電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性-輸電網(wǎng)規(guī)劃

1、 多類型新能源發(fā)電綜合消納的關(guān)鍵技術(shù)電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性輸電網(wǎng)規(guī)劃輸電網(wǎng)規(guī)劃課程承擔(dān)：華北電力大學(xué)課程承擔(dān)：華北電力大學(xué)輸配電輸配電研究所研究所任課教師：劉文霞任課教師：劉文霞電子郵件：電子郵件： North China Electric Power University1. 輸電網(wǎng)規(guī)劃任務(wù)和基本原則2. 輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)3. 輸電網(wǎng)規(guī)劃方法3.1 電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)工作流程3.2 輸電網(wǎng)的電壓等級(jí)3.3 直流與交流3.4 輸電線路導(dǎo)線截面及輸電能力3.5 主變壓器選擇 、變電站選址3.6 電網(wǎng)規(guī)劃的啟發(fā)式方法3.7 電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)方法4. 輸電網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則 North China

2、 Electric Power University【任務(wù)】：根據(jù)設(shè)計(jì)期內(nèi)的負(fù)荷需求及電源建設(shè)方案，確定相應(yīng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足可靠、經(jīng)濟(jì)地輸送電力的要求。【主要內(nèi)容】：確定輸電方式、選擇電網(wǎng)電壓、確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、確定變電所布局和規(guī)模。在輸電方式上，我國(guó)仍以交流輸電為主，只有在500kV及以上電壓才考慮直流輸電的必要性重點(diǎn)是對(duì)主網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃，加強(qiáng)主網(wǎng)網(wǎng)架是電網(wǎng)規(guī)劃最重要的內(nèi)容，近年來(lái)，城市高壓電網(wǎng)也逐漸成為規(guī)劃的重點(diǎn)問(wèn)題目前，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃主要的解決問(wèn)題為：（1）大型水、火電廠及核電廠接入系統(tǒng)規(guī)劃（2）各大區(qū)電網(wǎng)或省級(jí)電網(wǎng)的受端主干電網(wǎng)規(guī)劃（3）大區(qū)電網(wǎng)或省級(jí)電網(wǎng)之間聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃（4）城市高壓電網(wǎng)規(guī)劃

3、（5）大型高壓直供用戶的供電網(wǎng)規(guī)劃 第一節(jié)第一節(jié) 輸輸電網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)電網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù) North China Electric Power University【基本要求】：堅(jiān)持安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行靈活、穩(wěn)健。【遵循原則】： 分層分區(qū)原則，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)接線，防止發(fā)生大面積停電事故； 根據(jù)發(fā)展?fàn)顩r，宜適度超前于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和電源規(guī)劃； 輸，變、配電比例適當(dāng)，容量充裕；電壓支撐點(diǎn)多；保證供電可靠性；便于運(yùn)行，在變動(dòng)運(yùn)行方式或檢修時(shí)操作簡(jiǎn)便，安全，對(duì)通訊線路影響小等?！?分 類 】 按時(shí)間可分為短期規(guī)劃（15年）、中長(zhǎng)期規(guī)劃（515年）、遠(yuǎn)景規(guī)劃（1530年）。短期規(guī)劃用于制定網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展決策，確定詳

4、細(xì)的網(wǎng)絡(luò)方案。中長(zhǎng)期規(guī)劃介于短期和遠(yuǎn)景規(guī)劃兩者之間，用于估計(jì)實(shí)際電網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展或演變。遠(yuǎn)景規(guī)劃是通過(guò)對(duì)未來(lái)各種發(fā)展情形的簡(jiǎn)單分析，給出根據(jù)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行技術(shù)選擇的一般原則，并做出最后的初步選擇。第一節(jié)第一節(jié) 輸輸電網(wǎng)規(guī)劃的基本原則電網(wǎng)規(guī)劃的基本原則華北電網(wǎng)華北電網(wǎng)湖北電網(wǎng)湖北電網(wǎng)江西電網(wǎng)江西電網(wǎng)南方電網(wǎng)南方電網(wǎng)河南電網(wǎng)河南電網(wǎng)湖南電網(wǎng)湖南電網(wǎng)華東電網(wǎng)華東電網(wǎng)川渝電網(wǎng)川渝電網(wǎng)東北電網(wǎng)東北電網(wǎng)西北電網(wǎng)西北電網(wǎng)豫南陽(yáng)豫南陽(yáng)晉長(zhǎng)治晉長(zhǎng)治鄂荊門鄂荊門豫白河豫香山 North China Electric Power University 第二節(jié)第二節(jié) 輸輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) North Chin

5、a Electric Power University第二節(jié)第二節(jié) 輸輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) North China Electric Power University第二節(jié)第二節(jié) 輸輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) North China Electric Power University第二節(jié)第二節(jié) 輸輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) North China Electric Power University第二節(jié)第二節(jié) 輸輸電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) North China Electric Power University第第三三節(jié)節(jié) 輸輸電網(wǎng)電網(wǎng)的規(guī)劃方法的規(guī)劃方法3.1 各級(jí)

6、電網(wǎng)協(xié)調(diào)工作流程 North China Electric Power University省網(wǎng)規(guī)劃地區(qū)主網(wǎng)規(guī)劃地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃 North China Electric Power University 傳統(tǒng)的規(guī)劃方法和數(shù)學(xué)方法并用 傳統(tǒng)規(guī)劃方法以方案比較為基礎(chǔ)，參與比較的方案由規(guī)劃人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)提出 數(shù)學(xué)方法以計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)理論為基礎(chǔ)，并應(yīng)用優(yōu)化理論 電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)方法： 啟發(fā)式方法 數(shù)學(xué)優(yōu)化方法輸電網(wǎng)規(guī)劃方法的分類輸電網(wǎng)規(guī)劃方法的分類 North China Electric Power University電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的特點(diǎn)【離散性】線路是按整數(shù)的回路架設(shè)的，所以規(guī)劃決策的取值必

