数字化电网技术在电网规划设计中的应用

摘要：广东做为改革开放的排头兵、先行地、试验区，工业化与城市化过程中对电力资源的需求量急剧增加，为缓解电力市场上的供需矛盾，完整准确全面贯彻新发展理念，统筹高质量发展和高水平安全，推动源网荷储协同优化，加快形成多元充裕的电力供给保障体系和兼容并举的电力系统发展新形态，需改变电网规划设计方法。当前信息时代下，数字化技术发展迅速，但电网规划设计中的数字化电网技术深度不足、未达到全面覆盖，数字化转型作为建设新型电力系统的关键途径，这些技术逐步被应用到了电网规划与设计中，发挥了技术优势，有利于打造智能电网，因此未来需强化数字化技术的推广。

关键词：数字化电网发展；电网规划设计；应用

一、电网数字化发展规划概述

电网数字化转型是电网线路及设备以现代网络为载体，通过物联网、大数据、人工智能、云计算等数字化技术，对传统的电力系统规划、运行、调控等环节实施改造，创新规划研究方法体系，强化数字和创新驱动，从“源网荷储碳数”等方面开展研究。此举有助于推动数字信息化技术深入运用到电力系统各个环节中，从而实现全面可持续发展，提升整个电力行业的工作效率和服务质量，实现电网的数字化转型。

广东电网公司认真贯彻党中央关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统，科学推进以数字化绿色化协同促进新型电力系统和新型能源体系建设，目前已取得以下成果：

（一）地理信息系统（GIS）

GIS技术能够直观地呈现电网的地理分布，将电网设施与地理环境信息相结合。规划人员可利用GIS分析地形、地貌对电网布局的影响，如确定变电站的最佳选址，避开地质灾害易发区和环境敏感区，同时优化输电线路路径，减少建设成本和环境影响。

（二）大数据分析

在电网规划设计中，大数据来源广泛，包括历史用电数据、设备运行数据、气象数据等。通过大数据分析，可以准确预测电力负荷的时空分布，为电网规模的确定和设备选型提供依据。此外，还能挖掘潜在的电网故障风险点，提前在规划中考虑应对措施。

（三）智能算法

遗传算法、粒子群算法等智能算法在电网规划设计中用于优化网络结构。例如，在确定输电线路的连接方式和变电站容量配置时，这些算法可以在满足电力供应需求的前提下，最小化建设成本和运行损耗。

二、电网规划设计中的数字化电网技术

2.1规划设计技术

（1）负荷预测

利用大数据和机器学习算法，整合历史负荷数据、经济发展数据、气温等气象数据，可以构建更准确的负荷预测模型。相比传统的预测方法，这种基于数字化技术的预测能更好地适应负荷的波动性和不确定性，为电网规划的容量确定提供可靠依据。

（2）电网布局优化

GIS与智能算法相结合，使电网布局规划更加科学。在考虑地理条件、环境因素和电力供应需求的基础上，优化变电站和输电线路的布局。例如，在城市电网规划中，可以根据城市的功能分区和发展规划，合理确定变电站的位置和供电范围，提高供电可靠性和电能质量。

（3）设备选型与配置

通过大数据分析设备的运行数据和故障数据，可以评估不同类型设备在特定环境下的性能。在电网规划设计中，依据这些分析结果选择合适的设备型号和容量，同时确定合理的设备冗余度，提高电网的整体稳定性和运行效率。

2.2数据设计技术

（1）数据分析

当前的电网规划中，需紧跟信息化要求，构建数字化电网平台。该平台中的数据类型多，呈现出多源、多分辨率、多类型以及多尺度等特点。在数据设计时，应该遵循精细化要求，特别是海量影像、矢量数据、存储方面可采取的技术较多，典型技术为数据预处理、影像金字塔结构、多细节层次图像存储、地图缓存技术，综合应用这些技术实现了数据的专业化处理，可保障各类数据能满足实际需求。

（2）数据库设计

通过数据库设计，能将全部的数据集中于库，在后续的电网规划设计中利用该数据库整合数据。电网中包含有基础数据、专题数据，在此基础上实施逻辑与业务划分。数据库内应细分为系统库、功能业务库、电力设备基础库几种，实际工作中，各类数据均存储于对应的服务器端。系统库内存储有用户信息、角色信息、功能信息、日志信息；功能业务库的功能更为全面，包含有本地数据库与中间数据库；电力设备基础库内存储的数据类型较多，主要为变电设备、输电设备等的位置与交叉信息。

（3）数据建模

数字化电网技术应用于电网规划设计时，建模是关键步骤。整合杆塔、变电站、电源点等地理坐标、电压等级等数据，实施专业化集成。线路走向与位置、线路接线方式等都是参考依据。系统在自动处理了数据后，于数字地球上自动绘制虚拟输电线路，布置变电站、电源点模型，并实施线路与杆塔、线路与变电站、线路与电源点的接线设计，保障各个环节接线的合理性。

2.3数字化平台

（1）网架智能诊断

实现线路不可转供、分段不合理、大分支等网架类问题智能诊断和可转供电率、典型接线率等网架指标自动分析。支持自动生成网架问题信息和问题佐证材料，并实现网架问题向配电网规划主业务流程的“一键推送”。

（2）分布式电源承载力分析

针对已有网架结构、线路和配变容量、分布式电源接入及发展潜力等信息，分析各电压等级和各区域层级的承载能力，指导分布式电源接入方案编制，促进分布式电源和配电网的协同规划。

（3）可靠性分析

固化可靠性评估方法，支持CIM文件输入和解析，实现基于现状网架的供电可靠性理论分析。同时可基于历史年网架和自动化参数，实现规划年可靠性的评估，支撑广东电网配电网可靠性规划工作开展。

（4）新型电力系统模拟

考虑电网网络约束与多类型电源运行特性的多时间尺度运行模拟模型，进行基于全时段分层协调优化的高比例新能源电力系统运行模拟，重构电力系统调度运行数据，支撑电力规划方案的综合评估，提前发现潜在的运行风险。

三、结语

遵循科学做规划、开放做规划、统筹做规划的总体思路，数字化电网技术在电网规划设计中的应用极大地提升了规划设计的水平。尽管面临数据质量与安全、技术融合等挑战，但随着技术的不断发展和完善，其将在未来电网建设中发挥更重要的作用，促进新型电力系统和新型能源体系建设，更好支撑服务广东全省及港澳地区国民经济发展和碳达峰、碳中和目标实现。

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