基于GIS的配电网优化规划研究

配电网规划是一个覆盖面很广的课题，其主要研究内容包括：电力负荷预测、变电站优化、网架规划、配电网潮流计算、无功规划、正常和故障状态下的可靠性分析、配电网自动化等。 将地理信息系统(Geographic lnformation System，GIS)引入配电网规划系统能够极大地方便规划数据的管理，提高规划人员的劳动生产率；使规划过程更直观、更具有交互性。随着计算机技术的发展，地理信息系统正在逐步应用于配电网的运行和管理，并具有良好的发展前景。 在娄和恭教授的指导下，我独立完成了许昌县和沁阳市等县级城市配电网发展规划的编制工作。在此基础上，对现有配电网规划方法进行了学习，又在GIS平台上对空间负荷预测、基于GIS和Tabu搜索的配电网网架优化、基于GIS的配电网规划软件开发做了较为深入地研究。 本论文主要包括以下几个部分： 1．空间负荷预测 空间负荷预测(spatial load forecasting)(又称负荷分布预测)是配电网发展规划和配网自动化规划的基础。只有确定了配电网供电区域内各小区的未来负荷，才能对变电站的位置、容量，线路的路径、型号，开关设备的装设及其投入时间等决策变量进行规划。由于空间负荷预测涉及大量的空间信息，引入地理信息系统，可以为空间负荷预测的数据收集、处理和预测结果的表示提供一个良好的平台，而且可以极大地减少数据收集难度，是空间负荷预测方法实用化的必要步骤。 目前，国内外常用的空间负荷预测方法主要有以下三类： 第一、负荷密度法：该方法是通过预测分类负荷的负荷密度，根据小区面积构成，计算出各个小区的负荷值。本文介绍了两种负荷密度预测方法：分类分区预测法及基于神经网络和模糊算法的聚类分析方法。 第二、仿真法：首先，将供电区域划分为大小一致的小区，将负荷分为若干类(如工业、商业的、居民的)。然后根据小区内地理、环境、交通、社会经济等信息对小区适于发展某类负荷的程度进行评分。最后，根据评分将总负荷分配给每个小区。 郑州大学硕士论文 摘要 第三、基于模糊逻辑和近似推理的诀策方法：该方法是一种在知识 不完备情况下，能够考虑推理前提重要性的、基于模糊逻辑的近似推理 和决策的新方法。可以建立规划年城市小区土地开发和土地改造预测的 基本模型。 考虑到实际工程项目中影响负荷预测的各种因素，我对上述几种空 间负荷预测方法的特点和适用范围进行了分析比较，认为分类分区预测 ＞方法受人为因素影响太多，特别是对于缺乏历史数据的新区进行负荷密 度预测，往往不能得到满意的结果，而基于神经网络和模糊算法的聚类 分析方法可以弥补这一缺陷。仿真法在土地的使用主要由市场来诀定的 国家里比较适用，但它难以实现城市士地改造问题。基于模糊逻辑和近 似推理的决策方法，可以建立规划年城市小区土地开发和土地改造预测 的基本模型。但小区性质的评价体系仍然受人为因素影响较大，经过各 种转化之后而使规划过程更加复杂。 2．基于 GIS和 Tabu搜索的配电网网架优化 Tabu搜索（Tabu sea。oh，TS）是一种高效的启发式搜索方法，其基 本思想是通过记录搜索历史，从中获得知识并通过它来指导后续的搜索 方向。它从一个初始可行解X 出发，选择一系列的特定搜索方向（移 动，mve）作为试探，从当前解的邻域No）中随机产生一系列试验解X；， x。，…，x厂 选择其中最好的解x”作为当前解，即令x＝x＼ 重复迭 代，直到满足一定的终止准则。为了避兔陷入局部最优解，TS搜索中采 用了一种灵活的“记忆”技术，对已经进行过的优化过程进行记录和选 择，指导下一步的搜索方向。 在GIS平台上将Tabu搜索算法引入配电网网架优化，不仅可以较方 o＿＿…．＿＿…、＿＿ 便地考虑线路沿街道架设的约束条件，而且使规划结果更符合实际。本 论文以许昌县城市电网发展规划的原始数据和城市建设发展规划图为依 据，对基于 GIS和 Tabu搜索的配电网网架忧化方法进行了研究。 在构造配电网规划方案时，线路一般只能沿街道架设。在GIS中可 以通过叠置分析方法得到街道的交汇点；如何选择和处理街道的交汇点， 连接所有负荷点，并保证配电网的辐射性约束，是一个较难解决的问题。 本文中计及所有的交汇点，用点溶合法选取初始可行路径中待架设的线 路作为初始解。 n