7、須是離散的或整數(shù)的?！緞?dòng)態(tài)性】網(wǎng)架規(guī)劃不僅要滿足規(guī)劃年限內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)性能指標(biāo)等要求，而且要考慮到網(wǎng)絡(luò)的今后發(fā)展以及今后網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題?！痉蔷€性】線路電氣參數(shù)與線路功率及網(wǎng)損等費(fèi)用的關(guān)系是非線性的。【多目標(biāo)性】規(guī)劃方案不僅要滿足經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的要求，還必須考慮社會(huì)、政治及環(huán)境等因素，這些因素常常是相互沖突和矛盾的?！静淮_定性】負(fù)荷預(yù)測(cè)、設(shè)備有效狀況及水力條件等均存在顯著的不確定性。2022-3-1513 North China Electric Power University電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法步驟主要內(nèi)容擬定方案確定送電距離；確定送電容量；擬定幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方案（水平年、過(guò)渡年）方案

8、分析技術(shù)比較：應(yīng)進(jìn)行潮流、暫態(tài)穩(wěn)定、短路電流計(jì)算；必要時(shí)進(jìn)行調(diào)相、調(diào)壓計(jì)算，工頻過(guò)電壓、潛供電流計(jì)算等。分析不同方案的主要技術(shù)差別。經(jīng)濟(jì)比較：近期、遠(yuǎn)期電網(wǎng)工程投資、網(wǎng)損等。綜合分析綜合分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性（遠(yuǎn)景適應(yīng)），提出推薦方案。 North China Electric Power University 【決策分段】 電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題要考慮具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而由待選路徑構(gòu)成的獨(dú)立變量又是多樣的，故電網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)多維數(shù)的規(guī)劃問(wèn)題。又考慮到電網(wǎng)規(guī)劃涉及到的約束條件的復(fù)雜性，要構(gòu)成一個(gè)完整的電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型是比較困難的。為了避免建模的困難，一般將電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題分為方案形成和方案檢驗(yàn)

9、兩個(gè)階段。方案形成方案檢驗(yàn)2022-3-1515 North China Electric Power University【任務(wù)】：根據(jù)輸電容量和輸電距離，擬定幾個(gè)可比的網(wǎng)絡(luò)方案?！静襟E】送電距離的確定。一般是在有關(guān)的地形圖上量得長(zhǎng)度，再乘以曲折系數(shù)1.11.15（這只是經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，具體情況還應(yīng)具體分析，一般不超過(guò)1.4）。送電容量的確定。對(duì)待規(guī)劃電網(wǎng)進(jìn)行分層分區(qū)域的電力電量平衡計(jì)算，觀察各區(qū)電力余缺，從而確定各地區(qū)間的送電量。待規(guī)劃電網(wǎng)的送電距離和送電容量決定后，按送電線路輸電能力，結(jié)合以往類似工程實(shí)例及規(guī)劃者的經(jīng)驗(yàn)，即可擬出幾個(gè)待選的網(wǎng)絡(luò)連接方式。方案形成2022-3-1516 North

10、 China Electric Power University【電網(wǎng)規(guī)劃方案分類】靜態(tài)電網(wǎng)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)電網(wǎng)規(guī)劃靜態(tài)電網(wǎng)規(guī)劃：只對(duì)未來(lái)某一負(fù)荷水平年的電網(wǎng)接線進(jìn)行規(guī)劃，而不考慮接線方案的過(guò)渡問(wèn)題，因而又稱為水平年規(guī)劃。動(dòng)態(tài)電網(wǎng)規(guī)劃：指規(guī)劃期較長(zhǎng)時(shí)，需要將規(guī)劃期劃分為幾個(gè)水平年并考慮各水平年規(guī)劃方案的過(guò)渡問(wèn)題。中長(zhǎng)期電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)考慮采用動(dòng)態(tài)電網(wǎng)規(guī)劃。方案形成2022-3-1517 North China Electric Power University【任務(wù)】對(duì)已形成的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，其中包括電力系統(tǒng)潮流、調(diào)相、調(diào)壓計(jì)算，穩(wěn)定計(jì)算，短路電流計(jì)算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等。【潮流計(jì)算分析】觀察各方案是

11、否滿足正常與事故運(yùn)行方式下送電能力的需要。在正常運(yùn)行方式下，各線路的潮流一般應(yīng)接近線路的經(jīng)濟(jì)輸送容量，各主要變壓器（聯(lián)變）的潮流應(yīng)小于其額定容量。在網(wǎng)絡(luò)中任意一條線路故障（包括檢修）的情況下，各線路潮流不超過(guò)其持續(xù)允許的發(fā)熱容量，各變壓器沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，即滿足N-1檢驗(yàn)原則。方案檢驗(yàn)2022-3-15武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院電力信息與控制研究所武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院電力信息與控制研究所747418 North China Electric Power University【暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算】檢驗(yàn)各方案在SDJ161-1985電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中所規(guī)定的關(guān)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)下，電力系統(tǒng)能否保

12、持穩(wěn)定。 以下故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行或正常供電：?jiǎn)位鼐€輸電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相瞬時(shí)接地故障重合成功。同級(jí)電壓多回線和環(huán)網(wǎng)發(fā)生單相永久接地故障重合不成功及無(wú)故障斷開(kāi)不重合（對(duì)于水電廠的直接送出線，必要時(shí)采用切機(jī)措施）。主干線路各側(cè)變電站同級(jí)電壓的相鄰線路發(fā)生單相永久接地故障重合不成功及無(wú)故障斷開(kāi)不重合。核電站送出線出口及已形成回路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的受端主干網(wǎng)絡(luò)發(fā)生三相短路不重合。任一臺(tái)發(fā)電機(jī)（除占系統(tǒng)容量比例過(guò)大者外）跳閘或失磁。系統(tǒng)中任一大負(fù)荷突然變化（如沖擊負(fù)荷或大負(fù)荷突然退出）。2022-3-1519 North China Electric Power University2022-3-1

