基于GIS的配电网络规划优化系统的研究

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1、2013年第2期基于GIS的配电网络规划优化系统的研究王耀华，姚雷，陈金木2(1．上海市南电力(集团)有限公司，上海200233；2．上海市电力公司嘉定供电分公司，上海201800)摘要：介绍了地理信息系统和数据挖掘技术在电力系统中的应用，研究了基于地理信息系统的配电网络规划优化系统。研究了基于该优化系统的变电站选址优化规划和网络规划评价。基于GIS的配电网络规划优化系统提高了电网规划的科学性和合理性，为电网建设决策提供了完善的方案支持，是电网规划工作的发展趋势。关键宇：地理信息系统；数据挖掘；电网规划；负荷中心；网络优化中图分类号：TM71

2、5文献标识码：B0引言生产管理系统(PMS)即基于上述平台。该系统覆盖了供电区域内变电站、配电站、线路及线路设随着信息技术在电力系统中的广泛普及，各备的信息，如线路杆塔、导线、变压器、杆刀等，设种类型不一的生产业务系统在企业相继投入使备数据模型包括设备型号、修试时间、额定容量、用，产生了大量不同类型的电子数据，在企业内遮断容量等属性。利用该系统可以了解系统在用部形成了一个庞大、多样的海量数据库。这些海设备的配置情况，对电网运行及规划具有重要的量数据从多个角度刻画了电力系统各种属性，深参考价值【12]。刻描述了电力生产经营的各个环节。1．2空间

3、数据数据库数据结构上海市电力公司下属各供电公司目前广泛随着地理信息技术的发展，空间数据库已经采用了生产管理系统(PMS)、调度监控系统(SCA—逐步取代关系型数据库成为大多数地理信息系DA)及营销管理系统来辅助日常运行维护工作。统的核心存储机构。目前的配电网络规划正向集如何从这些管理系统中充分挖掘有用数据以辅成化、一体化、智能化方向发展『3]。电网规划过程助电网规划决策，对提高区域电网规划合理性及中需依靠大量的设备、负荷、电源等数据来确定投资回报率具有重要意义，是目前研究应用的重最优方案，空间数据库为电网规划提供了完备的点方向。数据支持平台。

4、空间数据库基础数据来源包括PMS、SCADA、SG186、配变实时监i贝0系统等，其数1基于GIS的电网规划空问数据库据真实性及实用性很高。空间数据库首先需要从这些现状数据库中选择性提取数据，并按照空间1．1地理信息系统数据库数据组织形式进行筛选，对不同软件系统地理信息系统(GeographicalInformationSys—下的数据按照一定的物理关系进行关联。tern，GIS)是计算机图形学、计算机地理制图、航空间数据库数据包括区域用户负荷、现状变空摄影测量与遥感、数字图像处理和数据库管理电及线路设备分布、现状设备负荷水平等。其中用技术相

5、结合的产物，它采用地理模型分析方法，电负荷数据来自于SG186系统，现状变电站及线提供多种空间和动态的地理信息的计算机软件路负荷水平来自SCADA系统，变电站及线路地理系统，是一个用于存储、分析、处理和表达地理空分布来自PMS系统，将这些数据与地理信息系统间信息的计算机软件平台，目前上海市电力公司进行组合，形成一个基于GIS的空间数据库。一82一2013年第2期上海电力2基于空间数据挖掘技术的电网规划支类是单源选址问题，一类是多源选址问题。单持系统源选址问题是对于位置已知的若干个现有设施，找出单一的一个新设施的最优地址；多源数据挖掘(Data

6、Mining，DM)，就是从大量、不选址问题是对于已经知道的若干现有设施，找完全、有噪声、模糊、随机的数据中，提取隐含在出两个或更多的新设施的最优地址。单源选址其中、人们事先不知道、但又是潜在有用的信息也可以认为是多源选址的一种特殊情况。利用和知识的过程。数据挖掘不是简单的数据库检GIS空间数据库的地理图形功能及区域内点负索，而是对现有数据的统计、分析、推理和综合，荷信息，可以按照一定的规划模型对规划变电站的站址进行优化。提取有用的信息。空间数据挖掘技术是从空间数据库中提取等负荷矩原则是基于单位电力负荷路径最短目标出发，同时考虑到降低线损，该

7、模型在确有效的、新颖的、潜在有用的知识、空间关系或是非显性存储在空间数据库中的数据，用于理解空定负荷中心的应用较为普遍。设新建变电站的站间数据、发现空间和非空间数据间的关系、构建址坐标是，第个供电点的坐标是，该供电点的有空间知识库、查询优化、空间数据库重组、以简单功负荷是，其中。利用等负荷距原理，选取各负荷精确的方式描述通用特征。从空间数据库中可以点的最大负荷，目标函数可定义为：l发现知识包括：普遍的几何知识、空间分布规律、n—minC=Z只[(u一2+(v．2](1)空间关联规则、空间分类规则等。基于GIS的电其中为各负荷点由该变电站供电而

8、产生的网规划决策系统的空间数据库如图1所示。经济费用，站址规划目标是使经济费用最小。单源选址的的模型求解是一个无约束条件的优化问题。对(1)式求最小值问题，即在用电