城市配電網(wǎng)規(guī)劃與可靠性評(píng)估

第五章城市配電網(wǎng)規(guī)劃與

可靠性評(píng)估第一節(jié)概述一、編制規(guī)劃的意義和任務(wù)意義1.有計(jì)劃的開(kāi)發(fā)電力能源，解決缺電問(wèn)題2.把有限的電能進(jìn)行合理的分配，以達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效益地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)1.在負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)電源的發(fā)展情況，作出逐年的電能平衡規(guī)劃；2.以電能平衡為條件制訂該地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布局發(fā)展規(guī)劃；3.制訂出與有功負(fù)荷發(fā)展相適應(yīng)的無(wú)功負(fù)荷規(guī)劃；4.有能源的地區(qū)應(yīng)編制能源開(kāi)發(fā)規(guī)劃。

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所二、規(guī)劃分類(lèi)及其內(nèi)容地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃可以分為三類(lèi)：短期、中期和長(zhǎng)期。它們有不同的任務(wù)和內(nèi)容，制訂規(guī)劃的方法也不盡相同。配電網(wǎng)的長(zhǎng)期規(guī)劃一般是研究從現(xiàn)在開(kāi)始的未來(lái)12年或更長(zhǎng)一些時(shí)間的電力發(fā)展規(guī)劃。中期規(guī)劃一般指3至12年，它是長(zhǎng)期規(guī)劃的分階段實(shí)施短期的或叫做“戰(zhàn)術(shù)”性的規(guī)劃，一般只研究1年或3年的電力增長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)變化情況。2007-7-16輸配電技術(shù)研究所三、編制地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃的步驟

1.調(diào)查情況，收集資料2.收集目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)3.對(duì)收集的資料進(jìn)行分析、歸納，并進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)；4.作出電源規(guī)劃，確定供電方式和電壓等級(jí)；5.根據(jù)目標(biāo)函數(shù)擬定輸配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局和無(wú)功配置方案；6.進(jìn)行規(guī)劃的可行性論證。2007-7-16輸配電技術(shù)研究所第二節(jié)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、不同電壓等級(jí)線(xiàn)路和變壓器的經(jīng)濟(jì)模型

不同電壓等級(jí)變壓器的投資費(fèi)用與變壓器容量大小的關(guān)系可以近似的用直線(xiàn)描述。如圖變電所的總投資費(fèi)用模型可以寫(xiě)成

可以看出，電壓等級(jí)升高，費(fèi)用隨之增加。同樣對(duì)線(xiàn)路投資費(fèi)用也可以用直線(xiàn)模型來(lái)確定

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所二、地區(qū)電網(wǎng)的接線(xiàn)方式選擇根據(jù)不同的負(fù)荷性質(zhì)和分布情況，常用以下幾種接線(xiàn)方式：接線(xiàn)(a)~(c)是無(wú)備用接線(xiàn)，(d)~(g)是有備用接線(xiàn)。負(fù)荷的性質(zhì)是接線(xiàn)方式的主要選擇依據(jù)。

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所（一）高壓配電網(wǎng)的接線(xiàn)方式高壓配電網(wǎng)包括110、63和35KV的線(xiàn)路和變電所。為了保證供電可靠性，一般選擇有備用接線(xiàn)方式。采用架空線(xiàn)路時(shí)，以?xún)苫芈窞橐?。采用電纜線(xiàn)路時(shí)可分為多路。為充分利用通道，市區(qū)高壓架空線(xiàn)可同桿雙回架設(shè)。為避免雙回路同時(shí)故障停電而使變電所全停，應(yīng)盡可能在雙側(cè)有電源。目前主要有以下幾種接線(xiàn)方式：兩側(cè)電源分段的高壓配電網(wǎng)電纜線(xiàn)路的雙T接線(xiàn)

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所三側(cè)電源的三T接線(xiàn)變電所的有接地快分開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)高壓變電所橋接線(xiàn)變電所采用單母線(xiàn)分段的接線(xiàn)（a）內(nèi)橋；（b）外橋；（c）擴(kuò)大內(nèi)橋

