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GIS在电网规划中的应用研究综述

​金阳

国网山西省电力公司太原供电公司,山西省太原市,030000

摘要: 近年来,社会进步迅速,我国的基础建设的发展也有了改善。电网规划是电力系统建设必不可少的前期工作,科学合理的电网规划是电力系统安全稳定运行的保证。地理信息系统强大的数据管理和空间分析能力为电网规划提供空间决策支持,有效提高了电网规划工作的科学性与准确性。
关键词: GIS;电网规划;应用研究综述
DOI:10.12721/ccn.2022.157190
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引言

气体绝缘金属封闭开关设备GIS是一种高度集成化开关设备,具有占地面积小、安全可靠性高、日常维护工作量小等优势。近年来,随着城市及工业用电量的增大,对可靠性要求的不断提高、社会发展对资源节约要求的提高及电力市场对降低运行费用要求的提高等方面的原因,变电站中GIS的数量不断增加。根据各电网公司过去十余年中组合电器故障问题分类统计,可将其常见问题分为常规故障和特有故障,其中常规故障以断路器机构故障为主,特有故障以GIS绝缘系统故障、气体泄漏、水分含量高、内部放电及内部元件故障相对集中,下面就几类特有故障进行逐项分析。

1GIS技术在电网规划中的优势

GIS技术以地理空间数据库为基础,以具备地理属性的空间数据为研究核心,将对象的属性与空间位置相结合,为空间决策提供支持。GIS拥有强大的空间数据管理查询与空间分析功能,可以有机结合多个学科,是一个网络化、标准化、空间化的平台。地理信息系统与电网规划的有机结合,为电网规划的空间决策提供技术支持和可视化表达。GIS技术作为近年来迅速发展的一门新型信息技术,在电网规划中具有以下特点:(1)GIS技术具有数据采集管理与存储功能,可结合地理、电力、计算机等领域为电网规划提供数据支持。同时GIS数据库可以实现实时更新,实现电网规划与城市规划及地理环境变化协调一致,特别是面对复杂的气象灾害时,可以实时掌握气象与电网运行数据,有助于管理人员实时掌握电网运行情况,做出判断。(2)GIS技术拥有强大的空间数据查询与空间分析能力,面对复杂的电网架构,可完成电网的空间定位及动态分析,为前期电网规划提供决策支持,有利于科学管理空间能量分布,提高规划效率。(3)GIS技术可以为电网规划工作提供友好的可视化界面并提供各种应用,协助人工进行电网规划工作,对具有空间属性的电力设备空间分布图进行绘制,协助维修人员进行维护与保养,提供工作效率和质量。

2配电网规划管理中GIS技术的应用

2.1配电网空间负荷预测规划中GIS技术的应用

空间负荷预测是配电网规划中的重要一环,需要引起高度重视。其需要全面、详细和准确地了解区域用电情况、负荷性质等信息,并逐步缩小预测区域,进行针对性的空间负荷预测。在实际的配电网空间负荷预测中,最为常用的方法是负荷密度法,其特点是能够有效地控制预测误差。聚类分析法的应用也相当普遍,其能够通过从不同因素角度出发,分析同类负荷受到的影响,从而为配电网的规划提供更加详细、丰富的资料,增强规划的精准度,而且非常适合与GIS技术配合使用。如通过对GIS技术的应用,可以直观、准确地区分不同空间负荷,如居民负荷、工业负荷、农业负荷等,使规划人员能够更加轻松、便捷地获得相关资料、数据,提高其工作效率,减少其工作量。再者,通过GIS技术平台,规划人员还可以对各个规划区域进行更加微观的划分,采集小区中与各类负荷有联系的历史数据,以此作为依据来预测未来的负荷分布情况,计算、修整各个分区的负荷密度,准确计算出总负荷量。

2.2配电网地理位置与容量规划中GIS技术的应用

在基本确定了配电网的各空间负荷之后,便需要进一步分析、判断未来的负荷发展容量需求,使配电网的规划和建设,对未来的社会发展具有适应性。在这些工作中,GIS技术同样可以发挥着突出的作用,如在GIS技术所绘制的地形空间图形之下,结合对空间负荷的预测结果,就能够更加科学、合理地进行备选变电所位置的规划,使配电网不论是从地理环境角度还是从运转负荷角度来讲,都能够得到配电网拓扑结构的优化,控制建设和运行维护的成本,满足生活、生产用电需求。

