(fù)雜的工程問(wèn)題，需要考慮的因素很多[1]，如果僅靠人工或借助于簡(jiǎn)單的CAD制圖工具來(lái)完成，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且要在眾多可選設(shè)計(jì)方案中，兼顧各方面的制約因素，很難找出一個(gè)最優(yōu)方案。本文將著重介紹一種用于電力系統(tǒng)的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，并給出具體的預(yù)測(cè)步驟。

1.空間負(fù)荷預(yù)測(cè)

配電網(wǎng)規(guī)劃要求負(fù)荷預(yù)測(cè)不僅能預(yù)測(cè)負(fù)荷的量，而且要預(yù)測(cè)未來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)的位置?？臻g負(fù)荷預(yù)測(cè)正是針對(duì)配電規(guī)劃這一特定需求而產(chǎn)生的。它又稱(chēng)小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)，將供電區(qū)域分成若干小區(qū)，再預(yù)測(cè)每個(gè)小區(qū)的負(fù)荷。目前應(yīng)用最廣的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法是用地仿真法。用地仿真法是一種自上而下的預(yù)測(cè)方法，它通過(guò)建立用地仿真模型來(lái)模擬小區(qū)的未來(lái)發(fā)展情況，最終將系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果分配到每個(gè)小區(qū)。用地仿真法具有較高的精度，尤其適用于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，但它需要大量的空間數(shù)據(jù)，這也是以前仿真法沒(méi)有得到很好利用的原因。

1.1 用地仿真原理

由于電力系統(tǒng)總量負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法很多，精度也比較好，因此空間負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)該直接利用總量預(yù)測(cè)結(jié)果，在此基礎(chǔ)上將總量負(fù)荷預(yù)測(cè)分配到各供電小區(qū)，從而預(yù)測(cè)出未來(lái)配電網(wǎng)的負(fù)荷空間分布。

用戶(hù)可以按照用地特性和用電特性分成若干類(lèi)，稱(chēng)為用地類(lèi)型。不同用地類(lèi)型的用電特性由負(fù)荷密度曲線(xiàn)給出。因此，空間負(fù)荷預(yù)測(cè)可以轉(zhuǎn)化為土地分布預(yù)測(cè)，只要預(yù)測(cè)出了各用地類(lèi)型的空間分布，簡(jiǎn)單的負(fù)荷疊加運(yùn)算就可以求出負(fù)荷的空間分布。這個(gè)求解用地空間分布的過(guò)程就稱(chēng)為用地仿真過(guò)程。

1.2 具體預(yù)測(cè)步驟

1.2.1準(zhǔn)備負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，環(huán)境歷史數(shù)據(jù)和城市規(guī)劃方案，可從GIS中提取;

1.2.2進(jìn)行總量負(fù)荷預(yù)測(cè);

1.2.3根據(jù)不同的用電特性和用地特性將電力用戶(hù)分成若干類(lèi)型（如：工業(yè)，商業(yè)，居民，市政和學(xué)校）;

1.2.4將待預(yù)測(cè)區(qū)域劃分成若干小區(qū)，一般是大小一致的方格;

1.2.5進(jìn)行終端用電預(yù)測(cè)，目的是預(yù)測(cè)各類(lèi)用戶(hù)未來(lái)用電特性，特別是典型負(fù)荷曲線(xiàn)的變化。方法是采用負(fù)荷曲線(xiàn)疊加：對(duì)用地類(lèi)型進(jìn)一步細(xì)分，從下至上進(jìn)行疊加，就可以求出未來(lái)各用地類(lèi)型的典型負(fù)荷密度曲線(xiàn);

1.2.6進(jìn)行分類(lèi)土地預(yù)測(cè)。目的是確定未來(lái)年份內(nèi)各用地類(lèi)型的土地增長(zhǎng)量。利用社會(huì)各行業(yè)間固有的比例關(guān)系，從總量負(fù)荷預(yù)測(cè)中推導(dǎo)出分類(lèi)預(yù)測(cè)負(fù)荷，然后利用典型負(fù)荷密度曲線(xiàn)計(jì)算出各用地類(lèi)型的預(yù)測(cè)面積。