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所（二）中壓配電網(wǎng)的接線(xiàn)方式中壓配電網(wǎng)由10KV線(xiàn)路、配電所、開(kāi)閉所、箱式配電所、桿架變壓器等組成，主要是分布面廣的公用電網(wǎng)。中壓配電網(wǎng)的規(guī)劃應(yīng)符合以下原則：1.中壓配電網(wǎng)應(yīng)依據(jù)高壓變電所的位置和負(fù)荷分布分成若干相對(duì)獨(dú)立的分區(qū)2.高壓配電變電所中壓出線(xiàn)開(kāi)關(guān)停用時(shí)，應(yīng)能通過(guò)中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，對(duì)用戶(hù)不停電。3.高壓變電所之間的中壓電網(wǎng)應(yīng)有足夠的聯(lián)絡(luò)容量，正常時(shí)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行，異常時(shí)能轉(zhuǎn)移負(fù)荷。4.嚴(yán)格控制專(zhuān)用線(xiàn)和不帶負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，以節(jié)約走廊和提高設(shè)備利用率。5.中壓配電網(wǎng)應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性

其常用接線(xiàn)方式如下圖

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所

環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)示意圖

2007-7-16輸配電技術(shù)研究所（三）低壓壓配電網(wǎng)的的接線(xiàn)方式式由于低壓負(fù)負(fù)荷分散，，進(jìn)戶(hù)點(diǎn)多多，從經(jīng)濟(jì)濟(jì)角度出發(fā)發(fā)，仍以架架空線(xiàn)為主主，并與中中壓線(xiàn)路合合桿架設(shè)。。低壓電網(wǎng)網(wǎng)接線(xiàn)的原原則是：1.供電電半徑一般般不超過(guò)400m。。2.干線(xiàn)線(xiàn)和支線(xiàn)的的導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格格和配電變變壓器的容容量均應(yīng)滿(mǎn)滿(mǎn)足下列要要求：①當(dāng)當(dāng)變壓器故故障時(shí)，可可將負(fù)荷拆拆開(kāi)，向鄰鄰近電網(wǎng)2~3個(gè)方方向轉(zhuǎn)移；；②故障轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)運(yùn)行率不超超過(guò)100%，線(xiàn)路路末端電壓壓降不超過(guò)過(guò)規(guī)定。3.城市的的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)發(fā)區(qū)、繁華華地區(qū)、重重要地段、、主要道路路及高層住住宅區(qū)的低低壓供電，，需要時(shí)可可采用電纜纜。常用接線(xiàn)如如下圖所示示2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所放射式低壓壓配電網(wǎng)示示意圖2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所第三節(jié)選選擇變電所所容量和個(gè)個(gè)數(shù)的優(yōu)化化方法一、變電所所及其供電電網(wǎng)的數(shù)學(xué)學(xué)模型變電所的供供電區(qū)域假假設(shè)為圓形形，變電所所置于圓心心。若整個(gè)中壓壓電網(wǎng)覆蓋蓋面上的電電力負(fù)荷密密度為均勻勻時(shí)，變電電所的供電電幾何半徑徑為：變電所全部部中壓配電電網(wǎng)主干線(xiàn)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)總截截面為2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所變電所中壓壓配電出線(xiàn)線(xiàn)回?cái)?shù)為：：中壓配電出出線(xiàn)每回線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度為為：：負(fù)荷平均均功率因數(shù)數(shù)；：變電所容容量（kV·A）；；：面負(fù)荷密密度：中壓配電電網(wǎng)主干線(xiàn)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)總截截面：中壓配電電網(wǎng)額定電電壓：導(dǎo)線(xiàn)的電電流密度：每回線(xiàn)路路的平均負(fù)負(fù)荷：地形修正正系數(shù)2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所變電所的建建設(shè)投資為為：中壓配電網(wǎng)網(wǎng)主干線(xiàn)建建設(shè)投資為為：：投資中與與變電所容容量無(wú)關(guān)部部分：投資中與與變電所容容量成線(xiàn)性性關(guān)系的系系數(shù)：線(xiàn)路投資資中與導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)截面無(wú)關(guān)關(guān)部分：線(xiàn)路投資資中與導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)截面成線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系部部分的系數(shù)數(shù)設(shè)運(yùn)行費(fèi)用用的不變部部分（維修修、折舊費(fèi)費(fèi)等）與總總投資成比比例，則：運(yùn)行費(fèi)用用占投資的的比例系數(shù)數(shù)現(xiàn)假設(shè)變電電所全部出出線(xiàn)由一等等值線(xiàn)路代代替，則變變電所供電電區(qū)內(nèi)的負(fù)負(fù)荷都沿該該線(xiàn)軸向分分布，在最最大負(fù)荷下下且距變電電所的距離離為r時(shí)時(shí)，等值導