CN111062577B - 一种基于gis的变电站选址方法 - Google Patents

一种基于gis的变电站选址方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于GIS的变电站选址方法，包括步骤，获取目标区域输变电工程总投资I总，建立三维坐标系(x,y,z)，将目标区域的经纬度坐标数据作为坐标系中的(x,y)，Z轴为总造价I总，建立平面坐标到造价I总的映射，借助GIS数据，将平面坐标与经纬度坐标转换，变电站选址区域为平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成三维可视结构模型，模型中的山峰即为总造价I总较高的点，低谷即为总造价I总较低的点，按照总造价I总的高低对目标区域造价进行排序，筛选出I总低的几个候选站址并进行勘探筛查，对各站址的本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标进行赋予权重以及分值，加权汇总后得出不同站址分值并排序，分值最高的站址为最优站址，降低了变电站的选址工作量，更加的直观、准确与清楚。

Description

一种基于GIS的变电站选址方法
技术领域
本发明属于变电站选址技术领域，尤其是涉及一种基于GIS的变电站选址方法。
背景技术
当前实际工作中，变电站优化选址属于规划阶段的工作，实际站址选择仅根据地图信息在一个较大范围内确定若干个可选的站址，然后经由勘测人员对现场进行勘探，在有限个可选站址中确定一个最优站址。也就是说传统变电站可选站址的确定是在纸质地图上完成的，由于大部分地图对地形地貌,尤其是地物高程信息的缺失，往往在经由地图选址的过程中未能将所有可行的站址完全包括，导致最终选择的站址不是最优位置，造成变电站建设投资费用大幅增加，或者致使室内选址并不准确，甚至误差很大。由于缺乏完整的地理信息，在进行室内选址的后，必须进行现场踏勘，收集站址地形、地物、高程等信息，并以此为依据，对站址或路径进行修改或选择。这样造成整个规划与设计过程耗费的时间较长，结果不够理想，难以满足电网建设需求。精准的变电站选址以及线路路径选择往往需要大量的地理信息资料支撑，且选择范围涵盖较大区域面积，海量的待选区域地理信息显然更适合结合GIS(地理信息系统)，利用计算机处理大量信息，以期得到优选的变电站站址，GIS信息的全面应用不但能保证选址的准确性，且能减少勘查人员的工作量。因此，发明一种基于GIS的变电站选址量化分析方法来简化选址工作是很有必要的。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明提供一种基于GIS的变电站选址方法,基于GIS的变电站选址量化分析方法来简化变电站的选址工作
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于GIS的变电站选址方法，包括如下步骤：
S1:获取目标区域输变电工程总投资I总，所述I总,包含以下4项：
①投资I1：规划变电站直接与周边已有变电站以及建设时序在本变电站之前的变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
②投资I2：为加强网架结构，已有变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
③投资I3：各电压等级系统方案引起的间隔投资；
④投资I4：其他投资，包括变电站选址偏离负荷中心或网络中心造成已有变电站的提前新增主变容量或网架加强投资；
建立总投资的数学模型，其中，I总和I1、I2、I3、I4的关系如下：
I总＝I1+I2+I3+I4，
S2：建立三维坐标系(x,y,z)，将获取的目标区域的经纬度坐标数据作为坐标系中的(x,y)，Z轴为总造价I总，建立平面坐标到造价I总的映射；
S3：借助GIS数据，将平面坐标与经纬度坐标转换，变电站选址区域为平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成三维可视结构模型，模型中的山峰即为总造价I总较高的点，低谷即为总造价I总较低的点，直观显示目标区域各点的造价情况，按照总造价I总的高低对目标区域造价进行优选排序。
优选的，其中
Figure GDA0004112533830000031
其中，变电站(xi,yi)与已有变电站(x1,y1)之间线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000032
其中，变电站(xj,yj)与已有(y＝Ax+By+C)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000033
其中，变电站(xk,yk)与已有(y＝Dx+Ey+F)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000034
其中，Ci、Cj、Ck为每千米输电线路造价，fi、fj、fk为线路长度曲折系数；
其中，I3和I4的工程造价根据当地当年输变电工程典型造价来确定。
优选的，对拟选变电站范围进行分区，不同分区接入不同的系统方案，代入不同的公式参数。
优选的，步骤S3后，还包括如下步骤：
S4：选取I总最低的三个的站址进行实地踏勘，判断所选站址是否合适，如果合适，保留作为待比对站址，如果不合适该站址取消并新增1个站址加入比选，所述新增站址为剩余站之内I总最低站址。
优选的，将S4步骤选出的站址进行经济技术指标比选，比选项包括本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标，并对指标分配权重，对各站址指标进行量化赋予分值，对不同站址各项指标进行比选打分，加权汇总后得出不同站址分值，进行优选排序，选出得分最高的站址为最优站址。
