农村电力需求综合评价和基于地理信息系统的电网规划系统研究

摘要

农村电网规划是农村电网发展的“龙头”。农村电网规划通过研究农村电网整体，分析农村电网动态，研究农村电力需求变化规律，优化农村电网结构，提高农村电网供电可靠性，使农村电网具有充分的供电能力，以满足农村电力需求增长的需要，使农村电网的容量之间、有功功率和无功功率之间的比例趋于协调，成为供、用电指标先进的电网，并使其成为设备得到更新、结构完善合理、技术水平先进的电网。
　　 农村电网规划主要包括几个相互联系的部分：农村电网现状评估与分析、电力需求预测(包括空间负荷预测)、电力电量平衡、高压电网规划、中低压配电网规划、无功优化规划和配电自动化规划。农村电力需求评价和负荷预测结果是农村电网规划的依据，开展电力需求评价和负荷预测研究具有重要的现实意义，对于我国这样经济快速增长的国家来说，更是如此。
　　 为了提高农村电网规划工作的科学性、规范性和工作效率，农村电网规划工作的信息化成为了该领域的发展方向，其主要内容就是要建设基于GIS的农村电网规划系统。
　　 本论文在开展农村电力需求综合评价和建设基于GIS的农村电网规划系统方面，针对存在的问题，主要从以下几个方面开展了研究，取得的主要成果和结论有：
　　 (1)农村电力需求受到政治、社会、经济、环境、科技等不同因素的影响，这些因素彼此关系复杂。本文利用层次分析法等方法对农村电力需求开展了定量的综合分析研究，首次得到了影响农村电力需求的三层递阶层次结构模型。经过分析，认为：在影响总目标的各条途径中，经济发展的权重为0.491，最为重要，说明经济发展与农村电力需求具有较强的相关性：在各项措施中，产业结构、气温、企业景气指数、节能降耗、宏观调控五条的权重分别为0.104、0.08、0.068、0.066、0.066，分列前五位，是影响农村电力需求的主要因素，这些因素除气温外都与国家的经济政策和经济运行情况密切相关，说明在当前要研究农村电力需求，首先要研究经济政策和经济运行情况；值得注意的是在各项措施中，电价、GDP、人均收入等权重分别为0.049、0.033、0.013，在全部26项措施中，仅分别列第9、13、23位，说明在当前调整电价、单纯的GDP增长以及人均收入的提高等对农村电力需求的影响并不大。该结果有助于正确把握新时期农村电力需求的特点和发展趋势，为政府和电力企业加强农村电网建设提供了决策参考依据，同时也为电力企业的生产经营活动提供了决策依据。
　　 (2)根据指数理论和研究得到的影响农村电力需求的三层递阶层次结构模型，本文首次研究建立了农村电力需求综合评价指标体系，提出了农村电力需求指数评价方法，并按照科学的程序，通过定量分析与定性分析，设计了农村电力需求指数，以指数形式对农村电力需求状况做出的系统、客观和准确的综合评价。通过编制发布农村电力需求指数，可以动态反映农村电力需求水平，有利于管理部门进行科学评价，对不同地区进行综合的横向比较分析，为企业的生产经营活动提供决策依据，对提高农村电网生产经营管理水平具有重要意义。
　　 (3)采用地理信息系统(GIS)开发平台，首次建设开发了一套实用的基于GIS的农村电网规划系统。系统采用基于Client/Server的数据库体系结构，将规划数据集中存储在服务器上，规划数据库服务器与数据采集与监视控制系统(SCADA)、管理信息系统(MIS)、客户信息管理系统(CIS)和自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/G1S)等系统相连。负荷测量数据和网络数据从SCADA和AM/FM/GIS中获取，而用于负荷研究和估计所需的用户用电量和用电特性等信息则可以从CIS中获取，规划数据从GIS系统中自动提取。客户端包括三个应用系统：负荷分析系统、馈线分析系统和优化规划系统。基于GIS的农村电网规划系统采用四层体系结构模型和一心四点电网规划资源管理器设计方案，以电网规划资源管理器为中心和系统总控界面，以电网结构树、分区结构树、环网结构树和检查信息为支撑，巧妙结合配电网建模、分析和优化的各项功能。该系统结构紧凑、运行速度快、操作简单、具有高度的保密和安全性。
　　 (4)针对我国这样经济快速增长的国家来说目前应用于电力需求预测的方法预测结论不十分准确的问题，研究提出了基于灰色GM(1，1)模型的用电量预测方法、基于灰色一马尔柯夫链预测模型的用电量预测方法、基于组合预测方法用电量预测方法等若干种较为准确的预测方法。在空间负荷预测方面，对改进趋势法、用地仿真法等适合我国农村电网特点的方法进行了研究。
　　 (5)随着农村电网的发展，对可视化技术的需求也在不断增加，运用可视化技术，将可以有效提高农村电网的数据管理水平，提高在大量的数据中展现重要信息和发现规律的能力，促进农村电网管理水平的不断提升。本文着眼于农村电网规划系统的功能扩展，发挥GIS能够同时管理地理空间数据和属性信息的优势，基于WebGIS和电力营销管理系统，研究利用GIS采取基于电子地图等方式更直观地展现农村电力需求变化规律，取得了成功。
　　 (6)数据接口与电网建模是农村电网规划系统建设的重要环节。本文从数据共享和整合出发，以系统的观念和一体化的设计思想，首次研究提出农村电网规划系统与相关系统的数据接口设计方案，通过采用FME软件完成复杂易变的外部数据提取，满足了从外部数据源灵活提取数据要求。采用面向对象的统一建模语言(UML)开展基于公共信息模型(CIM)的农村电网建模，保证了农村电网规划系统的开放性、灵活性、可扩展性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2农村电网规划概述

