一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法，属于输电通道规划领域。一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法，包括以下步骤：收集待规划区域地理信息以及输电网络现有网架结构信息，基于现有网架结构建立顶层输电通道规划模型；按地理环境影响因素性质建立地理信息层级结构模型，并对待规划区域进行格网化，采用区间层次分析法分别求解影响因素各层权重值及综合权重值，并将其赋值于各格网；以地理环境总成本为目标建立底层输电通道路径优化模型，通过Dijkstra算法找寻待规划扩展线路优化方案，构建待选输电路径集；调用遗传算法对所述顶层输电通道规划模型求解。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法
本专利技术涉及输电通道规划领域，具体涉及一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法。
技术介绍
我国能源资源与能源需求呈逆向分布，这种格局决定我国能源无法做到就地平衡消耗，为实现全国能源资源优化配置，我国已经逐步形成西电东送、北电南送的能源配置格局，分别在国家电网形成“三交四直”，南方电网形成“八交八直”的交直流混联输电通道结构。随着用电需求的持续增长与电源的大规模投产，联网范围以及输电网络规模正不断扩大，网架结构也更加复杂，这使得输电通道的扩展规划技术面临更大的挑战。同时输电建设成本巨大，计划一旦实施，其网架结构很难大幅度更改，若不能满足用户要求会带来巨大的经济损失。输电通道的路径规划是一项投资大、要求高的复杂系统工程。输电通道路径选择中，地形、地质、水文等自然条件以及交通条件、施工难度以及对沿线环境的影响等都对投资的综合效益有较大影响。传统的电力线路设计过程中，首先由专业设计人员搜集线路相关资料，然后依据个人技术和经验做出多种备选方案，经过现场勘察后修改并选出较经济的线路，但这种方式耗费时间长、效率较低，而且很难兼顾施工条件、地形地质条件、线路的环保及可持续发展等经济技术问题，因此单独依靠经验和技术在输电线路路径方案规划时具有一定的局限性，科学性也得不到保证。现有的输电通道路径优化方法仅限于单条输电线路的路径优化，并未将输电线路建设经济性和电网安全性联系起来，且未考虑线路建设交通的便利性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法，包括以下步骤：步骤1：收集待规划区域地理信息以及输电网络现有网架结构信息，基于现有网架结构建立顶层输电通道规划模型；步骤2：按地理环境影响因素性质建立地理信息层级结构模型，并对待规划区域进行格网化，采用区间层次分析法分别求解影响因素各层权重值及综合权重值，并将其赋值于各格网；步骤3：以地理环境总成本为目标建立底层输电通道路径优化模型，通过贪心算法找寻待规划扩展线路优化方案，构建待选输电路径集；步骤4：调用遗传算法对所述顶层输电通道规划模型求解。进一步地，所述的顶层输电通道规划模型的目标函数具体表达式：式中，PGr表示第r台机组的实际出力；cor代表机组出力成本；xkl取0～m之间的整数，m表示可建线路回路数，其取值为非零时表示节点k与节点l之间新投建线路数，取值为零表示放弃投建该线路；ckl表示建设线路xkl的单位投资成本；λkl是由底层模型返回的线路xkl的路径长度；Ploss表示系统网损量；pe表示电价；W表示输电网络节点。进一步地，输电通道规划模型的约束条件包括功率平衡约束、输电线路容量约束、常规机组出力约束、节点电压约束与输电走廊数目约束中的一种或多种。进一步地，所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1：确立地理信息层级结构模型步骤3.2：通过区间层次分析法确定各层级间的权值区间层次分析取T.L.Sataty1～9标度法作为准则，对同一层次指标进行两两比较，得到相对于上一层要素的判断矩阵；进行一致性校验后，求解所述判断矩阵；根据区间层次分析法中，因素层与准则层之间的权重以及准则层与目标层之间的权重，求得因素层对目标层之间的权重；权重值由区间数变成点值；通过所述的因素层对目标层之间的权重，元素两两比较建立可能度判断矩阵，获得综合权重向量。进一步地，所述步骤3中，通过Dijkstra算法找寻待规划扩展线路优化方案，构建综合考虑地理信息因素、路径长度的待选输电路径集；以系统运行经济性以及输电路径优化为目标，建立包括底层模型与顶层模型的输电通道规划双层运行优化模型，所述底层模型目标函数表达式为：式中，wk、wl表示两端格网环境因素权重；lkl表示格网水平路径长度，格网中相邻单元格的长度值为1或2；α表示惩罚系数。进一步地，所述步骤4包括以下步骤：所述遗传算法的决策变量为用0～m间的整数表示待投建线路数，将底层模型的计算结果返回顶层模型；结合遗传算法继续顶层迭代优化过程，判断是否存在满足约束条件的最优解集，若存在则输出优化结果集，否则继续进行迭代优化，直至满足约束条件，最终得输电通道路径优化方案。