变电站选址定容两阶段优化规划方法

2 第2阶段!方案的忧化调整
本阶段是在第1阶段所形成的初始待选方案基 础上 考虑前述影响变电站站址的2个匣要因素 采 用优化的方法对变电站站址进行调整 这种调整过 程需要下述几个关键步骤
1 在初始规划方案的基础上 针对每一个不适 宜建站的站址 分析其周边环境 给出其可能的调整 位置 在这一步中 每一个变电站可以有多个可能 的调整位置 最终选择哪一个由下一步的优化算法 来决定
1 变电站的占地费用 选择不同的地块作为变 电站的站址 占地费用显然不同
2 变电站位置的适宜性 在初始方案中 所选 择的站址位置位于河流等不适于建站的位置是完全 可能的
在文献 5 介绍的利用计算机软件进行变电站 优化规划的过程中 上述2个因素的考虑完全靠规 划者在对每个变电站位置具体分析的基础上调整完 成 在调整过程中 由于影响变电站位置适应性因 素的复杂性 没有办法在调整一个变电站位置时考 虑其他变电站位置的变化 导致调整的结果常常会 使最终的变电站方案与初始优化方案有很大不同 从而使最终方案不再是优化方案 甚至与优化方案 差异很大 为此 这里仅将初始规划方案作为确定 变电站待选站址的一个依据 由于在初始规划方案 中已经给出了变电站的大概位置 在此基础上确定 变电站候选站址的工作将十分容易进行
收 稿 日 期 %2004-09-08$修 回 日 期 %2004-09-27"
电站的周边环境s针 对 初 始 方 案 中 需 要 进 行 位 置 调 整 的 变 电 站 s确 定 相 关 的 可 能 的 移 动 方 案 s将 所 有 可 能的移动方案组合 到 一 起s成 为 下 一 步 优 化 间 题 的 待 选 方 案 s然 后 s进 一 步 在 这 些 待 选 方 案 中 选 择 经 济 占优且实际可行的方案D详细的算例和结果分析表 明s本文提出的方 法 大 大 提 高 了 变 电 站 规 划 工 作 的 科学性和实用性D
第 1 阶 段 !初 始 方 案 的 形 成
初始方案是指在无需给定变电站待选站址的条 件下s由优化算 法 自 动 形 成 的 规 划 方 案D 这 一 阶 段 的优化间题可以用下式描述 5
minC = CSZU +CLZ +CLU
s.t. W
Ji
Sie Si cos i=1s2s"sN
Li YW i=1s2s"sN3 Ji
1>建立层次结构 本文采 用 的 层 次 结 构 如 图 2 所示
图1 变电站站址示意图 Fig.1 Snbstationlocationsketchmap
2 由熟悉规划区域地理状况的专家对各个候选 站址的地理属性 用地性质 交通状况 施工条件 防
洪排水 对通信干扰 地形地质等 进行评分 在此基
础上 利用层次分析法 AHP 获 得 各 个 站 址 的 综 合 得分值 6 作为评价站址适应性的指标 详细评分
过程见本文第4节算例 3 对所有可能的变电站位置进行组合 可以得
4 算例及结果分析
4. 算例1 以某市开发区部 分 区 域 110kV 变 电 站 规 划 为
例 规划区域 面 积 63.3km2 为 便 于 说 明 间 题 匣 点介绍其中一个7.8km2 区块的选址情况 该区块 主 要 有 商 业 金 融 ~居 住 ~高 新 工 业 和 行 政 办 公 4 类 用 地 划分为109 个 小 区 现 有 1 座 2>50 MVA 的 110kV 变电站 4.. 算法步骤 4... 步骤1
式 1 给出的模型中 已经考虑了已有变电站增 容的情况 只是没有作为单独一项列出 在实际规 划工作中 变电站的增容方案类别一般不会很多 增 容站可以看做是一种特殊的新增变电站 其容量考 虑为增容后的容量 造价仅考虑增容部分的投资
采用文献 5 提出的试探组合和平面多中位选 址算法对优化间题 式 1 进行求解 可获得新建变 电站的站址及站容 这一优化结果即为变电站优化 规划的 初始 方 案 在 确定初 始 规划方 案时 下述 2个匣要因素没有计及
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变电站的折旧年限3N 为 已 有 和 待 建 变 电 站 个 数 之