13、520以下故障時(shí)可采取措施保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷：?jiǎn)位鼐€輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相永久接地故障重合不成功。同級(jí)電壓多回線，環(huán)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)低一級(jí)電壓的線路發(fā)生三相短路不重合。注意：當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定性水平較低時(shí)，應(yīng)采取提高穩(wěn)定性的措施。系統(tǒng)規(guī)劃可根據(jù)電網(wǎng)具體情況具體分析，從而采用合適的手段提高穩(wěn)定性，為下一階段的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 North China Electric Power University2022-3-1521【短路電流計(jì)算】 檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中所有斷路器是否能承受各水平年的網(wǎng)絡(luò)短路容量，提出今后發(fā)展新型斷路器的額定斷流容量，以及研究限制系統(tǒng)短路電流水平的措施（包括提高變壓器中性點(diǎn)絕緣水平）?！菊{(diào)相

14、調(diào)壓計(jì)算】 檢驗(yàn)無(wú)功補(bǔ)償是否滿足系統(tǒng)在各種正常及事故運(yùn)行方式下電壓水平的需要，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果，原則上應(yīng)使無(wú)功功率就地、分層、分區(qū)基本平衡?！窘?jīng)濟(jì)比較】 需綜合考慮的因素有：主干電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，廠內(nèi)或者變電站內(nèi)接線，運(yùn)行靈活性，是否便于過(guò)渡，電源、負(fù)荷變化的適應(yīng)性，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門的影響，國(guó)家資源利用政策，國(guó)家物資、設(shè)備的平衡，環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，工程規(guī)模和措施是否與現(xiàn)有技術(shù)水平相適應(yīng)，縮短建設(shè)工期和改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的可能性和必要性，建設(shè)條件和運(yùn)行條件，對(duì)人民生活條件的影響，對(duì)遠(yuǎn)景發(fā)展的適應(yīng)情況。 North China Electric Power University3.2 輸電網(wǎng)的電壓等級(jí)

15、選擇應(yīng)根據(jù)線路送電容量和送電距離選擇電網(wǎng)電壓2022-3-1522輸電電壓（kV）輸送容量（MW）傳輸距離（km）適用0.380.1及以下0.6及以下低壓配電網(wǎng)30.11.031中壓配電網(wǎng)60.11.2154100.22.0206352105020高壓配電網(wǎng)633.53010030110105015050220100500300100省內(nèi)送電3302001000600200省、網(wǎng)際輸電50060015001000400100050001000020001000網(wǎng)際輸電 North China Electric Power University 在選擇輸電系統(tǒng)電壓等級(jí)時(shí)，從電力系統(tǒng)運(yùn)行觀點(diǎn)應(yīng)考慮

16、的技術(shù)因素技術(shù)因素有：輸電線路的熱容量、電壓損耗及系統(tǒng)穩(wěn)定性等。在經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)上除了考慮輸電線路桿塔、導(dǎo)線和絕緣子的費(fèi)用以外，還應(yīng)計(jì)及兩端變電設(shè)備、補(bǔ)償設(shè)備的費(fèi)用以及電能損耗費(fèi)用。 線路自然功率是與電網(wǎng)額定電壓的平方成正比例增加的 自然功率； 輸電線路額定電壓； 輸電線路的波阻抗。 由于線路的波阻抗隨著線路的電壓等級(jí)提高而減小，因此實(shí)際的自然功率往往比按電壓平方算出的數(shù)值還要大。分裂導(dǎo)線能使自然功率明顯提高如果單根導(dǎo)線的自然功率為100%，則兩分裂導(dǎo)線的自然功率為125%，三分裂導(dǎo)線的自然功率為140%，四分裂導(dǎo)線的自然功率達(dá)到150%。 PlnU2nUPZll=Zl North China El

17、ectric Power University 表表4-2-2 國(guó)際電工委員會(huì)推薦的自然功率標(biāo)準(zhǔn)值國(guó)際電工委員會(huì)推薦的自然功率標(biāo)準(zhǔn)值 North China Electric Power University 線路的輸送能力與其自然功率成正比。一般長(zhǎng)線路的輸送能力(1.11.2) P1 ，短線路的輸送能力為（45)P1. 輸電線路的極限輸送能力則主要取決于導(dǎo)線的熱容量熱容量。美國(guó)和國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)(GIGRE)所推薦的各電壓等級(jí)的輸電線路的輸送能力如表4-2-3所示。 North China Electric Power University 為了對(duì)選擇的電壓等級(jí)有個(gè)初步估計(jì)，蘇聯(lián)規(guī)劃人員采用

18、了以下經(jīng)驗(yàn)公式：式中 電壓，kV； 輸送功率，kV 輸電線路的長(zhǎng)度，km。 上式適用于L250km和P60MW的情況。當(dāng)輸電距離及容量大于這個(gè)界限時(shí)，應(yīng)用以下公式計(jì)算： (4-2-3)式中U、P、I的單位同式（4-2-2）4.340.016UlP=+UPl(0.10.015)UPl=+ North China Electric Power University 各種電壓等級(jí)的經(jīng)濟(jì)適用范圍。 North China Electric Power University3.3 3.3 直流直流輸電和交流輸電的比較輸電和交流輸電的比較 直流輸電線路一般用兩根兩根導(dǎo)線導(dǎo)線，三相交流線路則需用三根導(dǎo)線三根