1.2.1农村电网的主要特点

1.2.2农村电网规划及其编制原则

1.2.3农村电网规划的特点和难点

1.2.4农村电网规划的内容和程序

1.2.5农村电网规划系统

1.2.6农村电力需求评价和负荷预测

1.3农村电力需求综合评价和电网规划系统研究现状

1.3.1 农村电力需求评价和负荷预测方法

1.3.2农村电网规划系统

1.3.3地理信息系统在农村电网中的应用

1.4农村电力需求综合评价和电网规划系统研究中存在的问题

1.5论文研究主要内容

第二章农村电力需求综合评价方法研究

2.1概述

2.1.1 认识评价问题

2.1.2选择综合评价方法

2.1.3 建立指标体系、确定评价模型

2.2基于层次分析法的农村电力需求综合评价

2.2.1 AHP的基本步骤

2.2.2基于AHP的农村电力需求综合评价

2.3农村电力需求指数设计

2.3.1统计指数

2.3.2基于农村电力需求指数的农村电力需求综合评价

2.3.3 农村电力需求指数预警系统的建立

第三章农村电力需求预测方法研究

3.1基于灰色GM(1，1)模型的用电量预测

3.1.1 数学模型的建立

3.1.2基于灰色GM(1，1)模型的用电量预测

3.2基于灰色-马尔柯夫链预测模型的用电量预测

3.2.1 数学模型的建立

3.2.2基于灰色-马尔柯夫链预测模型的用电量预测

3.3基于组合预测方法的用电量预测

3.3.1组合预测的基本原理

3.3.2最优加权法的数学模型

3.3.3基于组合预测方法的用电量预测

3.4空间负荷预测方法

3.4.1改进趋势法

3.4.2用地仿真法

3.4.3空间负荷预测处理不确定性因素的方法论

第四章农村电网建模和数据接口研究

4.1基于CIM的农村电网建模

4.1.1公共信息模型(CIM)

4.1.2基于UML的面向对象建模

4.1.3农村电网建模

4.2基于GIS的农村电网规划系统数据接口研究

4.2.1外部数据提取的流程分析

4.2.2数据接口的整体框架

4.2.3 数据接口设计

第五章基于GIS的农村电网规划系统研究与开发

5.1基于GIS的决策支持系统

5.1.1 决策支持系统

5.1.2决策支持系统技术简介

5.1.3基于GIS的决策支持系统

5.2基于GIS的农村电网规划系统的建立

5.2.1 总体设计

5.2.2农村电网规划系统主要功能

5.2.3系统结构和平台选用

5.2.4系统总体解决框架

5.2.5功能实现

第六章农村电网规划系统的功能扩展

6.1基于Web的地理信息系统

6.2农村电力需求分析

6.2.1 区域用电需求分析

6.2.2其它区域数据分析

6.2.3负荷估计

6.3数据提取和计算

6.3.1 各类用电量和电费基础数据的提取

6.3.2项目文件基础数据的提取

6.3.3数据计算

6.4.功能实现

6.4.1地图浏览

6.4.2地图信息查询

6.4.3 对问题数据的查询分析

6.4.4营销电费电量分析

第七章结论与展望

7.1结论

7.2论文的特点和创新点

7.3展望

参考文献

攻博期间发表的论文和获奖情况

1.发表的论文

2.获奖情况

致谢

作者简历