%研制与开发% 王成山 等 变电站选址定容两阶段优化规划方法
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和 B为单位长 度 线 路 的 投 资 费 用 Li 为 变 电 站i 与 负荷点 之间的 线 路 长 度 1ml为 变 电 站 低 压 侧 线 路 的折旧年限 o 为线路网损折算系数 W 为第 点 的负荷 有 功 功 率 e Si 为 第i 个 变 电 站 的 负 载 率 Ji 为第i 个变电站所供负荷 的 集 合 J 为 全 体 负 荷点的集合 YW 为供电半径的限制
1 N
Ai
JT
5
式中 N 为需要调整位置的变电站个数 G T 为 T
方案的各个站址的评分的平均值
通过对所有的候选站址进行组合 并寻求使得
式 2 达到最大值的方案T 即可完成变电站站址的 最终调整 这一过程可以 利 用 Tabu搜 索 算 法 进 行
求解 7
3 算法总结
两阶段优化规划方法的算法步骤如下 步骤1 获得初始的方案 应用文献 5 的方法 获得变电站优化规划的初始方案 步骤2 选出候选站址 根据初始方案和实际 的用地规划 在每个不适宜建站的站址周围 由专家 选出若干个适宜建设变电站的位置 即候选站址 步骤3 获得各站址所在地块评分 用 AHP 对
+CSU
Si
CLZ =B
r0 1+r0 1ml 1+r0 1ml -1
N i=1
Li
Ji
N
CLU =o
W2Li
i=1 Ji
1 为新建变 电 站 个 数3CSZ Si 为 第i个 新 建 变 电 站
的投资费用3CSU Si 为第i个 新 建 变 电 站 的 年 运 行
费用3Si 为第i 个变电站 的 容 量3r0 为 贴 现 率31ms为
引言
确定变电站的位置与容量是城市电网规划工作 的一个匣要环节s其 结 果 直 接 影 响 未 来 电 网 的 网 络 结构 供电质量和运行经济性D
变电 站 规 划 方 法 很 多s按 是 否 需 要 预 先 给 定 待 选站址可分为两类D第1类方法依据规划人员的经 验预先给出变电站 的 可 能 位 置s进 而 借 助 于 一 些 优 化算法从待选位置中获 得 较 优 的 结 果 1～3 D由 于 在 确定待选站址时已 经 考 虑 了 诸 多 实 际 因 素s最 终 获 得的优化结果有较好的适应性D但该方法需要事先 对大量可能站址进 行 人 工 筛 选s增 大 了 规 划 人 员 的 工作难度和工作 量D 相 比 较 而 言s规 划 者 更 愿 意 选 择 第 2 类 方 法s亦 即 无 待 选 站 址 的 自 动 优 化 方 法 4s5 D在这 类 方 法 中s优 化 的 位 置 是 通 过 算 法 的 大 范 围 搜 索 自 动 寻 优 得 到 的 s从 工 程 实 践 来 看 s这 种 未考虑站址具体地 理 信 息 因 素 的 方 法s所 选 出 的 站 址很可能坐 落 在 不 适 宜 建 站 的 区 域s例 如 湖 泊 街 道 繁 华 区 等s因 此s必 须 对 优 化 结 果 进 行 调 整D 当 需要调整的站址数 量 较 多 时s对 于 某 些 站 址 的 局 部 调整s会使它与周围变电站所带的负荷 供电范围都 发 生 变 化 s进 而 影 响 整 体 方 案 的 经 济 性 s使 所 获 得 的 结果方案并非经济 性 优 化 方 案s从 而 降 低 了 自 动 寻 优方法的有效性D
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2005 29(4>
选出的变电站的候选站址进行专家评分排序 得到 各个候选站的站址地理适应度值
步骤4:组合方案优化计 算 按 综 合 适 应 度(式 (2>>进行方案组 合 计 算 获 得 综 合 适 应 度 值 最 高 的 方案
需要说明的是 在组合方案数量比较少时 步骤 4采用枚举法 就可以达到优 选的 D 的;而 当 组 合 方 案数量很大 时 用 适 合 大 范 围 寻 优 的 Tabu 搜 索 算 法 进行优化计算 计算每个 ~(T>时 都要对方案 中各个变电站的供电范围进行匣新划分 以获得整 体的优化结果
J1 J2 " JN =J
1