19、導(dǎo)線。如果每根導(dǎo)線具有相同的截面和絕緣水平截面和絕緣水平，那么直流線路每根導(dǎo)線輸送的功率為 交流線路每根導(dǎo)線輸送的功率為 當(dāng)兩種線路采用相同的電流密度電流密度時(shí)，每根導(dǎo)線所載的電流相等，即 如果交流和直流線路所需的絕緣水平按過(guò)電壓倍數(shù)而定，分別為 和 。cosaaaIUP dddPU I=daII=2aaKUddK U North China Electric Power University對(duì)于超高壓架空線路，交流線路過(guò)電壓倍數(shù)取2-2.5倍，直流線路則為2倍。假定電壓倍數(shù)取相同數(shù)值，即 ，則當(dāng)線路具有同樣絕緣水平時(shí)，我們有 (4-2-6)因此 (4-2-7)在交流遠(yuǎn)距離輸電情況下， 一般較

20、高，如取0.945，可得 也就是說(shuō)，在線路建造費(fèi)用相同時(shí)，直流線路的愉送功率約為交流直流線路的愉送功率約為交流線路輸送功率的線路輸送功率的1.51.5倍。倍。 另一方面，由于直流線路少一根導(dǎo)線，在輸送功率相同的條件下，直流線路功率損耗也比交流線路小三分之一。 以上兩方面是直流線路的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比交流線路低的主要原因。5 . 1945. 0/2/adPPdaKK=2daUU=2coscosdddaaaPU IPU Ijj= North China Electric Power University 但是，直流輸電系統(tǒng)兩端的換流站設(shè)備比交流輸電系統(tǒng)的變電站復(fù)雜，其造價(jià)比交流變電站高;如果輸電距

21、離增加到一定值時(shí)，直流線路所節(jié)約的費(fèi)用正好抵償換流站所增加的費(fèi)用，這個(gè)輸電距離稱為交直流輸電的等價(jià)距離，如圖4-2-2(a)所示。顯然，當(dāng)輸電距離大于等價(jià)距離時(shí)，采用直流輸電比交流輸電經(jīng)濟(jì)，反之則應(yīng)采用交流輸電。隨著換流器價(jià)格的下降，等價(jià)距離有逐年下降的趨勢(shì)。圖4-2-2(b)所示的趨勢(shì)曲線是西德AEG、BBC、西門子三個(gè)公司統(tǒng)計(jì)的結(jié)果 North China Electric Power University總的來(lái)說(shuō)，直流輸電的優(yōu)點(diǎn)可以概括為：1) 當(dāng)輸送功率相間、距離相同時(shí)，線路造價(jià)低且功率損耗?。?) 直流輸電不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性間題，利用直流輸電還可以提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3) 直流線路的

22、輸送功率容易調(diào)節(jié)、控制，直流輸電系統(tǒng)的短路電流較??；4) 可用以實(shí)現(xiàn)交流電力系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)結(jié)，既可得到聯(lián)網(wǎng)效益，又可避免大面積停電事故發(fā)生；5) 在導(dǎo)線幾何尺寸和電壓水平相當(dāng)?shù)那闆r下，電暈現(xiàn)象和對(duì)無(wú)線電干擾較??；6) 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有電容電流，沿線電壓分布較平穩(wěn)，線路部分不需要無(wú)功功率補(bǔ)償裝置；7) 每個(gè)極可以作為一個(gè)獨(dú)立回路運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)極發(fā)生故障時(shí)，健全極仍可送一部分功率。直流輸電的缺點(diǎn)可概括為：1) 換流器價(jià)格貴，換流器在運(yùn)行中需要較大的無(wú)功功率補(bǔ)償，并需裝設(shè)濾波裝置，換流器過(guò)載能力較小；2) 目前尚無(wú)適用的直流高壓斷路器，對(duì)發(fā)展多端直流電網(wǎng)有一定影響。3) 以大地作為回流電路時(shí)，會(huì)引

23、起沿途金屬構(gòu)件的腐蝕。 North China Electric Power University3.4輸電線路導(dǎo)線截面及輸電能力輸電線路導(dǎo)線截面選擇和檢驗(yàn)送電線路輸電能力2022-3-1532 North China Electric Power University輸電線路導(dǎo)線截面選擇和檢驗(yàn)【原則】：一般按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇，并根據(jù)電暈（對(duì)架空輸電線而言）、機(jī)械強(qiáng)度及事故情況下的發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。架空輸電線路導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇，并根據(jù)電暈，機(jī)械強(qiáng)度和事故情況下的發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。必要時(shí)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對(duì)超高壓線路，電暈往往是選擇導(dǎo)線截面 的決定因素，應(yīng)進(jìn)行選擇導(dǎo)線截面的

24、技術(shù)經(jīng)濟(jì)專題論證【按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面】經(jīng)濟(jì)電流密度：架空線路傳送電能的過(guò)程中，除產(chǎn)生電壓損失外，還有電能損耗。此損耗的大小及其費(fèi)用隨導(dǎo)線的截面變化而變化。增大導(dǎo)線的截面，雖然能減少電能損耗，但增加了線路的投資。反之，如果減小導(dǎo)線的截面積，則其結(jié)果相反。因此，在這中間總能找到一個(gè)最理想的導(dǎo)線截面，使其經(jīng)濟(jì)效果最好，這一導(dǎo)線截面成為經(jīng)濟(jì)截面。根據(jù)經(jīng)濟(jì)截面推算出來(lái)的電流密度成為經(jīng)濟(jì)電流密度。2022-3-1533 North China Electric Power University輸電線路導(dǎo)線截面選擇和檢驗(yàn)導(dǎo)線截面的計(jì)算公式為經(jīng)濟(jì)電流密度表（已有學(xué)者提出此表中數(shù)據(jù)已不適合現(xiàn)代電網(wǎng)，故應(yīng)