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)過(guò)的電流為為2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所dr的距離上導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的的電阻為：：dL上的功率損損耗為：故中壓配電電網(wǎng)總的有有功損耗為為：全年線(xiàn)損費(fèi)費(fèi)為：總的年運(yùn)行行費(fèi)為：2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所二、靜態(tài)優(yōu)優(yōu)化模模型及及其求求解所謂靜靜態(tài)投投資過(guò)過(guò)程具具有下下述特特征：：①在在規(guī)劃劃水平平的投投資有有效期期內(nèi)，，負(fù)荷荷密度度保持持不變變②②整個(gè)個(gè)投資資建設(shè)設(shè)費(fèi)用用發(fā)生生在規(guī)規(guī)劃期期末在投資資有效效期內(nèi)內(nèi)為T(mén)年年的各各年所所發(fā)生生的運(yùn)運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用歸歸算到到投資資年的的貼現(xiàn)現(xiàn)值總總和為為：投資資收益益率令則則有在投資資有效效期內(nèi)內(nèi)，每每個(gè)變變電站站及其其中壓壓配電電網(wǎng)總總投資資和年年運(yùn)行行費(fèi)用用歸算算到投投資年年的貼貼現(xiàn)值值為從而單單位容容量的的費(fèi)用用貼現(xiàn)現(xiàn)值為為：有前面面的公公式可可推導(dǎo)導(dǎo)得出出：變電所所經(jīng)濟(jì)濟(jì)供電電半徑徑為：：?jiǎn)挝幻婷娣e上上經(jīng)濟(jì)濟(jì)變電電所個(gè)個(gè)數(shù)為為：三、動(dòng)態(tài)優(yōu)優(yōu)化模模型及及其求求解為了建建立變變電所所容量量和個(gè)個(gè)數(shù)的的動(dòng)態(tài)態(tài)優(yōu)化化模型型，設(shè)設(shè)規(guī)劃劃期為為T(mén)年年（即即投資資有效效期））。若若將規(guī)規(guī)劃期期分為為幾個(gè)個(gè)時(shí)段段，則則每個(gè)個(gè)時(shí)段段為t年（（即投投資周周期）），即即又設(shè)面面負(fù)荷荷密度度在時(shí)時(shí)域中中按指指數(shù)規(guī)規(guī)律增增長(zhǎng)，，在T內(nèi)，，初始始值為為，增長(zhǎng)長(zhǎng)率為為，，則則在第第k個(gè)個(gè)時(shí)段段末有有同理有有或或在第個(gè)個(gè)k時(shí)時(shí)段開(kāi)開(kāi)始時(shí)時(shí)，設(shè)設(shè)單位位面積積上已已有的的變電電所個(gè)個(gè)數(shù)Nk為狀態(tài)態(tài)變量量，應(yīng)應(yīng)退役役的變變壓器器容量量折算算到本本時(shí)段段初的的變電電所經(jīng)經(jīng)濟(jì)容容量下下的變變電所所個(gè)數(shù)數(shù)Qk為反饋饋狀態(tài)態(tài)容量量，本本時(shí)段段初單單位面面積上上應(yīng)新新建的的變電電所個(gè)個(gè)數(shù)為為決策策變量量，則則在第第k個(gè)個(gè)時(shí)段段中單單位面面積上上運(yùn)行行的變變電所所個(gè)數(shù)數(shù)為，，同時(shí)時(shí)它又又是（（k+1））時(shí)段段的狀狀態(tài)變變量，，即狀狀態(tài)變變量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移方方程為為2007-7-16輸配電電技術(shù)術(shù)研究究所設(shè)為為第時(shí)時(shí)段新新增設(shè)設(shè)備（（變電電所、、中壓壓配電電線(xiàn)路路）的的投資資折算算到第第k時(shí)時(shí)段末末的計(jì)計(jì)算值值，表表示示原有有的及及新增增的設(shè)設(shè)備在在第k時(shí)段段發(fā)生生的運(yùn)運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用折折算到到本時(shí)時(shí)段末末的計(jì)計(jì)算值值，則則第k時(shí)段段單位位面積積總費(fèi)費(fèi)用折折算到到時(shí)段段末的的計(jì)算算值為為同時(shí)設(shè)設(shè)到規(guī)規(guī)劃期期末變變電站站總個(gè)個(gè)數(shù)為為N個(gè)個(gè)，則則整個(gè)個(gè)規(guī)劃劃期內(nèi)內(nèi)顯然然存在在:規(guī)劃期期初原有有網(wǎng)絡(luò)中中單位面面積上已已有的變變電站個(gè)個(gè)數(shù)令根據(jù)動(dòng)態(tài)態(tài)規(guī)劃最最優(yōu)化原原理，最最優(yōu)策略略是對(duì)任任何一個(gè)個(gè)k時(shí)段段，在滿(mǎn)滿(mǎn)足負(fù)荷荷需要的的前提下下，使在在其前各各時(shí)段的的投資及及運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用折算算到第k時(shí)段末末的計(jì)算算值之和和為最小小，函數(shù)數(shù)遞推方方程為2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所第四節(jié)配配電網(wǎng)網(wǎng)的可靠靠性指標(biāo)標(biāo)與評(píng)估估一、可靠靠性指標(biāo)標(biāo)1.系系統(tǒng)平均均停電頻頻率(SAIFI)2.用用戶(hù)平均均停電頻頻率(CAIFI)3.系系統(tǒng)平均均停電持持續(xù)時(shí)間間(SAIDI)4.