一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法,属于配电网规划技术领域，主要包括步骤，S1建立中压线路供电规划区域；S2建立中压线路路径规划模型；S3基于Dijkstra算法优化线路路径，S4基于增量最短路径法完成线路联络。通过建立城市新区综合管廊建设背景下配电网规划中压线路路径规划模型，将路径规划分为两步：首先利用最短路径法初步形成供电网格，且网格内电缆路径实现最优，完成主干线路规划；再基于增量最短路径法完成线路联络，相比启发式算法，该方法具有概念清晰，计算速度快，规划效果好的特点。规划后的配电网中压线路不仅适应于有城市综合管廊建设的情况，并且综合投资费用最小，电缆路径最短。

A medium voltage route planning method for distribution network based on urban integrated corridor

The invention discloses a medium voltage distribution line pipe gallery city path planning method based on which belongs to the technical field of distribution network planning, which mainly includes the following steps, S1 medium voltage lines power supply planning area; establishment of S2 medium voltage line path planning model; S3 Dijkstra algorithm based on S4 based on the incremental path, the shortest path method to complete the line contact. The path planning model of medium voltage power line distribution network planning to establish the background of comprehensive pipe gallery City District construction, path planning will be divided into two steps: firstly, using the shortest path method is the initial formation of power grid, and grid cable path to achieve optimal, the completion of the main trunk line planning; then based on incremental shortest path method to complete the line contact, compared the heuristic algorithm, this method has clear concept, fast calculation speed and good effect of the characteristics of planning. After the planned distribution network, the medium voltage line is not only suitable for the construction of the city comprehensive pipe gallery, but also has the lowest comprehensive investment cost and the shortest cable path.

【技术实现步骤摘要】
一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法
本专利技术涉及配电网规划
，更具体地说，它涉及一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法。
技术介绍
