基于接线模式的配电网络优化规划

摘要

配电网络优化规划涉及到馈线段的建设时间、建设地点及线径等的最优选择,规划所得配电网络应满足经济性和可靠性等目标最优的要求,且所得结果需服从馈线容量、电压降落、功率平衡等方面的约束,它是一个具有多目标、不确定性、非线性和多阶段性等特点的复杂系统优化问题。尤其当需要考虑配电网络的接线模式,甚至需要考虑接线模式的过渡时,求解难度更是大大增加。本文主要是运用智能优化算法、多目标、多阶段优化理论等对基于配电网接线模式的配电网络优化规划展开比较深入的研究。
　　 1)提出一种复杂配电网可靠性评估的相关线路集双向搜索法,为其后配电网规划中的可靠性计算作准备。采用树状数据结构描述网络元件间拓扑关系,将配电网可靠性参数的求取分两步进行:首先执行双向搜索,获得若干不同属性线路集；然后对各线路集进行加工处理,最后利用相应公式进行可靠性计算。该方法可方便求得带子馈线、备用电源的复杂配电网络的可靠性指标,且对各种开关及其位置的变化情况能够灵活处理。
　　 2)提出一种树形结构编码的单亲遗传算法,用于(具有多级分支线路的)辐射状配电网络的优化规划。在给出二叉树结构编码遗传算法在收敛性方面的结论可以推广到树形结构编码遗传算法中去的理由后,提出树形结构编码的单亲遗传算法及其移位、重分配等遗传操作算子,并将其应用于求解配电网规划问题。结合prim算法产生初始种群,获得比完全随机产生的配电网络更优的初始方案。充分利用单亲遗传算法的优点,使优化规划过程中配电网络始终自然呈辐射状,无需辐射性及连通性检验。讨论了馈线线径确定、交叉点处理以及进行扩展规划等的方法,算例验证了该方法的快速性和有效性。并在相应部分对树形结构编码的单亲遗传算法进行完善,提出了该算法的变异算子。
　　 3)进一步将分布估计算法与单亲遗传算法相结合,用于(多级分支线路)辐射状配电网络的优化规划。以二阶条件概率描述各线路之间的概率关系,建立分布概率模型,并将分布估计算法与树形结构编码单亲遗传算法相结合进行迭代操作。二者的结合起到了优势互补的作用,混合算法的优化计算能力更加增强。
　　 4)采用单亲遗传算法进行基于接线模式空间的配电网络优化规划,只需给出配电网某种接线模式的一个样本结构元就可以在该种接线模式下进行配电网络的优化规划(多级分支线路辐射状配电网络除外)。首先,提出配电网的接线模式空间、模式子空间及模板空间等概念。之后,在此基础上采用结构编码单亲遗传算法进行基于模式空间的配电网优化规划计算。以压缩矩阵类对象个体作为表征配电网网架结构的染色体。利用结构元及其相关信息进行某接线模式下配电网的初始化。设计了节点换位、节点移位、增减结构单元、节点重分配等遗传操作算子,并对结构编码单亲遗传算法的收敛性进行了分析。算例分析验证了所提基于接线模式空间的配电网优化规划方法的可行性。
　　 5)基于多目标优化理论对配电网络几种常用接线模式进行经济性和可靠性的比较分析。建立了配电网规划方案的综合模糊评估指标并给出了各项指标模糊隶属度函数的选取和参数的确定办法。以一些常用的中压配电网接线模式为研究对象,通过多目标遗传算法规划得到各类典型开发区在每种模式下的优化配电网络；通过综合指标分析和模糊评价,对配电网的各种接线模式比较得出与各种典型开发区对应的最佳接线模式。
　　 6)建立负荷不确定性条件下考虑接线模式过渡的配电网络多阶段动态优化规划模型,并提出一种特殊的配电网多阶段规划的处理方法,使不同规划阶段的两种配电网接线模式之间能够方便地进行过渡。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 配电网规划的研究意义

1.2 配电网规划的国内外研究现状

1.2.1 配电网优化规划的模型分类

1.2.2 配电网优化规划的求解方法

1.3 配电网规划面对的新课题

1.3.1 基于接线模式的配电网优化规划

1.3.2 中压配电网电压等级过渡

1.3.3 电力市场条件下的配电网规划

1.3.4 含分布式电源的配电网规划

1.3.5 基于GIS的配电网规划

1.4 本文主要工作与成果

第二章 复杂配电网可靠性评估的相关线路集双向搜索法

2.1 引言

2.2 可靠性计算数据结构

2.3 可靠性评估的相关线路集双向搜索法

2.3.1 正向搜索

2.3.2 逆向捜索

2.3.3 可靠性评估

2.4 算例

2.5 小结

第三章 具有多级分支线路辐射状配电网络的优化规划

3.1 引言

3.2 基于树形结构编码单亲遗传算法的配电网优化规划

3.2.1 数学模型

3.2.2 树形结构编码单亲遗传算法

3.2.3 树形结构编码单亲遗传算法应用于配电网络规划

3.2.4 一些问题的处理

3.2.5 算例

3.2.6 对树形结构编码单亲遗传算法的补充

3.3 基于分布估计-单亲遗传算法的配电网优化规划

3.3.1 分布估计算法基本描述

3.3.2 分布估计算法与单亲遗传算法在配电网规划中的结合

3.3.3 算例

3.4 小结

第四章 基于模式空间的配电网络优化规划

4.1 引言

4.2 基于接线模式的配电网优化空间介绍

4.2.1 配电网的模式空间

4.2.2 配电网模式子空间及模板的分析

4.3 基于模式空间的配电网优化规划

4.3.1 配电网优化规划数学模型

4.3.2 数据准备及拓扑信息存储结构

4.3.3 染色体表达方式

4.3.4 初始方案的产生

4.3.5 适应度计算

4.3.6 结构编码单亲遗传算法的优化操作

4.4 结构编码单亲遗传算法的收敛性分析

4.4.1 问题空间

4.4.2 结构编码单亲遗传算法的遍历性

4.4.3 结构编码单亲遗传算法的全局收敛性

4.5 算例

4.6 小结

第五章 基于多目标规划的配电网络最佳接线模式选择

5.1 引言

5.2 多目标遗传算法

5.3 基于NSGA-Ⅱ的多目标配电网规划

5.3.1 多目标配电网规划模型

5.3.2 基于NSGA-Ⅱ算法多目标配电网规划的设计

5.4 不同接线模式配电网PARETO解相对优势的比较分析

5.4.1 配电网接线模式

5.4.2 不同接线模式比较结果

5.5 典型地块配电网综合评价指标的形成

5.5.1 各项指标隶属函数的选择

5.5.2 综合评价

5.6 某市典型地块接线模式分析

5.6.1 计算初始条件

5.6.2 计算分析

5.7 小结

第六章 负荷不确定性条件下考虑接线模式过渡的配电网络多阶段动态规划

6.1 引言

6.2 模糊数及其运算与比较

6.2.1 模糊数

6.2.2 模糊数的运算

6.2.3 模糊数的比较

6.3 配电网模糊潮流计算方法

6.4 考虑接线模式过渡的配电网络模糊规划模型

6.5 考虑接线模式过渡的配电网络模糊规划模型求解思路

6.6 染色体表达方式

6.7 初始方案的产生

6.8 适应度计算

6.9 单亲遗传操作

6.10 算例

6.11 小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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