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摘要 根据变电站选址原则及其限制参数，在地理信息系统为平台的基础上，将变电站选址可视化显示。利用区域搜索法限制变电站的选址范围，并引入迪杰斯特拉算法求最短路径，将选址范围进一步优化，最后得出最合理的选址位置和综合评定。
关键词 地理信息系统；变电站选址；区域搜索法；迪杰斯特拉算法
一、引言
当前，变电站地址选择大多还是供电部门采用计划、建设部门人工选址。不管是合理性还是科学性上，都缺乏相当的理论依据，并不能完全发挥其经济效益，造成相当的浪费。随着地理信息系统（GIS，Geographic Information System）的兴起，完全可以利用其优势性，对变电站的选址优化。地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
本文对于如何基于利用地理信息系统对变电站选址优化进行了深入研究。地理信息系统对第三方开发软件有统一的接口，利用地理信息系统为平台，构建变电站自动选址与定容。
二、变电站优化选址意义及原则
变电站地址选择是一门科学性、综合性很强的工程，是电力基本建设工作的主要组成部分。变电站合理布局不仅可以节省建设投资，而且可以极大地降低电网损耗，提高运行管理水平和合理调度性，直接影响着未来电力系统网络结构、供电质量和运行经济性。
变电站选址遵循以下几条原则：
1、靠近负荷中心
变电站站址选择要考虑未来网架结构，尽可能靠近负荷中心，这样不仅降低了线路投资、电能损耗和事故机率，也避免变电站远离负荷中心带来的其它问题。
2、合理的供电半径
供电半径是从电源点开始到其供电的最远的负荷点之间的线路的距离，供电半径指供电线路物理距离，而不是空间距离。供电半径与供电电压等级、供电负荷、导线截面有关。选择合理的供电半径，直接影响电网的运行状况、供电压力质量以及相关费用等问题。
3、节约用地
土地是关系国计民生的重要战略资源，耕地是广大农民赖以生存的基础。我国土地资源总量丰富但人均缺少，随着经济的发展和人口的增加，土地资源的形势将越来越严竣。因此，合理用地，因地制宜，是变电站选址的基本要求。
4、综合考虑环境因素和地质因素
鉴于雅安地区主要是山区地形，变电站深入山区选址是不可避免的，山区交通不方便，尽可能选址在公路已建或规划附近，减少投资。山区地形容易发生泥石流、山体滑坡等地质灾害，这些因素也要考虑在内。
5、考虑出线走廊的问题
变电站站址的选择，应便于各级电压线路的引进和引出。变电站的进出线在变电站附近时，往往需要集中在一起架设，其所占的范围和路径的通道称为线路走廊。在变电站周围应有一定宽度的空地，以利于线路的引进和引出，故进出线走廊应与所址选择同时确定。在确定出线走廊时，还应考虑与城镇规划相协调。
三、基于地理信息系统的变电站选址实现
本文实现变电站优化选址是将该地区的各种影响因素以参数形式导入数字化地图中，系统通过自动计算，以节省投资或后期扩展等为目的，自动在地图中以可視化形式显示。
1、变电站选址算法
我们讨论在理想情况下，用区域搜索法实现变电站选址，以各负荷密度中心点为中心，某一不同距离（当前只根据负荷密度，不考虑其它因素，确定距离大小）为半径，先确定变电站选址范围，通过后台自动计算，不断扩大半径，直到各个负荷中心点的变电站选址区域有共同区域，即直接显示出变电站的理想站址（如图1阴影区域）。这样在理想环境下，前提是任何地方都可以修建变电站，并且外界因素干扰少，可以使用该算法。但实际情况下并不适用，得出并不是我们理想性的位置。我们通过另一种算法对变电站地址进行搜索。
通过最短路径算法研究对变电站选址。当今对最短路径的算法现在有很多，基本上都是在迪杰斯特拉（Dijkstra）和弗洛伊德（Floyd）算法的基础上衍生出的。迪杰斯特拉算法是从源点出发，按路径长度递增的次序搜索到达每个节点的最短路径。弗洛伊德算法与Dijkstra算法不同的是每个节点都是源点，每个节点也是目标点，最后搜索出的是每两个节点间的最短距离。鉴于本文并不是简单求两点间的最短距离，是通过寻找合适源点整个覆盖区域，因此采用Dijkstra算法比较合理。但此算法要求是源点确定，若每个位置都要计算，会带来的计算量很大，显然并不适用变电站选址。
