考虑地理信息城市配网规划模型和算法研究

论文摘要

随着城市的发展,在市中心、商业闹市区等对道路景观要求较高的地段,常常采用电缆供电进行配网规划。相比架空线供电的配网规划,电缆的采用将带来敷设方式的选择、电缆分支箱的设置等一系列新问题。同时,考虑实际电网中线路沿街道布置的特点,在地理图中需增加街道交叉点。街道交叉点的引入将出现电气走廊不定、电气分支点随机产生等新情况。因此,对考虑街道地理信息并采用全电缆的配网规划进行深入研究,具有十分重要的理论和实际意义。针对上述规划问题,论文建立了两种新模型,并提出了求解模型的遗传算法。概括起来,主要工作包括以下几部分:①以采用全电缆的城市新建供电区配网网架规划为研究对象,建立了一种详细考虑街道地理信息的多电源配网规划新模型。该模型以综合费用最小为目标。在计算投资费用时,明确区分了电气走廊的土建费用和电气费用。在进行电网布线时,允许负荷任意选择电源和线路走廊,允许任意产生新的电气分支点。相对常规模型而言,新模型在投资费用的计算、线路走廊的选择和电气分支点的变化方面更加符合实际。②论文提出了一种考虑电缆分支箱位置和成本影响的单电源配网规划新模型。该模型在计算投资费用时,增加了电源(开闭所)的出线开关柜费用和分支箱费用。在网架的形成和修改过程中,允许分支箱的个数、位置、所带负荷、线路走廊以及电气连接随机变化。相对现有模型,论文模型更加实用有效。③论文提出了求解上述两种新模型的遗传算法。其中,采用了包括节点、支路、线路和电源在内的多信息矩阵级联编码方法来实现个体的染色体编码,以方便电网地理信息和电气信息的动态修改、查询和统计,并能有效处理各种约束和确定个体适应度。根据新模型的特点,采用了边重组交叉策略和多种变异策略,包括支路最短路径替换、末端负荷转移、分支箱所带负荷、分支箱个数、分支箱位置以及支路走廊变异,以兼顾随机个体的多样性和最优性,并有利于满足个体的可行性。④分别以某城市的实际配网规划系统为例进行了仿真分析,仿真结果验证了论文模型和算法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 配网规划的主要内容
• 1.3 配网规划的研究现状
• 1.3.1 配网规划的常见模型
• 1.3.2 配网规划的常见算法
• 1.3.3 配网规划的研究趋势
• 1.4 本文的主要工作
• 2 遗传算法原理
• 2.1 遗传算法简介
• 2.2 遗传算法的特点
• 2.3 遗传算法的应用步骤
• 2.4 遗传算法的基本实现技术
• 2.4.1 编码
• 2.4.2 适应度函数
• 2.4.3 选择算子
• 2.4.4 交叉算子
• 2.4.5 变异算子
• 2.4.6 运行参数
• 2.5 小结
• 3 考虑地理信息的多电源配网规划模型及遗传算法的实现
• 3.1 规划前提
• 3.2 考虑地理信息的多电源配网规划模型
• 3.2.1 目标函数
• 3.2.2 约束条件
• 3.3 考虑地理信息的多电源配网规划的遗传算法实现
• 3.3.1 染色体编码
• 3.3.2 种群初始化
• 3.3.3 适应度计算
• 3.3.4 选择
• 3.3.5 交叉
• 3.3.6 变异
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 规划区的地理和电气数据
• 3.4.2 优化结果与分析
• 3.4.3 人工规划结果
• 3.4.4 优化结果与人工规划结果的比较
• 3.5 小结
• 4 考虑电缆分支箱的单电源配网规划模型及遗传算法的实现
• 4.1 电缆分支箱的基本概况
• 4.1.1 电缆分支箱的定义
• 4.1.2 电缆分支箱的特点
• 4.1.3 电缆分支箱对网架规划的影响
• 4.2 规划前提
• 4.3 考虑电缆分支箱的单电源配网规划模型
• 4.3.1 目标函数
• 4.3.2 约束条件
• 4.4 考虑电缆分支箱的单电源配网规划的遗传算法实现
• 4.4.1 染色体编码
• 4.4.2 种群初始化
• 4.4.3 适应度计算
• 4.4.4 变异
• 4.5 算例分析
• 4.5.1 规划区的地理和电气数据
• 4.5.2 优化结果与分析
• 4.5.3 人工规划结果
• 4.5.4 优化结果与人工规划结果的比较
• 4.6 小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 实际系统数据