一种分层分区的配电网架规划方法技术

本发明专利技术涉及一种分层分区的配电网架规划方法，其特点是包括以下步骤：对整个城市配电网网架结构进行分区；按照线性规划方法对所规划区域的电网进行供电能力计算；借助于分层规划的思想建立联合优化的两层多目标联合规划模型；对两层多目标规划问题进行转化和分析；采用联合编码方式将网架结构与分区方式进行联合编码；根据联合编码采用两层多目标遗传算法对编码进行处理，得到规划运算结果。本发明专利技术提出了基于两层多目标优化遗传算法的网架结构与分区方式相结合的联合规划优化方法，一定程度上可以有效提升电网规划优化的合理性，同时充分利用已有网架，节约建设成本，从而使新网架既能满足供电要求又能具有较高的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于供配电
，具体涉及。
技术介绍
随着我国经济水平的不断发展、技术创新力的不断提升，在全国各地，一大批拉动 所在地区经济增长的产业园、创新示范园区相继建立并快速发展，大量公司、机构、厂家、科 研院所相继进驻各地区新兴产业园，其对电力供应多样化的需求促使园区所在地的电网网 架亟待进行新一轮的规划与改扩建，以满足越来越多、越来越高的供电水平要求。 近年来，随着电网规划技术上的不断更新发展，一些新的规划理念开始在电网规 划应用中不断涌现：（1)电网网架结构规划理念的更新：规划理念从原有的保障基本供电 服务开始变为要充分体现"下一级电网对上一级电网的支持"，强调大系统的安全性以及对 电网末端用户供电的可靠性理念；（2)企业经济效益最大化理念：随着国民经济发展进入 增长稳定期，电网的新建改建目的逐步从满足量的需求变为满足质的需求，以期通过电网 的新建、改建、扩建使用户的经济风险与电网的成本风险达到平衡，以谋求电网企业的经济 效益最大化；(3)分布式电源不断出现对供电理念的影响：分布式电源的安装、调试、运行 是对当前集中供电方式的有益补充，将会对城网发展产生深远影响。 基于上述原因，针对新形势下网架规划中出现的新情况以及面临的新问题，国内 外学者对网架规划的方式方法提出了诸多新的理论与方法手段，如ParetO多目标优化理 论、分层多目标规划方法、组件式地理信息系统，模糊规划方法等；对于相应的优化问题的 求解算法，有学者提出启发式算法，以灵敏度法为基础，从待扩展网络开始的"逐步加线法" 和从加入所有待选线路开始的"逐步减线法"。也有学者提出数学规划算法等其他算法，丰 富了网架规划中优化问题的求解方法，使工程实施者能够针对不同的网架优化目标选取最 合理的网架规划方法。但是，现有的规划方法均存在一定局限性，不能充分利用已有的网络 架构，难以提升电网规划优化的合理性，也不能满足日益发展的供电要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分层分区的配电网架规划方 法，可以有效提升电网规划优化的合理性，同时充分利用已有网架，节约建设成本，使得规 划后的网架既能满足供电要求又能具有较高的经济性。 本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： -种分层分区的配电网架规划方法，包括以下步骤： 步骤1、对整个城市配电网网架结构进行分区；按照线性规划方法对所规划区域 的电网进行供电能力计算；借助于分层规划的思想建立联合优化的两层多目标联合规划模 型；对两层多目标规划问题进行转化和分析； 步骤2、采用联合编码方式将网架结构与分区方式进行联合编码；根据联合编码 采用两层多目标遗传算法对编码进行处理，得到规划运算结果。 而且，所述对整个城市配电网网架结构进行分区的方法为：以最高电压等级变电 站为主要分区依据，将下一级变电站划入到相应各自的变电站的供电管辖范围中，从而形 成一个个或多个最高电压等级的变电站带动一片低电压等级地区的格局。 而且，所述按照线性规划方法对所规划区域的城市配电网进行供电能力计算的数 学模型为： 式中，PSC表示供电能力，为负荷节点的个数；P1为第i个负荷点的有功功率； P、9分别为节点有功注入和电压相角向量，B为网络导纳阵，CulOT，Cuhlgh分别为线路容量 的下限和上限，Pl，lciw，Pl，hlgh分别为节点功率的下限和上限。 