25、用相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)以最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。）2022-3-1534導(dǎo)線材料最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（小時(shí)/年）3000以下300050005000以上裸鋁導(dǎo)線1.651.150.9裸銅導(dǎo)線3.02.251.75銅芯電纜2.502.252.0鋁芯電纜1.921.731.54 North China Electric Power University輸電線路導(dǎo)線截面選擇和檢驗(yàn)【按電暈條件檢驗(yàn)導(dǎo)線截面】電暈危害：導(dǎo)線產(chǎn)生電暈會(huì)增加輸電線路的電能損失，同時(shí)也會(huì)對(duì)無(wú)線電通信和載波通信產(chǎn)生干擾。校驗(yàn)原則2022-3-1535 North China Electric Power University2022-3-15

26、36【按導(dǎo)線長(zhǎng)期容許電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面】選定的輸電導(dǎo)線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)各種不同運(yùn)行方式以及事故情況下的傳輸容量進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)，即在設(shè)計(jì)中不應(yīng)是預(yù)期的輸送容量超過(guò)導(dǎo)線的發(fā)熱極限。按容許發(fā)熱條件的持續(xù)極限輸送容量計(jì)算公式為 North China Electric Power University送電線路輸電能力【送電線路輸電能力】 指輸電線路傳輸功率的大小與輸送距離的遠(yuǎn)近，它與電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行有很大關(guān)系?！揪€路的自然傳輸功率】【線路傳輸特性】 當(dāng)線路傳輸自然功率時(shí)，線路上沒(méi)有無(wú)功功率傳輸，全線各點(diǎn)電壓和電流大小一致。當(dāng)傳輸功率小于自然功率時(shí)，會(huì)造成線路電壓由始端往末端升高；當(dāng)傳輸功率大

27、于自然功率時(shí)，線路電壓從始端往末端降低。2022-3-1537 North China Electric Power University送電線路輸電能力【超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的傳輸能力】決定因素：主要取決于發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及為提高穩(wěn)定性所采取的措施。傳輸功率的計(jì)算公式：2022-3-1538 North China Electric Power University送電線路輸電能力【按靜穩(wěn)條件決定的輸送能力】【線路的經(jīng)濟(jì)輸送容量】線路的經(jīng)濟(jì)輸送容量按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算求得。【按負(fù)荷距計(jì)算輸送能力】負(fù)荷距是指線路傳輸?shù)挠泄β屎蛡鬏斁嚯x的乘積。若已知輸送距離可求得傳輸容量，即傳輸容量=

28、負(fù)荷距/傳輸距離?！揪€路的極限輸送容量】決定于導(dǎo)線容許的發(fā)熱條件，在相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中有公式可算或表格可查。2022-3-1539電壓（kV）輸送能力（100kmMW）電壓（kV）輸送能力（100kmMW）220400600500380040003301400160075072007400 North China Electric Power University3.5 主變壓器選擇 概述 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 主變壓器容量的選擇 主變壓器型式的選擇 North China Electric Power University【主變選擇的意義】在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之

29、一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。【經(jīng)濟(jì)性考慮】在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙值組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身

30、特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器?！緮U(kuò)展性考慮】選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。 North China Electric Power University3.6 輸電網(wǎng)規(guī)劃新方法【規(guī)劃方法分類】啟發(fā)式方法、數(shù)學(xué)優(yōu)化方法【啟發(fā)式方法】 以直觀分析為依據(jù)，一般基于系統(tǒng)某一性能指標(biāo)對(duì)可行路徑上一些線路參數(shù)的靈敏度，按一定的原則，對(duì)線路進(jìn)行逐步迭代選擇，直到滿足方案要求為止。這種方法直觀、靈活、計(jì)算時(shí)間短，便于人工參與決策且能給出符合工程實(shí)際的較優(yōu)解；其缺點(diǎn)是難以選擇既容易計(jì)算又能真正反映規(guī)劃問(wèn)題實(shí)質(zhì)的性能指標(biāo)，無(wú)法嚴(yán)格保證解

31、的最優(yōu)性?！緮?shù)學(xué)優(yōu)化方法】 通過(guò)將電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，然后采用一定的優(yōu)化算法求解，從而獲得滿足系統(tǒng)要求的最優(yōu)規(guī)劃方案。該類方法從理論上講，可以保證解的最優(yōu)性，但通常要找到真正的最優(yōu)解計(jì)算量過(guò)大。 (另專題介紹)2022-3-1542 North China Electric Power University3.6電網(wǎng)規(guī)劃的啟發(fā)式方法啟發(fā)式規(guī)劃方法簡(jiǎn)介直流潮流方程逐步擴(kuò)展的啟發(fā)式電網(wǎng)規(guī)劃逐步倒推的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)例分析2022-3-1543 North China Electric Power University啟發(fā)式規(guī)劃方法簡(jiǎn)介【啟發(fā)式優(yōu)化方法分類】 基于線路性能指標(biāo)的啟發(fā)式

32、方法、基于系統(tǒng)性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法。【基于線路性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法】 線路的篩選是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)線路功率傳輸情況來(lái)完成的。【基于系統(tǒng)性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法】 線路的篩選是根據(jù)線路對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)特定運(yùn)行性能指標(biāo)的影響程度來(lái)完成的。2022-3-1544 North China Electric Power University【過(guò)負(fù)荷校驗(yàn)】 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的正常運(yùn)行要求和安全運(yùn)行要求，不僅要保證系統(tǒng)在正常情況下個(gè)線路不發(fā)生過(guò)負(fù)荷，有時(shí)還須滿足N-1檢驗(yàn)原則。為檢驗(yàn)線路是否過(guò)負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算計(jì)算成為重要的分析依據(jù)?！眷`敏度分析】 當(dāng)系統(tǒng)中有過(guò)負(fù)荷線路時(shí)，通過(guò)靈敏度分析選擇最有效的線路