优选的，其中，本期造价、远期新增造价的权重分别为0.56、0.14；站址主要技术性指标总体权重0.3，各子项指标包括潮流分布及电压水平、网络结构、供电可靠性、实施及过渡难易、站址位置、运行维护、进出线走廊权重为0.045、0.045、0.06、0.045、0.045、0.06。
优选的，计算所有站址的平均造价，每个站址与平均造价相比较，大于平均造价50％及以上的站址分值为0，小于平均造价50％以上的站址分值为4，造价介于两者之间的站址按照与平均造价的差值按比例确认其分值。
优选的，各个站址的各项子指标横向比较，根据价值工程强制打分法理论，考虑采用0-4打分方法，对各个站址的各子项指标进行比选打分。
通过上述技术方案，借助GIS数据，将目标区域经纬度坐标转换平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成三维可视结构模型，直观显示目标区域各点的造价情况，初步筛选出总造价I总低的几个候选站址，然后对I总最低的几个候选站址勘探筛查，进而对各站址的本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标进行赋予权重以及分值，加权汇总后得出不同站址分值，进行优选排序，选出得分最高的站址为最优站址，极大地降低了变电站的选址工作量，且更加的直观、准确与清楚。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于GIS的变电站选址方法的三维可视化结构模型示意图；
图2是本发明实施例的一种基于GIS的变电站选址方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，本发明提供一种基于GIS的变电站选址方法，包括如下步骤：
S1:获取目标区域输变电工程总投资I总，所述I总,包含以下4项：
①投资I1：规划变电站直接与周边已有变电站以及建设时序在本变电站之前的变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
②投资I2：为加强网架结构，已有变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
③投资I3：各电压等级系统方案引起的间隔投资；
④投资I4：其他投资，包括变电站选址偏离负荷中心或网络中心造成已有变电站的提前新增主变容量或网架加强投资；
建立总投资的数学模型，其中，I总和I1、I2、I3、I4的关系如下：
I总＝I1+I2+I3+I4，
S2：建立三维坐标系(x,y,z)，将获取的目标区域的经纬度坐标数据作为坐标系中的(x,y)，Z轴为总造价I总，建立平面坐标到造价I总的映射；
S3：借助GIS数据，将平面坐标与经纬度坐标转换，变电站选址区域为平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成如图1中三维可视结构模型，模型中的山峰即为总造价I总较高的点，低谷即为总造价I总较低的点，直观显示目标区域各点的造价情况，按照总造价I总的高低对目标区域造价进行优选排序。
需要说明的是，此阶段暂不考虑所选变电站站址是否可行、本体布置形式等因素，主要目的是筛选理论上经济最优选址，并进行优选排序，选出候选站址。
优选的一种方案，其中
Figure GDA0004112533830000061
其中，变电站(xi,yi)与已有变电站(x1,y1)之间线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000062
其中，变电站(xj,yj)与已有(y＝Ax+By+C)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000063
其中，变电站(xk,yk)与已有(y＝Dx+Ey+F)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure GDA0004112533830000064
其中，Ci、Cj、Ck为每千米输电线路造价，fi、fj、fk为线路长度曲折系数；
其中，I3和I4的工程造价根据当地当年输变电工程典型造价来确定。根据上述公式将目标区域内各个站址的I1、I2、I3、I4以及I总算出，汇总数据，制作图1中三维可视结构模型。
优选的一种方案，对拟选变电站范围进行分区，不同分区接入不同的系统方案，代入不同的公式参数。
优选的一种方案，步骤S3后，还包括如下步骤：
S4：选取I总最低的三个的站址进行实地踏勘，判断所选站址是否合适，如果合适，保留作为待比对站址，如果不合适该站址取消并新增1个站址加入比选，所述新增站址为剩余站之内I总最低站址。需要说明的是,如果实地踏勘后的站址与国土部门基本农田分布图、规划部门、环保部门生态红线管控区分布图、压覆矿等情况冲突,则该站点取消并新增1个站址加入比选，所述新增站址为剩余站之内I总最低站址。
优选的一种方案，将S4步骤选出的站址进行经济技术指标比选，比选项包括本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标，并对指标分配权重，对各站址指标进行量化赋予分值，对不同站址各项指标进行比选打分，加权汇总后得出不同站址分值，进行优选排序，选出得分最高的站址为最优站址。
优选的一种方案，其中，本期造价、远期新增造价的权重分别为0.56、0.14；站址主要技术性指标总体权重0.3，各子项指标包括潮流分布及电压水平、网络结构、供电可靠性、实施及过渡难易、站址位置、运行维护、进出线走廊权重为0.045、0.045、0.06、0.045、0.045、0.06。
优选的一种方案，计算所有站址的平均造价，每个站址与平均造价相比较，大于平均造价50％及以上的站址分值为0，小于平均造价50％以上的站址分值为4，造价介于两者之间的站址按照与平均造价的差值按比例确认其分值。具体的，如表1所示：