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本申请的输电通道规划优化模型流程图；图2为基于线路设计专家调研和线路设计规程归纳的地理信息层级结构；图3为本申请的Dijkstra计算流程图；图4为本申请的修改的Garver-6节点系统；图5节点1与节点2间人工制定路径与智能优化路径的方案比较；图6是输电路径智能优化方案。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本公开的示例提出了一种输电通道路径优化与扩展方法，采用区间层次分析法，将输电通道扩展与路径设计相结合，分析施工条件、地形地质条件等地理环境因素对路径规划的影响，建立了输电通道规划双层运行优化模型。顶层模型以输电规划经济性为目标，底层模型以线路地理环境总成本为目标进行输电通道路径优化，并将底层优化得到的待选线路集返回顶层模型进行输电网络规划，结合遗传算法实现模型求解。其实现步骤包括：(1)收集待规划区域地理信息以及输电网络现有网架结构信息，基于现有网架结构建立顶层输电通道规划模型；顶层规划模型的目标函数ZOPF是输电规划总成本，包括线路建设成本、机组运行成本和线路损耗成本，其中待选规划通道合集及建设成本需要通过内嵌的底层模型进行优化计算后得出，目标函数具体表达式：式中，PGr表示第r台机组的实际出力；cor代表机组出力成本；xkl取0～m之间的整数(m表示可建线路回路数)，其取值为非零时表示节点k与节点l之间新投建线路数，取值为零表示放弃投建该线路；ckl表示建设线路xkl的单位投资成本；λkl是由底层模型返回的线路xkl的路径长度；Ploss表示系统网损量；pe表示电价；W表示输电网络节点。输电通道规划模型的约束条件例如为但不限于功率平衡约束、输电线路容量约束、常规机组出力约束、节点电压约束以及输电走廊数目约束，具体表达式如下：xl∈{0,1,…,m}l∈Ω式中，fij与gik分别表示与i节点相连的所有支路潮流注入量以及节点i处第k个机组的有功出力；di表示第i个节点处的有功负荷；fl表示第l条支路的实际潮流；fl.max和fl.min分别表示第l的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：收集待规划区域地理信息以及输电网络现有网架结构信息，基于现有网架结构建立顶层输电通道规划模型；/n步骤2：按地理环境影响因素性质建立地理信息层级结构模型，并对待规划区域进行格网化，采用区间层次分析法分别求解影响因素各层权重值及综合权重值，并将其赋值于各格网；/n步骤3：以地理环境总成本为目标建立底层输电通道路径优化模型，通过Dijkstra算法找寻待规划扩展线路优化方案，构建待选输电路径集；/n步骤4：调用遗传算法对所述顶层输电通道规划模型求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑地理因素的输电通道路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集待规划区域地理信息以及输电网络现有网架结构信息，基于现有网架结构建立顶层输电通道规划模型；
步骤2：按地理环境影响因素性质建立地理信息层级结构模型，并对待规划区域进行格网化，采用区间层次分析法分别求解影响因素各层权重值及综合权重值，并将其赋值于各格网；
步骤3：以地理环境总成本为目标建立底层输电通道路径优化模型，通过Dijkstra算法找寻待规划扩展线路优化方案，构建待选输电路径集；
步骤4：调用遗传算法对所述顶层输电通道规划模型求解。


2.根据权利要求1所述的考虑地理因素的输电通道路径优化方法，其特征在于，所述的顶层输电通道规划模型的目标函数具体表达式：



式中，PGr表示第r台机组的实际出力；cor代表机组出力成本；xkl取0～m之间的整数，m表示可建线路回路数，其取值为非零时表示节点k与节点l之间新投建线路数，取值为零表示放弃投建该线路；ckl表示建设线路xkl的单位投资成本；λkl是由底层模型返回的线路xkl的路径长度；Ploss表示系统网损量；pe表示电价；W表示输电网络节点。


3.根据权利要求1所述的考虑地理因素的输电通道路径优化方法，其特征在于，输电通道规划模型的约束条件包括功率平衡约束、输电线路容量约束、常规机组出力约束、节点电压约束与输电走廊数目约束中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的考虑地理因素的输电通道路径优化方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，梅飞，王梦帆，周程，潘益，韩文军，张亚平，
申请(专利权)人：东南大学，国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32