用用戶(hù)平均均停電持持續(xù)時(shí)間間(CAIDI)5.平平均供電電可靠率率(ASAI)6.平平均供電電不可靠靠率(ASUI)2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所二、經(jīng)濟(jì)濟(jì)指標(biāo)1.一一次投資資Z2.年年運(yùn)行費(fèi)費(fèi)CZ:配配電網(wǎng)的的一次投投資H:維維修費(fèi)、、折舊費(fèi)費(fèi)等占投投資的比比例3.年年費(fèi)用NF：指指考慮了了資金的的時(shí)間效效益后，，將投資資和年運(yùn)運(yùn)行費(fèi)歸歸算成配配電網(wǎng)使使用壽命命期內(nèi)的的貼現(xiàn)等等年值，，可由下下式求得得2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所第五節(jié)配配電自自動(dòng)化規(guī)規(guī)劃設(shè)計(jì)計(jì)和評(píng)價(jià)價(jià)概述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)問(wèn)題主要要有兩個(gè)個(gè)特點(diǎn)：：非線(xiàn)性性和整數(shù)數(shù)性，這這也正是是我們解解決問(wèn)題題的困難難所在。。用非線(xiàn)線(xiàn)性規(guī)劃劃方法解解題常常常會(huì)遇到到搜索方方向錯(cuò)誤誤、迭代代不收斂斂、逼近近速度慢慢等問(wèn)題題，另另外，線(xiàn)線(xiàn)路都是是按整回回和確定定的電壓壓等級(jí)來(lái)來(lái)架設(shè)的的，若變變量取線(xiàn)線(xiàn)路的某某電氣量量，則變變量應(yīng)是是整數(shù)值值或某種種離散值值。對(duì)于于這樣的的非線(xiàn)性性整數(shù)規(guī)規(guī)劃問(wèn)題題，目前前還沒(méi)有有理想的的優(yōu)化算算法。綜觀以前前的各種種傳統(tǒng)優(yōu)優(yōu)化方法法，各有有優(yōu)劣，，要么容容易偏離離最優(yōu)解解陷入局局部最優(yōu)優(yōu)，要么么受到維維數(shù)限制制而難以以達(dá)到實(shí)實(shí)用的目目的。為為了解決決這兩個(gè)個(gè)方面的的問(wèn)題，，下面把把遺傳算算法引入入到城市市電力網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)化中來(lái)來(lái)，以期期得到一一個(gè)較滿(mǎn)滿(mǎn)意的解解決問(wèn)題題的方法法。2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所二、遺傳傳算法遺傳算法法就是一一種通過(guò)過(guò)模擬適適者生存存，不適適者淘汰汰的自然然進(jìn)化過(guò)過(guò)程來(lái)搜搜索最優(yōu)優(yōu)解的方方法。遺傳算子子一個(gè)簡(jiǎn)單單的遺傳傳算法由由復(fù)制、、雜交和和變異三三個(gè)遺傳傳算子組組成。。1.復(fù)復(fù)制算子子。它把把當(dāng)前群群體中的的個(gè)體安安于適應(yīng)應(yīng)值成正正比的概概率復(fù)制制到新的的群體中中去。這這樣，低低適應(yīng)值值的個(gè)體體趨向于于被淘汰汰，搞適適應(yīng)值的的個(gè)體趨趨向于被被復(fù)制，，復(fù)制算算子的作作用效果果提高了了群體的的平均適適應(yīng)值，，也充分分體現(xiàn)了了“優(yōu)勝勝劣汰””這種自自然進(jìn)化化機(jī)制。。2.雜雜交算子子。它模模擬生物物界的有有性生殖殖，可以以產(chǎn)生新新的個(gè)體體，使其其比它的的兩個(gè)父父代有更更高的適適應(yīng)值。。雜交算算子是遺遺傳算法法的最重重要的組組成部分分。3.變變異算子子。它用用一個(gè)很很小的概概率隨機(jī)機(jī)的改變變?nèi)旧w體串上的的位置，，其效果果是增加加了群體體的多樣樣性，擴(kuò)擴(kuò)大了搜搜索空間間。2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所計(jì)算步驟驟在進(jìn)行具具體遺傳傳算法之之前，需需做好下下列準(zhǔn)備備工作：：1.選選擇編編碼。一一般編碼碼選擇由由多個(gè)二二進(jìn)制串串（0，，1）構(gòu)構(gòu)成，其其中的““0”、、“1””分別表表示支路路不連通通和連通通。2.確確定適適應(yīng)值函函數(shù)。相相當(dāng)于確確定數(shù)學(xué)學(xué)規(guī)劃中中的目標(biāo)標(biāo)函數(shù)3.選選擇控控制算法法的參數(shù)數(shù)。如群群體規(guī)模模數(shù)N，，算法執(zhí)執(zhí)行的最最大代數(shù)數(shù)M4.確確定停停止運(yùn)行行的準(zhǔn)則則。如最最小年費(fèi)費(fèi)用NF、最大大代數(shù)M等可作作為停運(yùn)運(yùn)標(biāo)志基本的遺遺傳算法法的計(jì)算算步驟如如下：1）產(chǎn)生生初始群群體。2）對(duì)群群體迭代代的執(zhí)行行下面的的步①和和步②，，直到滿(mǎn)滿(mǎn)足停止止準(zhǔn)則。。①計(jì)算算群體中中每個(gè)個(gè)個(gè)體的適適應(yīng)值；；②應(yīng)用用復(fù)制、、雜交和和變異產(chǎn)產(chǎn)生下一一代群體體。3）把在在任一代代中出現(xiàn)現(xiàn)的最好好個(gè)體串串指定為為遺傳算算法的執(zhí)執(zhí)行結(jié)果果，它可可以表示示“問(wèn)題題”的一一個(gè)解（（或近似似解）。。2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所基本遺傳傳算法的的框圖2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所基本遺傳傳算法的的主要特點(diǎn)點(diǎn)與傳統(tǒng)的的優(yōu)化算算法相比比，遺傳傳算法具具有以下下幾個(gè)特特點(diǎn)：1．．