2013年，国务院出台了《关于加强城市基础设施建设的意见》，提出用3年左右时间在全国36个大中城市启动地下综合管廊试点工程，其他中小城市因地制宜建设一批综合管廊项目。同时，国家鼓励新建道路、城市新区和各类园区地下管网按综合管廊模式进行开发建设。近两年，国务院以及住建部、财政部、国家能源局等国家部委又陆续出台了关于深化城市综合管廊建设的相关指导意见，各试点城市及其他具备条件的城市新区、开发区等综合管廊建设管理和技术日渐成熟，地下管廊规模日趋庞大。现阶段城市新区的中压电力线路均以电缆为主，传统的电缆敷设方式占用地下空间较多且较杂乱，新增负荷增设管道或电缆维修时，会造成道路的反复开挖。地下综合管廊可以收纳较多电力电缆，集约利用空间，管廊内良好的工况便于电缆的运行维护和后期改建、扩建，电力电缆纳入城市地下综合管廊是科学可行也是非常必要的。然而，城市综合管廊建设给配电网规划工作提出新的思路和要求：一方面，综合管廊规划在布局上要依托电力电缆通道规划，管廊中电力仓要满足电缆的技术要求，优化管廊断面布置；另一方面，电力电缆通道规划也应在综合管廊的规划布局基础上合理整合归并通道资源，集约利用地下空间与地下综合管廊规划形成良好互动。上述线路路径规划是配电网规划的重要环节，目前的方法大部分时候将线路路径规划与配电网拓扑结构规划同步开展，以启发式算法为主，可以保证配电网结构的规范性和可拓展性，但线路路径不一定能达到最优，也不适应有城市综合管廊建设的情况，有待提出更加新颖有效的方法。
技术实现思路
针对实际运用中城市综合管廊配电网中压线路路径规划不一定能够达到最优，即投资费用最小这一问题。本专利技术基于城市新区综合管廊建设的特点，结合配电网网格化规划的要求，提出一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法，以年综合投资费用最小为目标函数，利用Dijkstra算法求解电缆线路最短路径，优化城市新区电力设施布局，引导电网建设科学有序开展。本专利技术的解决方案：基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法，该方法包括如下步骤：S1，建立中压线路供电规划区域；S2，建立中压线路路径规划模型，包括，S21，设定目标函数，以年综合投资费用f(x)最小作为规划目标，其中包括电缆建设投资(含土建费用和电缆材料费用)、年运行费用及损耗：等式右边第一项为年固定投资及年运维费用，其中年运维费用取年固定投资一定的折算系数m，采用“现值转年法”，将总的费用折算成每年内的建设费用，为年值系数，其中r0为电力工业投资收益率，n为电气设备的经济使用年限，Di为有电缆通过的支路集合，xi为每段支路的长度，为不同电缆敷设方式的电缆通道单位长度造价；为支路i中的电缆材料费用，LC为所选电缆单位长度造价，k为支路i中的电缆回路数；等式右边第二项为网损费用，λ为综合电价；ΔPji为通过路径j中的支路i的有功损耗，Pji为路径j中通过支路i的所有功率之和(最高负荷情况下)，Ui为支路i首端电压，此处取平均额定电压，ρ为所选电缆的单位电阻值；τmax为最大负荷利用小时数。S22，设定约束条件，a、开环供电约束，采用电源-开关站等双回路供电模式，形成供电路径时满足该条件；b、电缆容量约束，流经每段支路电缆的功率Pji小于限值Pji(lim)，即：Pji≤Pji(lim)，j＝1，2，…，Dj；i＝1，2…，Di(2)c、敷设电缆回路数约束，每条支路上，采用不同的电缆敷设方式，其电缆条数ni不得超过综合管廊电力仓或电缆排管规模的上限Ni(max)：0≤ni≤Ni(max)(3)d、变电站出线数目约束，每个变电站的出线数目mb小于等于变电站允许的出线数目限值mb(max)，即0≤mb≤mb(max)(4)e、供电半径约束，在建立形成规划区域时考虑变电站的供电半径，保证所有开关站负荷在变电站的供电半径范围内；S3，基于Dijkstra算法优化线路路径，根据所述规划区域内的变电站和负荷点的分布，建立图形G＝(V，E)，令G＝(V，E)为一个带权有向图，上述带权有向图由集合V和E所构成，其中V是非空的由有限个顶点所构成的顶点集合，E则是由顶点对所构成的路径集合，上述顶点对又称为边(Edge)，即路径；将图中的顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合S，初始时顶点集合S中只有源节点，以后每求得一条最短路径，就将它对应的顶点加入到顶点集合S中，直到全部顶点都加入到顶点集合S中；第二组是未确定最短路径的顶点集合U，在加入过程中，总保持从源节点v到顶点集合S中各顶点的最短路径长度不大于从源节点v到顶点集合U中任何顶点的最短路径长度；Dijkstra算法的计算步骤如下：S31，初始化时，上述顶点集合S只含有源节点；S32，从顶点集合U中选取一个距离v最小的顶点k加入顶点集合S中，该选定的距离就是v到k的最短路径长度；S33，以k为新考虑的中间点，修改顶点集合U中各顶点的距离；若从源节点v到顶点u的距离(经过顶点k)比原来距离(不经过顶点k)短，则修改顶点u的距离值，修改后的距离值是顶点k的距离加上k到u的距离；S34，重复步骤S32和S33，直到所有顶点都包含在顶点集合S中。