式中 CSZU为折 算 到 每 年 的 新 建 变 电 站 投 资 及 年 运
行费用3CLZ为折算到每年的变电站低压侧 线 路 投 资
费 用 3CLU 为 估 算 的 变 电 站 低 压 侧 线 路 年 网 损 费 用
1
CSZU =
CSZ Si
i=1
r0 1+r0 1ms 1+r0 1ms -1
第 29 卷 第 4 期
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2005 年 2 月 25 日
Vol.29 No.4 Feb.25s2005
变电站选址定容两阶段忧化规划方法
王成山1!魏海洋1!肖 峻1!谢莹华1!王凯军2
1.天津大学电气与自动化工程学院s天津市 30007232.杭州市电力局s浙江省杭州市 310009
摘要!提出了一种变电站两阶段优化 规 划 方 法" 首 先#在 不 考 虑 地 理 信 息 的 条 件 下 确 定 变 电 站 初 始规划方案$其次#详细计及初选变电站站址的周边 地理 条件#采 用 层 次 分 析 法 对 站 址 地 理 适 应 度 进行判断#结合经济适应度目标#全面评估各组合方 案的综 合 适 应 度#最 终 获 取 吏 为 合 理 的 变 电 站 优 化 方 案 " 实 际 应 用 表 明 #所 提 出 的 方 法 能 吏 好 地 满 足 规 划 要 求 " 关 键 词 !变 电 站 $优 化 规 划 $地 理 信 息 $综 合 适 应 度 $层 次 分 析 法 中 图 分 类 号 !TM715$TM63
到满足负荷要求的变电站选址方案 对每一个方
案 根据组成该方案的各具体变电站站址地理适应
性指标 及 经 济 性 指 标 确 定 各 方 案 的 综 合 适 应 度
~T
~ T = mE T +rG T
2
式中 m r为经济适应度E T 与站址地理适应度
G T 之间的权匣系数
E T 和G T 的定义及求解方法如下
方案经济适应度E T 定义为
ET
=
Cmin CT
3
式中 C T 为站址组合方案 T 对应的总的经济性
指标 定义 见 式 1 是 决 策 方 案 的 函 数 Cmin为 第
1阶段求解初始方案时获得的D标函数值
采用 AHP 获 得 各 个 站 址 的 得 分 后 由 于 得 分
值为归一化向量 不同站的候选地块的得分值不能
直接相加 因此 需要对每个候选站址评分做如下
处理
Ai = i
4
imax
式中 i 为 第i 个 新 建 站 的 第 个 候 选 站 址 评 分
为 imax 第i 个 新 建 站 所 有 候 选 站 址 中 评 分 最 高 值
Ai 为第i 个新建站的第 个候选站址处理后得分
于是 G T 可以表示为
GT
=
结合两类方法的特点s本文在文献 5 的基础上 提出了一种更为合理 实用的两阶段变电站优化规 划方法D在第1阶段中s应用文献 5 提出的试探组 合 和 平 面 多 中 位 选 址 算 法 s通 过 大 范 围 的 搜 索 s获 得 新建变电站的站址 站 容s作 为 第 2 阶 段 初 始 方 案3 在 第 2 阶 段 中 s以 初 始 方 案 为 基 础 s详 细 考 察 各 个 变
用 AHP 对 候 选 地 块 进 行 权 匣 排 序 AHP 的 思想是首先建立清晰的层次结构 然后建立方案属 性决策表 并引入测度理论 通过两两比较 用相对 标度将人的判断标量化 逐层建立判断矩阵 求解判 断矩阵的权匣 最后计算方案的综合权匣并排序 6]
通过对规划区空间地理信息的分析和专家评 定 规划区内参与 比 较 的 属 性 有:用 地 性 质~交 通 状 况~施 工 条 件~防 洪 排 水~对 通 信 干 扰~地 形 地 质 共 6项指标 为了方便表达 这里只考虑因素层为单 层的情况 以下将以2号站的5个待选地块为例介 绍 AHP 评分过程
用文献 5]方 法 得 到 初 始 方 案 结 果 如 图 1 所 示
1号站周边选 定 6 个 候 选 站 址 区:A40 区~A36 区~ A37区~A42区~A44区和 A45区;在2 号 站 周 边 选 定5 个 候 选 站 址:A81 区~A78 区~A79 区~A85 区 和 A86区 4...3 步骤3