不是直直接作用用在參變變量集上上，而利利用參變變量集的的某種編編碼；2．．不是從從單個(gè)點(diǎn)點(diǎn)，而是是從一個(gè)個(gè)點(diǎn)的群群體開(kāi)始始搜索，，因而能能夠快速速全局收收斂；3．利利用適應(yīng)應(yīng)值信息息，無(wú)需需導(dǎo)數(shù)或或輔助信信息，具具有廣泛泛的適應(yīng)應(yīng)性；4．．利用概概率轉(zhuǎn)移移規(guī)則，，而非確確定性規(guī)規(guī)則，因因而能搜搜索離散散的有噪噪聲的多多峰值復(fù)復(fù)雜空間間；5．在在解空間間內(nèi)進(jìn)行行充分的的搜索，，但并不不是盲目目的窮舉舉或瞎碰碰（評(píng)價(jià)價(jià)為選擇擇提供了了依據(jù)））因此其其搜索時(shí)時(shí)耗和效效率往往往優(yōu)于其其它優(yōu)化化算法。。2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所遺傳算法法的優(yōu)越越性遺傳算法法的優(yōu)越越性主要要表現(xiàn)在在兩個(gè)方方面。首先，它它在搜索索過(guò)程不不容易陷陷入局部部最優(yōu)，，即使在在所定義義的適應(yīng)應(yīng)函數(shù)是是不連續(xù)續(xù)的、非非規(guī)則的的或有噪噪聲的情情況下，，它也能能以很大大的概率率找到整整體最優(yōu)優(yōu)解。為為了尋找找最優(yōu)解解，傳統(tǒng)統(tǒng)方法是是用啟發(fā)發(fā)式策略略，在單單個(gè)猜測(cè)測(cè)解的領(lǐng)領(lǐng)域探尋尋，即使使算法中中允許偶偶爾的跳跳到解空空間中更更遠(yuǎn)的部部分，這這些啟發(fā)發(fā)式算法法也往往往仍然趨趨于局部部最優(yōu)；；理論上上遺傳算算法向撒撒網(wǎng)一樣樣，通過(guò)過(guò)保持在在參變量量的解空空間區(qū)域域中多個(gè)個(gè)點(diǎn)的搜搜索可以以以很大大的概率率找到全全局最優(yōu)優(yōu)解。其次，由由于它固固有的并并行性，，遺傳算算法非常常適用于于大規(guī)模模并行計(jì)計(jì)算機(jī)。。由于遺遺傳算法法的操作作主要是是在單個(gè)個(gè)位串上上，至多多是一對(duì)對(duì)位串的的雜交，，所以可可讓每個(gè)個(gè)處理機(jī)機(jī)負(fù)責(zé)處處理單個(gè)個(gè)位串，，從而可可以并行行處理整整個(gè)群體體。2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所三、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)優(yōu)優(yōu)化的遺遺傳算法法1、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化的的目標(biāo)函函數(shù)我們采用用考慮了了貼現(xiàn)的的線(xiàn)路建建設(shè)投資資費(fèi)用和和運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用的最最小年費(fèi)費(fèi)用法，，即2、編碼碼的選擇擇我們采用用二進(jìn)制制編碼方方式，直直接對(duì)待待選線(xiàn)路路進(jìn)行編編碼，反反映其是是否架設(shè)設(shè)，以及及選用多多大截面面等。這這種編碼碼形式非非常直觀觀，便于于方案規(guī)規(guī)劃和染染色體之之間的編編碼和解解碼。若若只考慮慮線(xiàn)路架架設(shè)與否否，則可可將各待待選線(xiàn)路路排序，，然后按按此順序序?qū)⒚織l條待選線(xiàn)線(xiàn)路作為為染色體體串中的的一個(gè)基基因，每每個(gè)基因因是一個(gè)個(gè)一位的的二進(jìn)制制數(shù)。當(dāng)當(dāng)基因值值為1時(shí)時(shí)，表示示其對(duì)應(yīng)應(yīng)的待選選線(xiàn)路被被選中加加入系統(tǒng)統(tǒng)；當(dāng)基基因值為為0時(shí)，，則相反反。考慮慮到對(duì)方方案進(jìn)行行評(píng)估時(shí)時(shí)須對(duì)方方案所表表示的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行行潮流分分析，即即在染色色體解碼碼形成規(guī)規(guī)劃方案案時(shí)應(yīng)能能得到線(xiàn)線(xiàn)路參數(shù)數(shù)，所以以我們需需在基因因中加入入線(xiàn)路截截面的信信息。3、適應(yīng)應(yīng)函數(shù)的的建立2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所適應(yīng)函數(shù)數(shù)應(yīng)該反反映電網(wǎng)網(wǎng)規(guī)劃的的目的和和要求，，即要使使規(guī)劃方方案在滿(mǎn)滿(mǎn)足正常常運(yùn)行要要求和安安全運(yùn)行行要求的的情況下下，使電電網(wǎng)的建建設(shè)和運(yùn)運(yùn)行費(fèi)用用最小。。