表一站址经济技术比较量化表
Figure GDA0004112533830000071
Figure GDA0004112533830000081
优选的一种方案，各个站址的各项子指标横向比较，根据价值工程强制打分法理论，考虑采用0-4打分方法，对各个站址的各子项指标进行比选打分。具体的，例如对于指标潮流分布及电压水平，站址一相对于站址二比较重要，站址四相对于站址一非常重要，站址二和站址三同样重要，站址4相对于站址二和站址三非常重要。其中，非常重要的一方得4分，另一方得0分；比较重要的一方得3分，另一方得1分；两者相同重要，各得2分；自身比对不得分。具体的如下方表二所示：
表二站址经济技术比较量化表
站址一 站之二 站址三 站址四 得分 最终得分
站址一 X 3 3 0 6 2
站址二 1 X 2 0 3 1
站址三 1 2 X 0 3 1
站址四 4 4 4 X 12 4
通过上述技术方案，借助GIS数据，将目标区域经纬度坐标转换平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成三维可视结构模型，直观显示目标区域各点的造价情况，初步筛选出总造价I总低的几个候选站址，然后对I总最低的几个候选站址勘探筛查，进而对各站址的本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标进行赋予权重以及分值，加权汇总后得出不同站址分值，进行优选排序，选出得分最高的站址为最优站址，极大地降低了变电站的选址工作量，且更加的直观、准确与清楚。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:获取目标区域输变电工程总投资I总，所述I总包含以下4项：
①投资I1：规划变电站直接与周边已有变电站以及建设时序在本变电站之前的变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
②投资I2：为加强网架结构，已有变电站、线路之间新建、T接、π接和改接线路投资；
③投资I3：各电压等级系统方案引起的间隔投资；
④投资I4：其他投资，包括变电站选址偏离负荷中心或网络中心造成已有变电站的提前新增主变容量或网架加强投资；
建立总投资的数学模型，其中，I总和I1、I2、I3、I4的关系如下：
I总＝I1+I2+I3+I4，
S2：建立三维坐标系(x,y,z)，将获取的目标区域的经纬度坐标数据作为坐标系中的(x,y)，Z轴为总造价I总，建立平面坐标到造价I总的映射；
S3：借助GIS数据，将平面坐标与经纬度坐标转换，变电站选址区域为平面坐标(x,y)，总造价为Z轴，形成三维可视结构模型，模型中的山峰即为总造价I总较高的点，低谷即为总造价I总较低的点，直观显示目标区域各点的造价情况，按照总造价I总的高低对目标区域造价进行优选排序；
步骤S3后，还包括如下步骤：
S4：选取I总最低的三个的站址进行实地踏勘，判断所选站址是否合适，如果合适，保留作为待比对站址，如果不合适该站址取消并新增1个站址加入比选，所述新增站址为剩余站之内I总最低站址；
将S4步骤选出的站址进行经济技术指标比选，比选项包括本期造价指标、远期新增造价指标和主要技术性指标，并对指标分配权重，对各站址指标进行量化赋予分值，对不同站址各项指标进行比选打分，加权汇总后得出不同站址分值，进行优选排序，选出得分最高的站址为最优站址。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，其中
I1或
Figure FDA0004112533820000021
Figure FDA0004112533820000022
其中，变电站(xi,yi)与已有变电站(x1,y1)之间线路长度关系如下：
Figure FDA0004112533820000023
其中，变电站(xj,yj)与已有(y＝Ax+By+C)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure FDA0004112533820000024
其中，变电站(xk,yk)与已有(y＝Dx+Ey+F)线路T接或改接线路长度关系如下：
Figure FDA0004112533820000025
其中，Ci、Cj、Ck为每千米输电线路造价，fi、fj、fk为线路长度曲折系数；
其中，I3和I4的工程造价根据当地当年输变电工程典型造价来确定。
3.根据权利要求2所述的一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，对拟选变电站范围进行分区，不同分区接入不同的系统方案，代入不同的公式参数。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，其中，本期造价、远期新增造价的权重分别为0.56、0.14；站址主要技术性指标总体权重0.3，各子项指标包括潮流分布及电压水平、网络结构、供电可靠性、实施及过渡难易、站址位置、运行维护、进出线走廊权重为0.045、0.045、0.06、0.045、0.045、0.06。
5.根据权利要求4所述的一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，计算所有站址的平均造价，每个站址与平均造价相比较，大于平均造价50％及以上的站址分值为0，小于平均造价50％以上的站址分值为4，造价介于两者之间的站址按照与平均造价的差值按比例确认其分值。
6.根据权利要求4所述的一种基于GIS的变电站选址方法，其特征在于，各个站址的各项子指标横向比较，根据价值工程强制打分法理论，考虑采用0-4打分方法，对各个站址的各子项指标进行比选打分。
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