通过上面两种算法介绍，我们可以结合两种算法的优势来计算。利用区域搜索法确定多个变电站规划位置，利用迪杰斯特拉算法对每个理想位置进行验证对比，得出最优位置。
2、变电站选址方案模型
实际情况下，影响变电站选址因素众多，要通过不断修改条件参数，确定变电站的选址范围。在此情况下，地理信息系统的数据要求尽可能完善，多数情况下，像河流、较深的山区不适合修建，要在地理信息系统中以标注避开。
首先利用各负荷中心确定变电站可以修建的所有区域，由于地质环境等因素影响，每个区域并不是圆形区域，而是去掉不能建变电站的不规格区域。各个区域的相交区域为变电站的理想修建位置。以各个理想位置为源点，负荷中心为目标点，并且不断修改影响变电站选址的各个参数，通过最短路路径算对每个理想位置进行验证，最后得出最优方案
如图3所示，变电站理想区域通过区域搜索法，分别得到有A、B、C、D四个区域，但明显B区域位于河床内，不是理想建变电站的范围，但A、C、D通过图示并看不出有何区别。通过引入供电线路长度，距离已有道路距离，征地费用等数据，可以自动对比出最优方案（下表）。
四、结论
变电站优化选址的条件需多方面考虑，并且多个条件相互制约，有密切的联系，是有机的整体。本文基于地理信息系统，利用区域搜索法和最短路径算法衍生出一种全新的变电站选址算法，并采用综合对比的方法，得出最优方案。
参考文献
[1]王成山，王赛一.基于空间GIS和Tsbu搜索技术的城市中低压配电网络规划 电网技术，2004，28（14）
[2]段刚，余贻鑫.电力系统NP难问题全局优化算法的研究.电力系统自动化，2001，25（5）
[3]牛东晓.中低压配电变压器优化规划.电力系统自动化，1999，23（1）
[4]张建波，罗滇生，姚建刚等.基于经济性分析的城网变电容载比取值方法研究.继电器，2007，35（13）
[5]侯勇.高压配电网规划中变电站选址定容与协调优化问题研究.华北电力大学，2006
[6]钟庆，吴捷，黄武忠等.动态规划在电力建设项目投资决策中的应用.电网技术，2002，26（8）
关键词 地理信息系统；变电站选址；区域搜索法；迪杰斯特拉算法
一、引言
当前，变电站地址选择大多还是供电部门采用计划、建设部门人工选址。不管是合理性还是科学性上，都缺乏相当的理论依据，并不能完全发挥其经济效益，造成相当的浪费。随着地理信息系统（GIS，Geographic Information System）的兴起，完全可以利用其优势性，对变电站的选址优化。地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
本文对于如何基于利用地理信息系统对变电站选址优化进行了深入研究。地理信息系统对第三方开发软件有统一的接口，利用地理信息系统为平台，构建变电站自动选址与定容。
二、变电站优化选址意义及原则
变电站地址选择是一门科学性、综合性很强的工程，是电力基本建设工作的主要组成部分。变电站合理布局不仅可以节省建设投资，而且可以极大地降低电网损耗，提高运行管理水平和合理调度性，直接影响着未来电力系统网络结构、供电质量和运行经济性。
变电站选址遵循以下几条原则：
1、靠近负荷中心
变电站站址选择要考虑未来网架结构，尽可能靠近负荷中心，这样不仅降低了线路投资、电能损耗和事故机率，也避免变电站远离负荷中心带来的其它问题。
2、合理的供电半径
供电半径是从电源点开始到其供电的最远的负荷点之间的线路的距离，供电半径指供电线路物理距离，而不是空间距离。供电半径与供电电压等级、供电负荷、导线截面有关。选择合理的供电半径，直接影响电网的运行状况、供电压力质量以及相关费用等问题。
3、节约用地
土地是关系国计民生的重要战略资源，耕地是广大农民赖以生存的基础。我国土地资源总量丰富但人均缺少，随着经济的发展和人口的增加，土地资源的形势将越来越严竣。因此，合理用地，因地制宜，是变电站选址的基本要求。
4、综合考虑环境因素和地质因素
