【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变电站供电单元布局方法，属于输配电。
技术介绍
1、变电站供电单元布局是配电网设计的基础，非常重要。变电站供电单元布局常采用人工方式绘制，工作量大且容易出错。随着计算机技术的进步，人们提出了变电站供电单元布局自动生成方法。虽然自动生成方法大大节省了人为工作量，但如何提高自动生成速度及自动设计效果是该方面的关键问题。
2、公开号为cn111026900a的中国专利技术专利公开了一种配电网接线组生成及网架拓扑图生成方法和装置，该方法包括以下步骤：获取单元格中所有线路的变电站和出线设备、线路设备拓扑数据；分析设备线路联络关系并构建供电单元接线组；通过接线组内设备拓扑连接关系生成供电联络路径,构建路径上节点和边,采用分层布局方法进行布局,最后自动生成接线组网架拓扑图并直接输出图模。该专利技术对于模型过渡态和目标态下识别供电单元接线组网架标准化程度，展示供电单元规划可视化成果、实现供电单元负荷转供方案优化，全面提升配电网网架架构和供电可靠性等具有指导意义。
3、虽然上述方法可以实现变电站供电单元布局自动生成，但是生成的变电站供电单元布局存在交叉节点多等问题，导致其布局效果不理想，有待于进一步提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种变电站供电单元布局方法，以减少布局图交叉点数量，提高变电站供电单元布局效果。
2、本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：
3、一种变电站供电单元布局方法，所述方法
4、上述变电站供电单元布局方法，所述利用力导法建立变电站供电单元布局模型的步骤如下：
5、a.将所有的供电单元和变电站设为节点，所有节点布置于xy轴坐标系中，其中变电站设置为重心，且设置于坐标系原点处，节点之间的相互作用力包括引力、斥力和重心力，节点vi受到的合力由下式表示：
6、
7、式中m为变电站供电单元布局图中节点总数；为节点vi受到节点vj的引力，方向为节点vi指向节点vj，其模为：其中ka为引力系数；dij为节点vi和vj之间的距离；l为节点vi和vj之间支线的理想长度；为节点vi受到节点vj的斥力，方向为节点vj指向节点vi，其模为其中kr为斥力系数；为节点vi受到的重力，方向为节点vi指向重心，其模为其中di为节点vi和重心之间的距离，kg为重力系数；
8、b.将节点vi受到的合力分解为x轴分量和y轴分量
9、
10、式中为向量的方向与x轴的夹角；
11、c.建立节点vi的运动方程：
12、
13、式中k为节点vi的迭代次数；x(k)(vi)为第k次迭代时节点vi在x轴上的投影；y(k)(vi)为第k次迭代时节点vi在y轴上的投影；β为力转化为位移的比例系数；
14、d.按节点vi的运动方程进行迭代，当所有节点的x(k+1)与x(k)的差距均不超过x(k)的5％，且所有节点的y(k+1)与y(k)的差距均不超过y(k)的5％时，力导法停止迭代，并根据各节点的位置和各节点之间的连接关系生成变电站供电单元布局图，得到变电站供电单元布局模型。
15、上述变电站供电单元布局方法，采用遗传算法对力导法的引力系数、斥力系数和重力系数进行优化的具体方法如下：
16、建立遗传算法的目标函数g：
17、
18、式中l为遗传算法的迭代次数；n为种群内个体的数量；为第l次迭代中第t个个体的参数组；为基于参数的力导法计算稳定后得到的布局图；为基于该布局图检测的交叉数；分别为引力系数、斥力系数和重力系数的最小值；分别为引力系数、斥力系数和重力系数的最大值；xmin为引力系数、斥力系数和重力系数的最小值构成的参数组；xmax为引力系数、斥力系数和重力系数的最大值构成的参数组；
19、遗传算法的具体步骤如下：
20、①种群初始化：
21、通过高斯分布的随机函数randn产生初始种群，初始种群中的第t个个体的产生方法如下：
22、
23、式中为初始种群中的第t个个体；rand(0,1)为[0,1]之间的随机数；
24、②选择：
25、根据中系数的设定计算个体的适应度，采用轮盘赌法选择适应度较高的个体，公式如下：
26、
27、式中，表示个体在每次选择中被选中的概率；l和t分别为迭代次数和个体序号；为个体适应度值；
28、③交叉
29、将引力系数、斥力系数和重力系数由十进制转化为二进制，对轮盘赌法选择出的两个个体进行交叉操作，具体为对两个个体的进行对应位置的随机交换；
30、④变异
31、对轮盘赌法选择出的个体进行变异操作，具体为随机将个体中的二进制代码由“0”变为“1”或由“1”变为“0”；
32、⑤适应度计算
33、将引力系数、斥力系数和重力系数由二进制转化为十进制，并计算适应度当满足个体适应度小于1或迭代次数大于最大迭代次数时，停止迭代，并输出种群中适应度最最小的个体，得到所需的变电站供电单元布局图。
34、上述变电站供电单元布局方法，基于布局图检测交叉数的具体方法如下：
35、将有连接关系的节点vi1和vj1的坐标分别记为a和b，ab的连接线记为线路l1；将另一对有连接关系的节点vi2和vj2的坐标分别记为c和d，cd的连接线记为线路l2；判断线路l1与线路l2是否交叉的方法如下：
36、首先进行快速排斥试验：分别以线路l1和l2为对角线画两个矩形，若两个矩形不相交，则两条线路不相交，若两个矩形相交，则进行跨立试验：只要节点坐标满足以下关系：
37、(a-d)×(c-d)*(b-d)×(c-d)＜0
38、则两条线路不相交，反之，两条线路相交。
39、上述变电站供电单元布局方法，所述力转化为位移的比例系数β设置为1。
40、本专利技术利用力导法建立数学模型，得到初始布局图，再以交叉点数最小建立目标函数，利用遗传算法多次迭代优化力导法的系数，最终基于最优系数，获得最优布局图。同传统的单一力导法相比，由于本专利技术以交叉点最少为目标函数，利用遗传算法不断优化引力系数、斥力系数和重力系数，因此确定了最优系数组设定，在该系数组设定下，布局图的交叉点最少，从而提高了变电站供电单元布局效果。
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1.一种变电站供电单元布局方法，其特征是，所述方法首先利用力导法建立变电站供电单元布局模型，得到初始布局图，然后以变电站供电单元布局图中交叉点数最少为目标函数，采用遗传算法对力导法的引力系数、斥力系数和重力系数进行优化，之后找出种群中适应度最小的个体，得到所需的变电站供电单元布局图。
2.根据权利要求1所述的一种变电站供电单元布局方法，其特征是，所述利用力导法建立变电站供电单元布局模型的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种变电站供电单元布局方法，其特征是，采用遗传算法对力导法的引力系数、斥力系数和重力系数进行优化的具体方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种变电站供电单元布局方法，其特征是，基于布局图检测交叉数的具体方法如下：
5.根据权利要求4所述的一种变电站供电单元布局方法，其特征是，所述力转化为位移的比例系数β设置为1。
【技术特征摘要】
1.一种变电站供电单元布局方法，其特征是，所述方法首先利用力导法建立变电站供电单元布局模型，得到初始布局图，然后以变电站供电单元布局图中交叉点数最少为目标函数，采用遗传算法对力导法的引力系数、斥力系数和重力系数进行优化，之后找出种群中适应度最小的个体，得到所需的变电站供电单元布局图。
2.根据权利要求1所述的一种变电站供电单元布局方法，其特征是，所述利用力导法建立变电站供电单元布...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟兴，刘利国，徐进，韩俊，汤同峰，陈皓菲，潘文婕，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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