进一步的，所述步骤S1中，所述建立中压线路供电规划区域，具体步骤包括：S11，根据城市新区总体布局，将城市新区按街道河流等划分为若干功能区；S12，按照用地性质将所述功能区划分为建设开发单元，即以路网形成的网格作为建设开发单元；S13，规划区内负荷以所述网格为单位进行统计，中压配电网构成以开闭站(环网室)为节点的中压配电网骨干网架。进一步的，所述建立图形G＝(V，E)的具体流程包括，将规划区域内的变电站和负荷点当作图的顶点，将规划综合管廊或可能开挖的电缆沟走廊的交叉处称为交叉点，将顶点和交叉点统称为节点，将各个节点间可能开挖电缆沟道的走廊称作路径，将以顶点为端点的路径当作图的边，将各条路径和边上线路的建设费用(包括线路材料费用和施工费用)分别作为各条路径的边和权，用w代表各条路径的权，以此将配电网规划论域转化为一个加权图G＝(V，E)，其中V和E分别表示图中所有顶点和边的集合。进一步的，当新增路径和完善路径时，各条路径权值的计算方法为，路径的权值为新增一个开关站负荷后，网络中各支路费用，对支路i，可表示成：Wi＝Wfi+Wli(5)Wfi为电缆投资综合费用，包括电缆通道建设费用WDi和电缆材料投资费用WCi，Wli为网损费用，计算参见公式(1)。本专利技术技术方案的有益效果至少包括：划定规划区域后，各个规划区域呈网格状，通过建立城市新区综合管廊建设背景下配电网规划中压线路路径规划模型，将路径规划分为两步：首先利用最短路径法初步形成供电网格，且网格内电缆路径实现最优，完成主干线路规划；再基于增量最短路径法完成线路联络，相比启发式算法，该方法具有概念清晰，计算速度快，规划效果好的特点。规划后的配电网中压线路不仅适应于有城市综合管廊建设的情况，并且综合投资费用最小，电缆路径最短。附图说明图1为基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法的流程示意图；图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立中压线路供电规划区域；S2，建立中压线路路径规划模型，S21，设定目标函数，以年综合投资费用f(x)最小作为规划目标，其中包括电缆建设投资(含土建费用和电缆材料费用)、年运行费用及损耗：

【技术特征摘要】
1.一种基于城市综合管廊的配电网中压线路路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立中压线路供电规划区域；S2，建立中压线路路径规划模型，S21，设定目标函数，以年综合投资费用f(x)最小作为规划目标，其中包括电缆建设投资(含土建费用和电缆材料费用)、年运行费用及损耗：等式右边第一项为年固定投资及年运维费用，其中年运维费用取年固定投资一定的折算系数m，采用“现值转年法”，将总的费用折算成每年内的建设费用，为年值系数，其中r0为电力工业投资收益率，n为电气设备的经济使用年限，Di为有电缆通过的支路集合，xi为每段支路的长度，为不同电缆敷设方式的电缆通道单位长度造价；为支路i中的电缆材料费用，LC为所选电缆单位长度造价，k为支路i中的电缆回路数；等式右边第二项为网损费用，λ为综合电价；ΔPji为通过路径j中的支路i的有功损耗，Pji为路径j中通过支路i的所有功率之和(最高负荷情况下)，Ui为支路i首端电压，此处取平均额定电压，ρ为所选电缆的单位电阻值；τmax为最大负荷利用小时数；S22，设定约束条件，a、开环供电约束，采用电源-开关站等双回路供电模式，形成供电路径时满足该条件；b、电缆容量约束，流经每段支路电缆的功率小于限值，即：Pji≤Pji(lim)，j＝1，2，…，Dj；i＝1，2…，Di(2)c、敷设电缆回路数约束，每条支路上，采用不同的电缆敷设方式，其电缆条数ni不得超过综合管廊电力仓或电缆排管规模的上限Ni(max)：0≤ni≤Ni(max)(3)d、变电站出线数目约束，每个变电站的出线数目mb小于等于变电站允许的出线数目限值mb(max)，即0≤mb≤mb(max)(4)e、供电半径约束，在建立形成规划区域时考虑变电站的供电半径，保证所有开关站负荷在变电站的供电半径范围内；S3，基于Dijkstra算法优化线路路径，根据所述规划区域内的变电站和负荷点的分布，建立图形G＝(V，E)，令G＝(V，E)为一个带权有向图，上述带权有向图由集合V和E所构成，其中V是非空的由有限个顶点所构成的顶点集合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鼎，叶剑锋，仇群辉，雷振，汤东升，何平，郁哲亮，袁傲，张博，李佳鹏，吴琴芳，
申请(专利权)人：嘉兴恒创电力设计研究院有限公司，国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33