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基于地理信息系统(GIS组件)的配电网规划与改造软件(1)

北极星电力网技术频道    作者:刘清海,杨建华,杨普,阎剑   2012/6/11 13:40:38   

  所属频道:  电网    关键词:  地理信息系统 配电网 电力软件

摘要:介绍了一个基于地理信息系统(GIS)组件技术的配电网规划与改造软件的主要开发技术、规划流程和各模块的功能、模型与算法。该软件以电力GIS作为部分规划所需数据来源,结合GIS 的空间分析和网络分析算法,随机优化技术进行配电网规划与改造,并能对各种方案使用最小年费用法进行经济性比较;具有人机界面友好,规划过程直观,人工干预方便的特点;应用了变电站选址定容理论研究领域的最新成果,特别适用于县级电网规划与改造,具有较强的实用价值。

0 引言

基于地理信息系统(GIS)的配电网规划是近年来电网规划的研究热点之一。利用GIS 系统提供基础数据,可以极大地减少数据搜集的工作量,提高规划效率。国内外开发的一些配网规划软件已经在实际规划工作中有所应用,但尚存在如下两方面的问题:一是部分软件的功能主要停留在应用管理信息系统的层面,GIS 的拓扑分析特别是空间分析、网络分析功能和可视化优势在规划中未充分发挥;二是软件自动化程度低,需要进行较多的人工干预和手动操作。另外理论研究领域的一些最新成果也还未成功应用到实际规划工作中来。

本文在考虑配电网经济性、技术性和安全可靠性要求的基础上,建立了用于规划计算的变电站、线路、负荷的数学模型,以县(市)供电公司普遍使用的电力地理信息应用管理系统作为部分数据来源,将组件式GIS—InfoEngine Objects 引入到配电网规划与改造中,设计开发了这套基于组件式GIS的配电网规划与改造软件(下文简称为GPower)。

1 GPower 软件开发的主要技术

1.1 GIS 组件技术

组件式GIS 代表了GIS 系统的发展潮流。它能充分利用GIS 系统已有的空间和属性数据,为配电网规划提供图形界面,拓扑分析功能和算法,方便有效地减少二次开发工作量。

1.2 随机化优化技术

在确定出标准容量配置集合的情况下,采用一种改进的混合遗传算法[1]搜索新建变电站的地理位置,实现变电站布局的优化规划。它将交替定位分配算法与遗传算法相结合,在GA 环节后采用LA算子对站址进行修正[1];根据供电区域内的负荷密度动态映射出变电站的最大供电半径约束取值,按照算法划定的供电区域内负荷大小选择变电站容量。经过测试,改进后的混合遗传算法具有较好的站址寻优能力和快速收敛性能。

1.3 数据库技术

GPower 采用Microsoft 开发的ADO 数据对象,以Access 数据库、Excel 表格、Txt 文本作为部分规划数据来源,并存储程序的运行参数和计算结果,拓展了规划程序的通用性。

数据库中存有国内各种型号变压器、导线产品的设备参数,软导线的经济电流密度曲线,输变电工程典型造价[2-3]等数据,供程序规划计算使用。

2 GPower 的规划流程

GPower 采用单阶段规划模型[4],考虑规划水平年负荷大小和空间分布的变化情况,具备现状网和规划水平年网络的分析能力,规划时能通过空间分析自动识别地理环境,确定变电站优化布局、进行高中压配电网的网架规划,可以估算出各个规划方案的投资和年运行费,使用最小年费用法对规划方案进行经济性评价。程序的规划流程如图1 所示,其中,虚线表示规划人员输入的数据类型:①负荷和用电量历史数据,现状网供电区域划分数据,规划年限;②已有和新上负荷位置、大小;③针对所规划电网特点进行的数学模型和遗传算法的参数设置,变电站标准容量配置设置;④人工指定的变电站出线数目,线路走径和网络可靠性要求;⑤规划人员通过图形界面,手动操作实施的其它相关规划行为。

在完成对电力GIS 数据、规划数据的搜集,组织和整理基础上,GPower 的规划流程如图1 所示。

(1) 进行规划水平年的负荷及其分布预测。首先按供电区域和电压等级分别进行系统最大负荷、年用电量预测,然后以GIS 功能为基础进行负荷分布预测。

(2) 确定配电模式改造将要拆迁和停运变电站,其供电区域内的负荷由已有和新建变电站供电。完成分区和系统电力平衡计算后,进行已有站增容和新建站选址定容规划。

(3) 在负荷分布预测和变电站规划与改造的基础上重新确定供电区域即负荷分配,进行配电网网架规划和线路选型。

(4) 通过人工干预进行调整,使整个方案更加贴近实际。最后根据典型方案和典型造价得到整个规划与改造工程的投资估算情况。

来源:电力系统保护与控制
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