33、來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，以消除現(xiàn)有的過(guò)負(fù)荷問(wèn)題。所謂線路“有效”是指該線路單位投資所起的作用最大?！痉桨感纬伞?根據(jù)靈敏度分析對(duì)待選線路按照有效性指標(biāo)進(jìn)行排序后，就可以按一定方式確定具體的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案。在形成方案時(shí)，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)人機(jī)聯(lián)系參與決策過(guò)程。2022-3-1545啟發(fā)式規(guī)劃方法步驟 North China Electric Power University直流潮流方程交流網(wǎng)絡(luò)某支路（見(jiàn)圖）潮流方程為：根據(jù)以下假設(shè)，可得到簡(jiǎn)化的直流潮流方程：通過(guò)上述處理后，潮流方程簡(jiǎn)化為：2022-3-1546 North China Electric Power University直流潮流方程簡(jiǎn)化后的潮

34、流方程可不計(jì)無(wú)功潮流，即可得到直流潮流方程2022-3-15武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院電力信息與控制研究所武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院電力信息與控制研究所747447 North China Electric Power University逐步擴(kuò)展的啟發(fā)式電網(wǎng)規(guī)劃【逐步擴(kuò)展法】根據(jù)各待選線路對(duì)過(guò)負(fù)荷支路過(guò)負(fù)荷量消除的有效度，即以減輕其他支路過(guò)負(fù)荷的多少來(lái)衡量待選線路的作用，從而選擇最合適的待選線路加到網(wǎng)絡(luò)上，逐步擴(kuò)展直到網(wǎng)絡(luò)無(wú)過(guò)負(fù)荷問(wèn)題為止。【變結(jié)構(gòu)直流潮流計(jì)算】計(jì)算各待選支路的有效度的計(jì)算。2022-3-1548 North China Electric Power University2022-3-1

35、549 North China Electric Power University2022-3-1550 North China Electric Power University2022-3-1551 North China Electric Power University逐步擴(kuò)展的啟發(fā)式電網(wǎng)規(guī)劃【規(guī)劃方案】2022-3-1552 North China Electric Power University【注意】有了上述概念，我們可將整個(gè)網(wǎng)架規(guī)劃分成兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一階段是實(shí)現(xiàn)正常狀態(tài)下無(wú)過(guò)負(fù)荷線路，第二個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)N-1校驗(yàn)原則下無(wú)過(guò)負(fù)荷線路。2022-3-1553 North Chi

36、na Electric Power University【第一階段的迭代過(guò)程】（1）計(jì)算直流潮流。（2）檢查線路是否過(guò)負(fù)荷。若有，形成過(guò)負(fù)荷線路集，計(jì)算待選線路的綜合有效性指標(biāo)，然后轉(zhuǎn)步驟（3）；否則，線路無(wú)過(guò)負(fù)荷，轉(zhuǎn)步驟（4）。（3）選綜合有效性指標(biāo)最大的線路加入電網(wǎng)中，然后轉(zhuǎn)步驟（1）。（4）輸出結(jié)果?！镜诙A段的迭代過(guò)程】（1）分析所有預(yù)想事故集，無(wú)過(guò)負(fù)荷，轉(zhuǎn)步驟（3）；否則，線路有過(guò)負(fù)荷，根據(jù)總過(guò)負(fù)荷量大小的不等找出最嚴(yán)重故障。（2）斷開(kāi)最嚴(yán)重故障所對(duì)應(yīng)的線路，執(zhí)行第一階段迭代過(guò)程，在最有效的線路上增加一條線路，然后轉(zhuǎn)步驟（1）。（3）輸出結(jié)構(gòu)。2022-3-1554 North Ch

37、ina Electric Power University逐步擴(kuò)展的啟發(fā)式電網(wǎng)規(guī)劃【計(jì)算流程圖】2022-3-1555 North China Electric Power University逐步倒推的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃【逐步擴(kuò)展法缺陷】 若系統(tǒng)中有孤立節(jié)點(diǎn)，如新增的電源點(diǎn)和負(fù)荷中心，則網(wǎng)絡(luò)是不連通的，只能用阻抗值很高的虛擬線路將系統(tǒng)連通后再使用該法，用起來(lái)很困難?！局鸩降雇品ā?首先根據(jù)水平年的原始數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包含系統(tǒng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、所有孤立節(jié)點(diǎn)和所有待選線路，這樣的虛擬網(wǎng)絡(luò)一般是連通的、冗余度很高且不經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)。然后對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流分析，比較個(gè)待選線路在系統(tǒng)中的作用和有效性，逐步

38、去除有效性低的線路，直到網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有冗余線路為止，也就是說(shuō)直到去掉任何新增線路都會(huì)引起系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷或系統(tǒng)解列時(shí)為止。【規(guī)劃過(guò)程】 同逐步擴(kuò)展法一樣，也分成兩個(gè)階段。是一個(gè)階段實(shí)現(xiàn)滿足 N安全性的最小費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)，第二個(gè)階段實(shí)現(xiàn)滿足N-1安全性要求的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。2022-3-1556 North China Electric Power University逐步倒推的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃【第一階段的迭代過(guò)程】2022-3-1557 North China Electric Power University逐步倒推的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃【第二階段的迭代過(guò)程】2022-3-1558 North China Electric

