基于GIS的变电所选址及馈线优化

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变电所选址及馈线优化是电力系统规划工作中的重要环节,变电所的位置直接影响着未来电力系统的网络结构、供电质量和运行经济性;好的馈线网络结构也可提高供电质量、运行经济性;因此,做好变电所选址及馈线优化工作对电力企业有重要的意义。 研究选址问题时大多是把实际问题抽象和简化,建立一个数学模型,然后用已有的(或提出新的)数学方法求解这些模型。国内外已建立了较多的选址模型,提出了较多的选址方法。用得最多的模型是经典的单、多源连续选址模型,它将负荷抽象为几何意义上的点,将求最佳所址简化为求使网络运行费最小的点的坐标,单源连续选址采用数学优化方法中求极值的迭代求解,多源连续选址通常采用交替选址—分配法求解。近年来求解选址模型用得较多的数学优化方法有分支定界法、混合整数规划法、运输模型法、可分离线性规划法。也有采用启发式方法求解选址模型的,如遗传算法。以往的选址方法可以概括为:分析、简化问题→建立数学模型→用数学方法求解,这样做的优点是分析问题容易、目的性强。 这些方法也有不足之处,首先目前建立的数学模型越来越复杂,规模也越来越大,求解时经常出现“维数灾”问题,因而求解时要进行简化处理,计算效果要打些折扣。其次受研究工具的限制,这些模型以工程投资、运行费用等最小为目标,仅能考虑导线载流量、电压降等电力系统技术约束条件,简化略去了用地限制、街道可达性等重要的自然约束条件,且求解这些模型的前奏是计算负荷点到变电所的欧几里得距离(直线距离),简便但不切合实际(这一点在城市电网规划中尤其重要),因此较难给出技术上可行的最优解。最后,在变电所选址过程中,虽然有些算法不需要候选所址,进行随机搜索确定变电所位置,但它们未考虑选址过程中电力规划专家的选择和判断所起的决定性作用,很难实现电力系统的长期最优。 馈线优化方法除上面提到的分支定界法、混合整数规划法、遗传算法,还有这几年新兴的模拟退火算法、Tabu搜索等方法。 台湾学者W.M.Lin等人做了非常有益的探索,尝试着跳出建立越来越复杂的数学模型的泥潭。他们另辟蹊径,针对变电所及馈线优化时的实际情况,结合地理信息系统(GIS),提出了一个简单有效的方法,采用基于最短路的方法确定最佳的变电所位置及馈线路径。 基于地理信息系统(Gls)的变电所选址及该线优化性旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦 本文建立了基于地理信息系统(Gls)的变电所选址模型,采用离散型方法求解.该算法以变电所及馈线投资最小为目标,算法简单、有效。模型包含了用地限制和街道可达性、可用性等约束,而且在求解模型时用基于动态规划的最短路算法确定负荷点到变电所的计及障碍因素的欧几里得距离(简称广义距离)。由于采用离散型选址方法,可以考虑选址过程中电力规划专家的选择和判断所起的决定性作用,即在长期规划的指导进行选址工作,做到电力系统长期最优。 本文在GIS平台上将规划区域细分为若干个功能小区。以每一小区的电力负荷预测值作为需求量,将数据绑定到每一小区的左上节点(小区四周每一个十字路口都可以看作一个节点),可将每一个节点,或根据土地规划约束将其中的部分节点将明显不可行的源位置排除掉后的节点,作为可能建变电所的位置。可由图形图获得负荷点的坐标,节点间的距离等基础数据。 变电所选址除了要做到变电所、馈线投资省、运行费用低,还要满足负荷、用地飞地形地质、线路走廊、交通、气象、防洪、防污、与城乡建设发展规划相一致等各方面的要求。由于涉及因素较多,优化选址过程难以全部包含;所以,优化得到的所址是不是最优还要进一步评价。以前有学者采用多目标决策等方法研究选址决策。本文在选址评价部分用模糊综合评判方法通过全面的技术经济比较和经济效益分析,确定整体最佳方案;在评判过程中各因素权重的分配对评判结果有重要的影响,本文用层次分析法确定与所址密切相关的各个因素相对总体目标而言的权重,使得权重的确定更科学;采用多个综合评价函数对四个备选所址进行了评价,兼顾多种与所址相关的因素,使所址评价结果更合理。 在馈线优化部分,本文在最小生成树方法的基础上提出了基于GIS的广义最小生成树馈线优化算法,确定最佳的馈线走径。附带介绍了在变电所选址、馈线优化计算时采用的动态规划方法。
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