2.3网络结构优化、短路容量校核与无功规划中GIS技术的应用

如果要在配电网规划中,实现对网络结构的优化,就需要应用到模型库,借助其优势,来建立起相关非线性规划模型,设定规划目标年的高压状态中的网络结构,保证所有的配电网性能需求如变电站的容量、位置,空间负荷,以及投资和运行费用都得到满足。通过GIS技术的有效应用,对规划中各个目标年的短路容量与务工电压进行计算与分析,在短路容量校核系统的帮助下对相关参数进行校正,确保其设备容量与系统需求相适应,并且电能质量能够与标准相符。在确定了各个阶段的规划之后,通过GIS技术的应用,可以相当直观地将网络结构显示出来,同时还可以非常简便地进行相关信息如线路型号、长度投建以及改建年分等查询[4]。这样对配电网的规划以及管理都能够提供更详细的参考、依据支撑。

3优化措施分析

3.1内部放电

(1)严格控制原材料进厂质量,强化入厂检验,保证外购外协件质量,尤其针对壳体及绝缘件的检测,必须按既定测抽样标准和测试程序进行试验,包括壳体探伤、内部粗糙度;绝缘件单件的绝缘、机械及电气性能验证;(2)在装配过程中注重工艺控制,并根据实际情况配置专用工装,提高设备整体质量,包括零部件装配时清理,例如螺栓反复拧处理、内部发黑/磷化螺栓采用酒精清洗,以及装配中采用吸尘器等辅助设施的配备;防止磕碰、断路器/隔离触头安装对中工装;(3)加强产品在仓库、转运及安装过程的防护,避免碰撞损伤;(4)现场安装中采取有效防护措施,创造优质安装环境,确保洁净度。

3.2内部元件故障解决措施

(1)改进设计。完善产品结构设计,提高可靠性,包括内部绝缘裕度、电场分布、绝缘子布置,应尽量垂直安装,以避免GIS元件里的金属微粒、粉末聚集在盆型绝缘子底部;对导体等部件进行倒角圆滑过渡;壳体内部处理工艺要求及设计粗糙度等;(2)严格把控各型元件的产品质量,尤其加强互感器、绝缘子、导体类、壳体类的入厂检验;(3)提高核心部件工艺水平。装配前对于壳体、导体进行打磨,控制尖角、毛刺、磕碰和划伤;采取预装方式,保证内部装配尺寸;确保开关类装配后需充分磨合,开关200次后打开部件进行全面清理;严格控制螺栓类紧固力矩。

结语

电网规划工作与GIS技术的结合,是实现电网规划工作高效性、科学性和实用性的重要手段,并且可以在电网规划阶段充分考虑不同的气象灾害的时空分布,从而提升电网针对气象灾害的远期防御水平。GIS是电力系统的关键设备,其安全稳定运行对于提高干网配网可靠性意义重大,我们需要结合实际情况,在工作中不断总结和反思,提高GIS设备故障分析能力,加强GIS各类问题的解决措施的落地实施,尽可能减少故障出现概率,在设计、生产及现场安装等环节严格控制,做到早发现、早防范,为GIS设备稳定安全运行提供有力保障。

参考文献

[1]陈功,程正逢,姚远,等.基于互联网+GIS及典设库的配电网三维数字化勘测设计[J].电力勘测设计,2020(S1):211-215.

[2]崔志威,白先红,林溪桥,等.基于GIS系统的配电网线路重载、过载位置定位方法研究[J].广西电力,2019,42(3):51-56.

[3]刘玺.基于GIS的配电网自动化实时监控系统的设计研究[J].通讯世界,2019,26(6):203-204.

[4]孔碧光,刘晓欣,杨四华,等.配网GIS系统数据采集影响因素分析及处理措施研究[J].电气时代,2017(5):77-78,82.