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城市电网优化规划问题的研究

作　者: 王林梅
导　师: 黄民翔
学　校: 浙江大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 城市电网变电站选址两阶段优化规划层次分析法综合适应度水平年输电网络扩展规划有效种群法
分类号: TM715
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

电力系统规划研究通常包括电源规划和电网规划,其中城市电网规划以其庞大复杂性、多重约束、多目标性等特点在整体电网规划工作中占据着重要地位,也是我国电网规划改革与发展的重点。因此,做好城市电网规划工作对整个电力系统的结构和运行优化有着重大的意义,变电站布点问题和输电网络扩展规划是其中的重点与难点工作,对它们进行优化规划可大大提高城市整体电网运行的可靠性、经济性和安全性。针对城市电网规划中变电站选址这一专门问题,本文在分析其特点与难点的基础上,首先将影响变电站站址选择的因素分为两大类,即可量化因素与不可量化因素,然后提出了变电站站址多目标规划的两阶段优化方法。第一阶段针对影响站址选择的可量化的变电站进出线线路投资和损耗,建立科学、实用的数学模型,提出简易的求解方法,利用计算机程序进行优化计算,得到经济性指标最优的变电站站址初始方案;第二阶段针对影响变电站选址的不可量化的地理属性指标,依靠电力部门有关专家对变电站站址初始方案进行优化调整,给出可行的候选站址,然后利用AHP(层次分析法)得到各候选站址的地理属性综合评分值;最后,求出多个或多电压等级新建变电站组合方案的整体经济性和地理属性综合适应度值H(P),找到H(尸)值最大的组合方案,使得在现有电网上新建多个或多电压等级变电站后实现多级电网整体优化。针对城市电网规划中水平年输电网络扩展规划问题,本文建立的规划目标是:寻找使输电网扩展规划建设投资和运行损耗最小、并且满足相关可靠性和安全性指标的全局最优的输电网络扩展方案。建立了考虑多种约束(潮流约束、各节点出线回数约束等)条件的输电网络规划模型,并结合GA(遗传算法)的特点,提出了基于改进遗传算法求解电力系统输电网络扩展规划模型的方法,使求得输电网络扩展规划方案满足连通性和“N-1”事故检验。针对SGA(标准遗传算法)的不足,本文重点研究了如何提高其收敛速度和寻优性能,如结合输电网络扩展规划的特点引入了成对变异操作,尝试将Virtual Population Approach(有效种群法)引入SGA对输电网络扩展规划模型进行求解等。改进后的遗传算法显著提高了输电网络扩展规划的工作效率,并且能够保证得到全局最优方案。

全文目录

第1章绪论  6-16
  1.1 立题意义  6-8
  1.2 国内外研究动态  8-14
    1.2.1 计算机技术的应用  8
    1.2.2 地理信息系统的应用  8-9
    1.2.3 不确定性理论的应用  9
    1.2.4 各类优化算法的应用  9-14
  1.3 结论和发展方向  14
  1.4 本文主要工作  14-16
第2章变电站站址优化方法介绍  16-22
  2.1 变电站选址的重要性  16-17
  2.2 变电站选址问题的特点  17-18
  2.3 变电站站址优化方法介绍  18-21
    2.3.1 定性分析法  18
    2.3.2 负荷重心法  18-19
    2.3.3 定量分析方法  19-21
  2.4 本文站址优化方法介绍  21-22
第3章变电站站址多目标规划的两阶段优化方法  22-40
  3.1 前期工作  22-23
    3.1.1 电力负荷预测  22
    3.1.2 确定变电站总容量  22-23
    3.1.3 确定变电站主变数量  23
  3.2 与变电站站址相关的因素分析  23
  3.3 变电站站址两阶段优化规划  23-29
    3.3.1 计算机优化阶段: 形成初始方案  24-27
    3.3.2 专家优化调整阶段: 候选站址综合评分  27-29
  3.4 应用方法介绍  29-31
    3.4.1 AHP(层次分析法)  29-31
    3.4.2 TS算法(禁忌搜索算法)  31
  3.5 算法总结  31-32
  3.6 算例与分析  32-39
    3.6.1 算例 1  32-36
    3.6.2 算例 2  36-39
  3.7 结果分析  39-40
第4章输电网络扩展规划模型及求解算法介绍  40-47
  4.1 长期输电网络扩展规划的特点总结  40-41
  4.2 水平年输电网络优化规划模型介绍  41-43
    4.2.1 经济性模型  41-43
    4.2.2 可靠性模型  43
  4.3 现代启发式算法的应用  43-47
    4.3.1 与传统方法比较  43-44
    4.3.2 算法的改进  44-45
    4.3.3 MHA在TNEP中的应用  45-46
    4.3.4 基于遗传算法的输电网络扩展规划  46-47
第5章基于改进遗传算法的水平年输电网络扩展优化规划  47-67
  5.1 水平年输电网络扩展规划模型  47-49
  5.2 标准遗传算法(SGA)  49-50
    5.2.1 基本介绍  49-50
    5.2.2 SGA的不足与改进方向  50
  5.3 基于改进遗传算法的模型求解  50-58
    5.3.1 染色体编码  50
    5.3.2 适应度函数  50-51
    5.3.3 基本遗传操作  51-52
    5.3.4 改进遗传操作  52-56
    5.3.5 “N-1”故障检验与故障排序  56-58
  5.4 计算流程  58-60
  5.5 算例与分析  60-67
    5.5.1 算例问题  60-61
    5.5.2 各类原始数据  61-62
    5.5.3 算例结果比较与分析  62-67
第6章总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文  74

城市电网优化规划问题的研究

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