而且，所述两层多目标联合规划模型包括第一层规划模型和第二层规划模型，其 中，第一层规划模型为：LI:Min s.t.g(x，y) {彡，=，彡}0 式中：y为连续变量，表示潮流和电压；X为整数变量，表示线路建设的决策变量； Cf(X)表示线路投资；Psc(x,y)为连通网架的供电能力；g(x,y) {彡，=，彡}0为规划中的 所有约束条件集合，包括网架结构约束、直流潮流约束、N-I状态下线路潮流约束； 第二层规划模型为：s.tgi(X，y) {彡，=，彡} 0,（Ii (X，y) {彡，=，彡} 0 i= 1，2, ...Hipartltlon 式中：y为连续变量，表示潮流和电压；X为整数变量，表示线路建设的决策变量； mpartltlcin表示分区的个数；心」> 为i分区电网的供电能力AU,y)为i分区电网的最小 切负荷量，采用文中的计算方法得到；gi(x，y) {彡，=，彡}0为分区i电网的技术性约束 条件；(I1Uy) {彡，=，彡}0表示分区i方案可行性约束条件，包括各分区电网内变电站 容量小于该分区电源的可用容量及某些管理因素。而且，所述对两层多目标规划问题进行转化和分析的方法是：将其归结为一个两 层多目标极小化问题，其一般形式表示为： 定义第一优先层，代表网架结构的优化；定义第二优先层，代表分区方式的优化； Ps(s= 1，2)是优先层次的记号，Z为优化问题解的可行域。 而且，所述网架编码方法为：每一位数字代表某一规划路径，其数值表示该路径 上供电线路的回路条数，形成初始种群时，每一位上的数值取该规划路径现有回路数与最 大可能回路数之间的某一随机值；所述分区编码方法为：负数表示最高一级变电站节点编 号，正数表示下一级变电站，每个负数与后面的一个或几个正数代表一个分区。 而且，所述根据联合编码采用两层多目标遗传算法对编码进行处理的方法包括以 下步骤： (1)构建连通网架：构建基本网架；基于关联矩阵的网架修正：各分区重复搜索； (2)计算适应值：将种群的所有个体按照Pareto秩由小到大排列，对于Pareto秩 相同的个体，按照首要目标函数的值由小到大排列，并对所有个体的排列序号赋值，用于个 体适应度的计算；所有优化目标作为求取个体Pareto秩时的衡量标准，对个体X1，其适应 度函数Ht1(X)可由上文推导的计算式得到； (3)保存双精英种群； (4)进行分层进化； (5)修正交叉、变异算子及编码。 而且，所述步骤（3)保存双精英种群的方法为：根据联合编码策略，对网架结构 内的各个元件进行编码，从而形成父种群，对父种群P(t)中的个体进行交叉、变异，形成子 种群Ps°n(t)，合并后按个体的适应度由大到小在其中选择前y个个体，形成新的父种群 P(t+1);将每代进化后新出现的没有被支配的个体增加至相应的精英种群PkOPYt)中 去，并按照各自目标继续寻找现有精英种群中的没有被支配的个体，同时累计这类个体的 数目 而且，所述步骤（4)进行分层进化通过以下步骤实现：①假设父种群为P(t)，得到P1 (t)、P2 (t)，可知P1 (t)中的个体是网架较优的个体， P1U)中个体进行分区方式编码的交叉、变异，得到新个体集合P2 (t); ②形成集合，将其中使目标(./T(x)，.A1(KU))非被支配的个体添加 至IJ集合PW)，形成PYt+l)，类似由P1U)到P2(t)的方法，从PW+l)可求出P2(t+1); ③对p(t)中的个体进行网架编码的交叉、变异，形成子种群P'（t)，进而形成新的 父种群p(t+l)。 而且，所述步骤（5)修正交叉、变异算子及编码的方法通过以下步骤实现： ①对网架编码采用单点交叉方法，对分区编码采用改进顺序交叉方法； ②网架编码变异操作方法为：随机选择一个或多个要进行变异的位，对每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分层分区的配电网架规划方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、对整个城市配电网网架结构进行分区；按照线性规划方法对所规划区域的电网进行供电能力计算；借助于分层规划的思想建立联合优化的两层多目标联合规划模型；对两层多目标规划问题进行转化和分析；步骤2、采用联合编码方式将网架结构与分区方式进行联合编码；根据联合编码采用两层多目标遗传算法对编码进行处理，得到规划运算结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宗强，杨得博，赵长伟，高猛，王守相，刘聪，迟福建，葛磊蛟，宗烨琛，杨智，刘伟，张仕刚，崔珉赫，梁栋，宋默琳，李会超，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津;12