其數(shù)學(xué)學(xué)模型為為：：懲罰因因子：方案的的約束條條件對(duì)約束條條件這里里我們只只考慮導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)輸送送容量的的限制，，則可可得到：：：線(xiàn)路上上通過(guò)的的有功功功率：電網(wǎng)正正常運(yùn)行行時(shí)不滿(mǎn)滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)濟(jì)輸送容容量的過(guò)過(guò)負(fù)荷量量：電網(wǎng)正正常運(yùn)行行時(shí)不滿(mǎn)滿(mǎn)足導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)發(fā)熱允允許輸送送容量的的過(guò)負(fù)荷荷量：電網(wǎng)在在發(fā)生單單一線(xiàn)路路故障時(shí)時(shí)不滿(mǎn)足足導(dǎo)線(xiàn)發(fā)發(fā)熱允許許輸送容容量的過(guò)過(guò)負(fù)荷量量C1、C2、C3：：懲罰系系數(shù)，其其取值有有具體情情況決定定2007-7-16輸配電技技術(shù)研究究所電網(wǎng)規(guī)劃劃的目的的是希望望上式所所示的費(fèi)費(fèi)用最小小，為符符合遺傳傳算法求求最大的的特點(diǎn)，，適應(yīng)函函數(shù)可表表示為的選取應(yīng)應(yīng)以保證證D為非非負(fù)數(shù)為為準(zhǔn)。由F的表表達(dá)式可知知適應(yīng)函數(shù)數(shù)D是一一個(gè)非線(xiàn)性性、不連續(xù)續(xù)和非凸的的，這對(duì)于于嚴(yán)格的數(shù)數(shù)學(xué)規(guī)劃方方法是難以以求解的，，而遺傳算算法則是在在解碼得到到一個(gè)解之之后才對(duì)適適應(yīng)函數(shù)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算評(píng)評(píng)估的，因因此對(duì)適應(yīng)應(yīng)函數(shù)形式式無(wú)任何限限制，這充充分顯示了了遺傳算法法的優(yōu)越性性。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所四、城網(wǎng)優(yōu)優(yōu)化遺傳算算法的計(jì)算算過(guò)程1.輸入入原始數(shù)據(jù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)洌垂?jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)、已已有和待架架線(xiàn)路書(shū)、、各線(xiàn)路的的首末節(jié)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)和線(xiàn)路路的有關(guān)參參數(shù)），節(jié)節(jié)點(diǎn)發(fā)電出出力及負(fù)荷荷，遺傳算算法本身所所需參數(shù)（（即群體大大小、基因因位數(shù)、最最大遺傳代代數(shù)、變異異率和計(jì)算算適應(yīng)函數(shù)數(shù)時(shí)用到的的有關(guān)參數(shù)數(shù)等）。2.形成成初始方案案可以人為給給定一些初初始方案，，也可以通通過(guò)隨機(jī)發(fā)發(fā)生器隨機(jī)機(jī)產(chǎn)生一些些方案，但但這不影響響最終的優(yōu)優(yōu)化結(jié)果。。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所3.計(jì)算算適應(yīng)值解碼得到這這些初始方方案（用染染色體表示示）的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)阻抗矩陣陣后，用直直流潮流法法計(jì)算各線(xiàn)線(xiàn)路上流動(dòng)動(dòng)的功率，，根據(jù)式（（5-5-7）、、（5-5-8））就可得各各方案的適適應(yīng)值。懲懲罰系數(shù)的的選取應(yīng)保保證在正常常情況下，，不滿(mǎn)足導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱允允許輸送容容量和不滿(mǎn)滿(mǎn)足N一一1原則則的方案的的適應(yīng)值比比其他方案案要小。另另外，不連連通網(wǎng)絡(luò)不不能形成阻阻抗矩陣，，無(wú)法直接接進(jìn)行潮流流分析，需需預(yù)先進(jìn)行行處理，這這里我們認(rèn)認(rèn)為不連通通網(wǎng)絡(luò)方案案是不可取取的，可以以直接賦給給它一個(gè)較較小的適應(yīng)應(yīng)值。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所4.遺傳傳操作遺傳操作。。如果群體體規(guī)模數(shù)為為N，則則對(duì)當(dāng)代的的按適應(yīng)值值排序之后后的N個(gè)個(gè)方案所對(duì)對(duì)應(yīng)的染色色體進(jìn)行復(fù)復(fù)制、雜交交和變異操操作，生成成新一代N個(gè)染色色體，返回回到（3)，循循環(huán)往復(fù)直直到最后收收斂。5.輸出出計(jì)算結(jié)果果輸出計(jì)算結(jié)結(jié)果。輸出出結(jié)果包括括將最優(yōu)結(jié)結(jié)果還原成成規(guī)劃方案案，給出方方案的建設(shè)設(shè)投資、年年費(fèi)用、導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)截面、、線(xiàn)路上的的有功功率率等。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所舉例：選擇擇編碼（111）、、（011）和（101）分分別對(duì)應(yīng)上上述三個(gè)圖圖。如果要加入入導(dǎo)線(xiàn)截面面的信息和和桿塔架設(shè)設(shè)的信息，，如三種導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)截面分分別為185、240和300mm2，而導(dǎo)線(xiàn)架架設(shè)又分為為單回架設(shè)設(shè)和雙回同同桿架設(shè)，，則每條線(xiàn)線(xiàn)路就有6個(gè)參數(shù)供供選擇，即即單回185、單回回240、、單回300、雙回回共桿185、雙回回共桿240和雙回回共桿300。