39、 Power University實(shí)例分析 給出某系統(tǒng)，現(xiàn)有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，9條線路（如實(shí)線所示）。在未來(lái)某水平年內(nèi)，系統(tǒng)增加為18個(gè)節(jié)點(diǎn)，圖中的虛線表示待選線路的路徑。2022-3-1559 North China Electric Power University實(shí)例分析【系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表】2022-3-1560節(jié)點(diǎn)號(hào)發(fā)出電力（萬(wàn)kW）負(fù)荷（萬(wàn)kW）節(jié)點(diǎn)號(hào)發(fā)出電力（萬(wàn)kW）負(fù)荷（萬(wàn)kW）105510750942360841154070030154120190403813011057606391454032601991502007021316495132808817040090259181420

40、North China Electric Power University【支路數(shù)據(jù)表】2022-3-1561支路號(hào)兩端節(jié)點(diǎn)線路電抗（p.u.）線路容量（萬(wàn)kW）原有線路數(shù)可擴(kuò)建線路數(shù)長(zhǎng)度（km）11-20.0176230107021-110.0102230014032-30.03482301013843-40.04042301015553-70.03252301012964-70.05012300120074-160.05012300320085-60.02672301010695-110.01532300260實(shí)例分析 North China Electric Power Universi

41、ty【支路數(shù)據(jù)表續(xù)1】2022-3-1562支路號(hào)兩端節(jié)點(diǎn)線路電抗（p.u.）線路容量（萬(wàn)kW）原有線路數(shù)可擴(kuò)建線路數(shù)長(zhǎng)度（km）105-120.01022300140116-70.01262301050126-130.01262300150136-140.055423002220147-80.01512301160157-90.031823001126167-130.01262300250177-150.044823002178188-90.01022301140實(shí)例分析 North China Electric Power University【支路數(shù)據(jù)表續(xù)2】2022-3-1563支路號(hào)

42、兩端節(jié)點(diǎn)線路電抗（p.u.）線路容量（萬(wàn)kW）原有線路數(shù)可擴(kuò)建線路數(shù)長(zhǎng)度（km）199-100.050123012200209-160.0501230022002110-180.0255230011002211-120.012623002502311-130.0255230011002412-130.015323001602514-150.0428230021702616-170.015323002602717-180.01402300255實(shí)例分析 North China Electric Power University【第一階段求解步驟】（1）將所有待選線路加入系統(tǒng)構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)并形成相應(yīng)

43、的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣B（取節(jié)點(diǎn)18為參考節(jié)點(diǎn)）。然后由導(dǎo)納矩陣 進(jìn)一步求得節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣X，矩陣各元素值表。 【節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素表】2022-3-1564 North China Electric Power University【節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素續(xù)表1】2022-3-1565 North China Electric Power University【第一階段求解步驟】 （2）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)功率和電壓相角【第一階段求解步驟】 （3）假定線路的建設(shè)投資于長(zhǎng)度成正比例，故在計(jì)算中可用長(zhǎng)度代替費(fèi)用進(jìn)行比較。根據(jù)支路潮流方程 ，及支路有效指標(biāo) ，計(jì)算各支路的有效性指標(biāo)。2022-3-1566ijllPxlllP

44、EC實(shí)例分析 North China Electric Power University【支路潮流、有效性指標(biāo)及排序】2022-3-1567 North China Electric Power University【第一階段求解步驟】 （4）由上面的表可以看出，在待選線路中第23條線路的有效性最?。ǖ?條線路為原有線路，應(yīng)該保留），因此可以把線路6去掉。去掉支路23后，修正網(wǎng)路阻抗矩陣，重新計(jì)算各支路潮流有 可以看出去掉支路23并沒(méi)有引起其它線路的過(guò)負(fù)荷，因而判定該線路可以去掉。【第一階段求解步驟】 （5）用得到的修正阻抗矩陣和修正節(jié)點(diǎn)電壓相角向量返回第（3）步重新進(jìn)行其它線路的有效性分析。

45、 上述過(guò)程一直進(jìn)行到?jīng)]有線路可以去掉為止。這樣就可以完成逐步擴(kuò)展法第一階段的工作。2022-3-1568 187.5,133.33,87.93, 66.34,0.62,53.89, 158,08, 29.21,70.59,79,41, 20.63,45.24, 252.35, 173.51, 83.02,131.75,55.80, 260.78, 494.61, 107.78,163.92,42.86, 66.67,256.07,96.73, 302.86lTP 實(shí)例分析 North China Electric Power University3.7 3.7 輸電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法輸電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃

46、方法基于遺傳算法的輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型一、一、概述概述二、二、輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型三、三、遺傳算法實(shí)現(xiàn)與求解過(guò)程遺傳算法實(shí)現(xiàn)與求解過(guò)程 North China Electric Power University 目前所用規(guī)劃方法概括起來(lái)，可分為啟發(fā)式方法和數(shù)學(xué)優(yōu)化方法兩大類，這些方法在實(shí)際研究中有一定的突破，但是仍存在著維數(shù)災(zāi)、局部最優(yōu)和約束條件及目標(biāo)函數(shù)不易處理等問(wèn)題。 遺傳算法是一種人工智能方法，特別適合于整型變量?jī)?yōu)化問(wèn)題，為輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問(wèn)題的求解開(kāi)創(chuàng)了一條新的途徑。遺傳算法引入輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃正好能解決上述兩方面的問(wèn)題，能找到問(wèn)題的全局最優(yōu)解或近似全局最優(yōu)解。 遺傳算法對(duì)目標(biāo)

47、函數(shù)的數(shù)學(xué)形式?jīng)]有任何限制，除了計(jì)及新建線路投資外，還可以非常方便地考慮非線性約束等。 一、概述 North China Electric Power UniversityjjjjjjPrkxckkF23211)(minLGPPBts.max|ZPALLGllNlPPB, 2 , 1max|1,2,leLAC ZPlNmax0jjxx二、輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型 模型以新建線路為規(guī)劃變量，采用直流潮流方程來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)，以新建線路的投資年費(fèi)用和系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用之和最小為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)及了各新建線路的整數(shù)性約束以及系統(tǒng)正常運(yùn)行、“N-1”事故情況下的各種約束等。 輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型模型描述為： 目標(biāo)函數(shù)的