鉴于雅安地区主要是山区地形，变电站深入山区选址是不可避免的，山区交通不方便，尽可能选址在公路已建或规划附近，减少投资。山区地形容易发生泥石流、山体滑坡等地质灾害，这些因素也要考虑在内。
5、考虑出线走廊的问题
变电站站址的选择，应便于各级电压线路的引进和引出。变电站的进出线在变电站附近时，往往需要集中在一起架设，其所占的范围和路径的通道称为线路走廊。在变电站周围应有一定宽度的空地，以利于线路的引进和引出，故进出线走廊应与所址选择同时确定。在确定出线走廊时，还应考虑与城镇规划相协调。
三、基于地理信息系统的变电站选址实现
本文实现变电站优化选址是将该地区的各种影响因素以参数形式导入数字化地图中，系统通过自动计算，以节省投资或后期扩展等为目的，自动在地图中以可視化形式显示。
1、变电站选址算法
我们讨论在理想情况下，用区域搜索法实现变电站选址，以各负荷密度中心点为中心，某一不同距离（当前只根据负荷密度，不考虑其它因素，确定距离大小）为半径，先确定变电站选址范围，通过后台自动计算，不断扩大半径，直到各个负荷中心点的变电站选址区域有共同区域，即直接显示出变电站的理想站址（如图1阴影区域）。这样在理想环境下，前提是任何地方都可以修建变电站，并且外界因素干扰少，可以使用该算法。但实际情况下并不适用，得出并不是我们理想性的位置。我们通过另一种算法对变电站地址进行搜索。
通过最短路径算法研究对变电站选址。当今对最短路径的算法现在有很多，基本上都是在迪杰斯特拉（Dijkstra）和弗洛伊德（Floyd）算法的基础上衍生出的。迪杰斯特拉算法是从源点出发，按路径长度递增的次序搜索到达每个节点的最短路径。弗洛伊德算法与Dijkstra算法不同的是每个节点都是源点，每个节点也是目标点，最后搜索出的是每两个节点间的最短距离。鉴于本文并不是简单求两点间的最短距离，是通过寻找合适源点整个覆盖区域，因此采用Dijkstra算法比较合理。但此算法要求是源点确定，若每个位置都要计算，会带来的计算量很大，显然并不适用变电站选址。
通过上面两种算法介绍，我们可以结合两种算法的优势来计算。利用区域搜索法确定多个变电站规划位置，利用迪杰斯特拉算法对每个理想位置进行验证对比，得出最优位置。
2、变电站选址方案模型
实际情况下，影响变电站选址因素众多，要通过不断修改条件参数，确定变电站的选址范围。在此情况下，地理信息系统的数据要求尽可能完善，多数情况下，像河流、较深的山区不适合修建，要在地理信息系统中以标注避开。
首先利用各负荷中心确定变电站可以修建的所有区域，由于地质环境等因素影响，每个区域并不是圆形区域，而是去掉不能建变电站的不规格区域。各个区域的相交区域为变电站的理想修建位置。以各个理想位置为源点，负荷中心为目标点，并且不断修改影响变电站选址的各个参数，通过最短路路径算对每个理想位置进行验证，最后得出最优方案
如图3所示，变电站理想区域通过区域搜索法，分别得到有A、B、C、D四个区域，但明显B区域位于河床内，不是理想建变电站的范围，但A、C、D通过图示并看不出有何区别。通过引入供电线路长度，距离已有道路距离，征地费用等数据，可以自动对比出最优方案（下表）。
四、结论
变电站优化选址的条件需多方面考虑，并且多个条件相互制约，有密切的联系，是有机的整体。本文基于地理信息系统，利用区域搜索法和最短路径算法衍生出一种全新的变电站选址算法，并采用综合对比的方法，得出最优方案。
参考文献
[1]王成山，王赛一.基于空间GIS和Tsbu搜索技术的城市中低压配电网络规划 电网技术，2004，28（14）
[2]段刚，余贻鑫.电力系统NP难问题全局优化算法的研究.电力系统自动化，2001，25（5）
[3]牛东晓.中低压配电变压器优化规划.电力系统自动化，1999，23（1）
[4]张建波，罗滇生，姚建刚等.基于经济性分析的城网变电容载比取值方法研究.继电器，2007，35（13）
[5]侯勇.高压配电网规划中变电站选址定容与协调优化问题研究.华北电力大学，2006
[6]钟庆，吴捷，黄武忠等.动态规划在电力建设项目投资决策中的应用.电网技术，2002，26（8）