若每個(gè)基因因用一個(gè)三三位2進(jìn)制制串來(lái)表示示，其中（（111））和（000）表示示未架設(shè)，，（001）、（010）、、（011）、（100）、、（101）和（110）分分別與上述述6種參數(shù)數(shù)相對(duì)應(yīng)，，則一個(gè)規(guī)規(guī)劃方案就就可以表示示成為確定定長(zhǎng)度的二二進(jìn)制串，，也就是染染色體。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所如，現(xiàn)有10條待選選線(xiàn)路的規(guī)規(guī)劃方案中中，該方案案將第1、、4、5、、7、9、、10條待待選線(xiàn)路加加入系統(tǒng)，，它們分別別選用單回回185、、單回240、單回回300、、雙回共桿桿185、、雙回共桿桿240和和雙回共桿桿300截截面的架空空線(xiàn)路，則則它們的染染色體串可可以表示為為：123456789100010001110100110001000001011102007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所第六節(jié)配電電網(wǎng)絡(luò)接地方方式的選擇一、概述選擇配電網(wǎng)中中性點(diǎn)接地方方式是一個(gè)綜綜合性問(wèn)題，，它與電壓等等級(jí)、單相接接地短路電流流、過(guò)電壓水水平、保護(hù)配配置等有關(guān)，，直接影響電電網(wǎng)的絕緣水水平、供電可可靠性、人身身和設(shè)備的安安全以及對(duì)通通信線(xiàn)路的干干擾等。配電網(wǎng)中性點(diǎn)點(diǎn)接地方式分分為有效接地地和非有效接接地兩大類(lèi)1）有效接地地。它包括中中性點(diǎn)直接接接地和中性點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)低值阻抗抗接地兩種2）非有效接接地。它是不不屬于有效接接地類(lèi)的接地地方式，包括括中性點(diǎn)經(jīng)消消弧線(xiàn)圈接地地（又稱(chēng)調(diào)諧諧接地）、高高阻抗接地和和中性點(diǎn)不接接地2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所電力系統(tǒng)中性性點(diǎn)接地方式式分為：1、直接接地地系統(tǒng)，110千伏及以以上系統(tǒng)；供供電可靠性低低，但節(jié)約絕絕緣投資；2、不接地系系統(tǒng)，35（（60）千伏伏及以下系統(tǒng)統(tǒng)；供電可靠靠性高，對(duì)絕絕緣要求高。。⑴不接地，單單相接地時(shí)容容性電流較小?。?~6kV網(wǎng)絡(luò)小于于30A、10kV網(wǎng)絡(luò)絡(luò)小于20A、35~60kV網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)小于10A）的35（60））千伏及以下下系統(tǒng)；⑵經(jīng)消弧線(xiàn)圈圈接地，單相相接地時(shí)容性性電流較大（3~6kV網(wǎng)絡(luò)大于30A、10kV網(wǎng)絡(luò)大大于20A、、35~60kV網(wǎng)絡(luò)絡(luò)大于10A）的35（60）千伏及以下下系統(tǒng)；2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所中性點(diǎn)直接接接地系統(tǒng)2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所中性點(diǎn)不接地地系統(tǒng)2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接接地2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所8、電力系統(tǒng)統(tǒng)中性點(diǎn)接地地方式裝設(shè)消弧線(xiàn)圈的目目的是在不接接地系統(tǒng)中發(fā)發(fā)生單相短路路時(shí)，用流過(guò)過(guò)消弧線(xiàn)圈的的感性電流來(lái)來(lái)補(bǔ)償流過(guò)短短路點(diǎn)的容性性電流，從而而避免因短路路點(diǎn)容性電流流過(guò)大產(chǎn)生間間歇性電弧，，而引起系統(tǒng)統(tǒng)的過(guò)電壓。。全補(bǔ)償：感性性電流=容性性電流，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生諧振過(guò)電電壓，不能采采用；過(guò)補(bǔ)償：感性性電流>容性性電流，可避避免或減少諧諧振過(guò)電壓的的發(fā)生，經(jīng)常常采用；欠補(bǔ)償：感性性電流<容性性電流，當(dāng)部部分線(xiàn)路切除除或系統(tǒng)頻率率下降時(shí)，可可能出現(xiàn)全補(bǔ)補(bǔ)償而產(chǎn)生諧諧振過(guò)電壓，，不能采用。。2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所二、110kV配電網(wǎng)的的接地方式我國(guó)110kV的電網(wǎng)絕絕大多數(shù)采用用直接接地方方式，經(jīng)過(guò)論論證有必要時(shí)時(shí)，也可經(jīng)電電阻、電抗接接地或消弧線(xiàn)線(xiàn)圈接地三、35(63)kV配配電網(wǎng)的接地地方式對(duì)于35（63）kV配配電網(wǎng)，當(dāng)單單相接地故障障電流不大于于10A時(shí)，，中性點(diǎn)宜采采用不接地方方式，否則可可采用消弧線(xiàn)線(xiàn)圈接地方式式。