48、第一項(xiàng)是新建線路投資費(fèi)用與固定運(yùn)行費(fèi)用之和，第二項(xiàng)是系統(tǒng)可變運(yùn)行費(fèi)，即年網(wǎng)損費(fèi)用。由于線路有功損耗是線路傳輸功率的二次函數(shù)，因此目標(biāo)函數(shù)是非線性的 模型是一個(gè)非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，模型中既有連續(xù)變量，又有離散變量，并且目標(biāo)函數(shù)又是不可微的非線性函數(shù)，這類問(wèn)題在數(shù)學(xué)上屬于非線性規(guī)劃問(wèn)題非線性規(guī)劃問(wèn)題，尚無(wú)有效方法能在合理時(shí)間內(nèi)精確求出其最優(yōu)解，通常采用啟發(fā)式或近似技術(shù)來(lái)處理。 North China Electric Power University三、遺傳算法實(shí)現(xiàn)與求解過(guò)程 應(yīng)用遺傳算法求解電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，要確定染色體的編碼、適應(yīng)度函數(shù)以及控制參數(shù)的選擇。1染色體編碼 將各待選新建線路按其

49、兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)自然排序，按此順序，將每條待選新建線路作為染色體中的一個(gè)基因，每個(gè)基因均用二進(jìn)制編碼表示，當(dāng)基因值為1時(shí)，表示其相應(yīng)的待選新建線路被選中加入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)其基因值為0時(shí)則相反。染色體的長(zhǎng)度應(yīng)等于待選新建線路數(shù)，每個(gè)染色體表示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。 North China Electric Power University2適應(yīng)度函數(shù)適應(yīng)度函數(shù) 適應(yīng)度函數(shù)適應(yīng)度函數(shù)反映電網(wǎng)規(guī)劃的目的和要求，即規(guī)劃方案的反映電網(wǎng)規(guī)劃的目的和要求，即規(guī)劃方案的建設(shè)投資年費(fèi)用和系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)之和為最小，潮流分布合建設(shè)投資年費(fèi)用和系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)之和為最小，潮流分布合理，并且不發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象。理，并且不發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象。 0

50、00 0 FFF FF FGFWPrkxckkFjjjjjj23211)( 網(wǎng)絡(luò)過(guò)負(fù)荷容量指規(guī)劃方案在正常運(yùn)行狀態(tài)下和所有網(wǎng)絡(luò)過(guò)負(fù)荷容量指規(guī)劃方案在正常運(yùn)行狀態(tài)下和所有“N-1”事故運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)的事故運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷容量的總和過(guò)負(fù)荷容量的總和W，即，即 ： FLiLnomLNiNlililNlllPPPPW1)(max)()0(max)0()()( 若只需要求滿足正常運(yùn)行條件下的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，則目標(biāo)函數(shù)中只計(jì)入正常若只需要求滿足正常運(yùn)行條件下的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，則目標(biāo)函數(shù)中只計(jì)入正常運(yùn)行情況下的過(guò)負(fù)荷容量而不必計(jì)入運(yùn)行情況下的過(guò)負(fù)荷容量而不必計(jì)入“N-1”事故狀態(tài)時(shí)的過(guò)負(fù)荷容量。事故狀態(tài)時(shí)的過(guò)負(fù)荷

51、容量。 North China Electric Power University計(jì)算過(guò)負(fù)荷容量的方法計(jì)算過(guò)負(fù)荷容量的方法有三種：有三種：交流潮流法交流潮流法，用于精確的潮流分析，而在研究電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需要進(jìn)行各項(xiàng)，用于精確的潮流分析，而在研究電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需要進(jìn)行各項(xiàng)分析計(jì)算，方案繁多，應(yīng)用這種方法會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量過(guò)大；分析計(jì)算，方案繁多，應(yīng)用這種方法會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量過(guò)大；直流潮流法直流潮流法，計(jì)算速度快，不存在收斂問(wèn)題，有較高的計(jì)算精度，特別，計(jì)算速度快，不存在收斂問(wèn)題，有較高的計(jì)算精度，特別適合于做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；適合于做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；最大流法最大流法，但最大流法只能保證節(jié)點(diǎn)功率平衡，即只考慮了基爾霍夫第，但最大

52、流法只能保證節(jié)點(diǎn)功率平衡，即只考慮了基爾霍夫第一定律，沒(méi)有考慮基爾霍夫第二定律，計(jì)算誤差較大。一定律，沒(méi)有考慮基爾霍夫第二定律，計(jì)算誤差較大。 不連通網(wǎng)絡(luò)的處理：不連通網(wǎng)絡(luò)的處理：拋棄拋棄 或或 隨機(jī)擾動(dòng)隨機(jī)擾動(dòng)使當(dāng)前解發(fā)生微小的變化而得到使當(dāng)前解發(fā)生微小的變化而得到一個(gè)相鄰的新解：一個(gè)相鄰的新解：（1）增加一回新建線路：隨機(jī)選取一條待選支路并在這條支路上增加一）增加一回新建線路：隨機(jī)選取一條待選支路并在這條支路上增加一回新建線路；回新建線路；（2）減少一回現(xiàn)有線路：隨機(jī)選取一條支路并在這條支路上減少一回線）減少一回現(xiàn)有線路：隨機(jī)選取一條支路并在這條支路上減少一回線路；路；（3）交換兩回線路：隨機(jī)選取兩條待選支路，在其中一條支路增加一回）交換兩回線路：隨機(jī)選取兩條待選支路，在其中一條支