2.基于GIS的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

用GIS對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，規(guī)劃人員首先應(yīng)將地理圖和配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖數(shù)字化，并將地理元件和網(wǎng)絡(luò)的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù);然后在地圖上將供電區(qū)域分成網(wǎng)格，調(diào)用空間負(fù)荷預(yù)測(cè)程序預(yù)測(cè)后，得到負(fù)荷分布圖及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì);最后調(diào)用網(wǎng)架規(guī)劃程序，得到最優(yōu)網(wǎng)架規(guī)劃方案，并將規(guī)劃結(jié)果顯示在配電網(wǎng)絡(luò)地理接線(xiàn)圖上[4]。

電網(wǎng)規(guī)劃的方法有很多，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、遺傳算法、蟻群算法、禁忌搜索法等等都可以對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃分析。其中遺傳算法應(yīng)用較廣，但是遺傳算法有著運(yùn)算速度較慢和容易陷入局部最優(yōu)解的缺點(diǎn)?？紤]到禁忌算法的高效性和全局尋優(yōu)能力，可以將遺傳算法和禁忌算法結(jié)合使用。根據(jù)配電網(wǎng)的特性，運(yùn)用網(wǎng)格法將待規(guī)劃區(qū)域劃分為若干方格，調(diào)用空間負(fù)荷預(yù)測(cè)程序預(yù)測(cè)出負(fù)荷分布后，調(diào)用禁忌遺傳算法規(guī)劃出最優(yōu)網(wǎng)架方案。

3.基于GIS的配電網(wǎng)自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)以GIS為平臺(tái)，采用C/S體系結(jié)構(gòu)。將規(guī)劃數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在服務(wù)器上。同時(shí)，規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIS（用戶(hù)信息系統(tǒng)） 和SCADA等系統(tǒng)相連。負(fù)荷測(cè)量數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從SCADA獲取，而用于負(fù)荷分析和估計(jì)所需的用戶(hù)的用電量和用電特性等信息則可以從CIS獲取，規(guī)劃數(shù)據(jù)從GIS系統(tǒng)中自動(dòng)提取[5]?？蛻?hù)端包括三個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)：負(fù)荷分析子系統(tǒng)、饋線(xiàn)分析子系統(tǒng)和優(yōu)化規(guī)劃子系統(tǒng)。

4.結(jié)論

配電網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題，涉及的因素多，需要的數(shù)據(jù)量大，各子系統(tǒng)相互影響制約，有必要對(duì)其組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立統(tǒng)一的總體設(shè)計(jì)架構(gòu)。本文在分析了配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容、方法并詳細(xì)討論了空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上提出了基于GIS系統(tǒng)的配電網(wǎng)自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)要分析了各子系統(tǒng)的功能。

配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)不僅需要大量的空間信息，而且待決策的變量大部分與空間有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)中將配電規(guī)劃系統(tǒng)建立在GIS平臺(tái)上，由GIS平臺(tái)提供良好的人機(jī)接口和空間分析能力，從而提高了配電網(wǎng)規(guī)劃工作的質(zhì)量，使規(guī)劃時(shí)間大大縮短，減輕了規(guī)劃人員的計(jì)算、分析和繪圖的負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊麗徙.GIS與模糊模式識(shí)別理論在變電站選址中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動(dòng)化化，2003.27 （18）87一89.

[2]王天華.配電規(guī)劃系統(tǒng)的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)Gsi平臺(tái)與總體設(shè)計(jì)框.電網(wǎng)技術(shù)，1998.22（12）： 6-10

[3]孫才新.電力地理信息系統(tǒng)及其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用tMI.北京：科學(xué)出版社，2003.

[4]方興配電網(wǎng)規(guī)劃研究述評(píng).電力自動(dòng)化設(shè)備，2003.23（：5）71一74.

[5]張憲，苑津莎.基于GSI的配電網(wǎng)自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì).儀器儀表用戶(hù)，2005.12（5）：30 -32.

作者簡(jiǎn)介：

吳迪（1983-）男，漢族，工程碩士研究生，河北廊坊人，廊坊供電公司工作，工程師，從事繼電保護(hù)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工作。