中性點(diǎn)經(jīng)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接接地又稱(chēng)調(diào)諧諧接地，一一般電網(wǎng)運(yùn)行行中都采用過(guò)過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行，，避免欠補(bǔ)償償運(yùn)行。實(shí)用的消弧弧線(xiàn)圈一般般采用一個(gè)個(gè)帶有若干干氣隙的鐵鐵芯，氣隙隙的目的是是使鐵芯的的勵(lì)磁特性性不易飽和和，在工作作段上呈直直線(xiàn)狀。線(xiàn)線(xiàn)圈繞在鐵鐵芯外面，，帶有若干干個(gè)分接頭頭，在電網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)行方式式改變或電電網(wǎng)發(fā)展時(shí)時(shí)，可隨電電容電流變變化而進(jìn)行行調(diào)整。消弧線(xiàn)圈補(bǔ)補(bǔ)償電流的的調(diào)節(jié)，從從理論上說(shuō)說(shuō)，故障時(shí)時(shí)電流由于于電容與電電感電流分分量相互抵抵消，殘余余電流比較較小，易于于自行熄滅滅。必須說(shuō)說(shuō)明的是上上述現(xiàn)象是是指基波而而言的。當(dāng)當(dāng)電網(wǎng)上同同時(shí)存在3次、5次等諧諧波電流時(shí)時(shí)，這種電電流無(wú)法被被消弧線(xiàn)圈圈的電感電電流所補(bǔ)償償。人們就就利用這一一特點(diǎn)，設(shè)設(shè)計(jì)出反應(yīng)應(yīng)5次諧諧波電流的的繼電保護(hù)護(hù)裝置，使使在電網(wǎng)一一相發(fā)生接接地故障時(shí)時(shí)，能正確確指示故障障線(xiàn)路。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所四、10(6)kV配電網(wǎng)的的接地方式式從50年代代初直到80年代后后期將近40年的時(shí)時(shí)間中，我我國(guó)的10(6)kV中壓配配電網(wǎng)絕大大部分均采采用中性點(diǎn)點(diǎn)不接地方方式，這主主要是因?yàn)闉槲覈?guó)中壓壓配電網(wǎng)規(guī)規(guī)模較小并并以架空線(xiàn)線(xiàn)路為主，，電纜線(xiàn)路路少，電網(wǎng)網(wǎng)電容電流流不大的緣緣故。近20多年來(lái)來(lái)，我國(guó)中中壓配電網(wǎng)網(wǎng)的規(guī)模發(fā)發(fā)展很快，，電纜線(xiàn)路路也越來(lái)越越多，用戶(hù)戶(hù)對(duì)供電可可靠性的要要求也越來(lái)來(lái)越高，這這些情況迫迫使中壓電電網(wǎng)的接地地方式選擇擇也發(fā)生了了新的變化化。除了在在一般情況況下，當(dāng)單單相故障電電流不大于于30A時(shí)時(shí)，仍采用用不接地方方式外，今今后在中壓壓電網(wǎng)的設(shè)設(shè)計(jì)或改造造中，應(yīng)考考慮下列新新的接地方方式。1）以架空空線(xiàn)為主的的中壓配電電網(wǎng)和架空空線(xiàn)、地下下電纜線(xiàn)路路混合使用用的中壓配配電網(wǎng)宜采采用中性點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)線(xiàn)圈（包括括自動(dòng)跟蹤蹤調(diào)諧消弧弧線(xiàn)圈）接接地的方式式，使配電電網(wǎng)保持較較高的供電電可靠性。。2007-7-16輸配電技術(shù)術(shù)研究所2）大、中中城市以低低壓電纜為為主的中壓壓配電網(wǎng)可可以考慮采采用中性點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)低值電電阻接地的的方式，使使電纜線(xiàn)路路的投資降降低，并在在配電網(wǎng)接接線(xiàn)上采用用環(huán)網(wǎng)供電電方式配以以自動(dòng)化裝裝置使供電電可靠性達(dá)達(dá)到可為用用戶(hù)接受的的水平。例例如，我國(guó)國(guó)華南某城城市10kV電網(wǎng)發(fā)發(fā)展迅速，，新建電網(wǎng)網(wǎng)主要采用用地下電纜纜，對(duì)地電電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)30A。。如果采用用消弧線(xiàn)圈圈接地，則則需較大補(bǔ)補(bǔ)償容量，，而且要將將多臺(tái)消弧弧線(xiàn)圈分別別置于電網(wǎng)網(wǎng)上，又加加之10Kv線(xiàn)路在在運(yùn)行中切切合操作較較多，消弧弧線(xiàn)圈分接接頭的及時(shí)時(shí)調(diào)整有困困難，容易易出現(xiàn)諧振振過(guò)電壓現(xiàn)現(xiàn)象。另外外，配電網(wǎng)網(wǎng)上又使用用了一批絕絕緣水平低低的進(jìn)口電電纜和電氣氣設(shè)備，不不便采用消消弧線(xiàn)圈接接地方式。。經(jīng)慎重研研究后，采采用了中性性點(diǎn)低電阻阻（10ΩΩ）接地方方式運(yùn)行，，效果令人人滿(mǎn)意。3）較小城城市的中壓壓配電網(wǎng)，，一般采用用架空線(xiàn)為為主，除采采用中線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)線(xiàn)圈接地方方式外，也也可以考慮慮采用高值值阻抗接地地方式（一一相接地時(shí)時(shí)不跳閘，，可以運(yùn)行行較長(zhǎng)時(shí)間間），以降降低設(shè)備投投資，簡(jiǎn)化化運(yùn)行工作作并維持適適當(dāng)?shù)墓╇婋娍煽啃?。。我?guó)華東東電網(wǎng)的一一些單位已已經(jīng)開(kāi)展這這方面的研研究工作。。2007-7-16輸配電技術(shù)研研究所五、低壓配電電網(wǎng)的接地方方式隨著我國(guó)人民民生活水平的的提高，家用用電器已很普普及