城市配電網(wǎng)規(guī)劃及其可靠性評(píng)估

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1、Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,*,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

2、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)編制能源開發(fā)規(guī)劃。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,二、規(guī)劃分類及其內(nèi)容,地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃可以分為三類：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

3、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描述。如圖,變電所的總投資費(fèi)用模型可以寫成,,,可以看出，電壓等級(jí)升高，費(fèi)用隨之增加。,同樣對(duì)

4、線路投資費(fèi)用也可以用直線模型來(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，常用以下幾種接線方式 ：接線(a)~(c)是無(wú)備用接線，(d)~(g)是有備用接線。負(fù)荷的性質(zhì)是接線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)的接線方式,高壓配電網(wǎng)包括110、63和35KV的線路和變電所。為了保證供電可靠性，一般選擇有備用接線方式。采用架空線路時(shí)，以兩回路為宜。采用電纜線路時(shí)可分為多路。為充分利用通道，市區(qū)高壓架空線可同桿雙回架設(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

5、有以下幾種接線方式：,兩側(cè)電源分段的高壓配電網(wǎng) 電纜線路的雙T接線,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,三側(cè)電源的三T接線 變電所的有接地快分開關(guān)的接線,,,,,,,,高壓變電所橋接線 變電所采用單母線分段的接線,（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)的接線方式,中壓配電網(wǎng)由10KV線路、配電所、開閉所、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

6、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開關(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)，開環(huán)運(yùn)行，異常時(shí)能轉(zhuǎn)移負(fù)荷。,4. 嚴(yán)格控制專用線和不帶負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線，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,,其常用接線方式如下圖,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,環(huán)網(wǎng)接線示意圖,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,（三）低壓配電網(wǎng)的接線方式,,,由于低壓負(fù)荷分散，進(jìn)戶點(diǎn)多，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，仍以架空線為主，并與中壓線路合桿架設(shè)。低壓電網(wǎng)接線的原則是：,1.

7、 供電半徑一般不超過(guò)400m。,2. 干線和支線的導(dǎo)線規(guī)格和配電變壓器的容量均應(yīng)滿足下列要求：①當(dāng)變壓器故障時(shí)，可將負(fù)荷拆開，向鄰近電網(wǎng)2~3個(gè)方向轉(zhuǎn)移；②故障轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)線運(yùn)行率不超過(guò)100%，線路末端電壓降不超過(guò)規(guī)定。,3.城市的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、繁華地區(qū)、重要地段、主要道路及高層住宅區(qū)的低壓供電，需要時(shí)可采用電纜。,常用接線如下圖所示,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,放射式低壓配電網(wǎng)示意圖,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,第三節(jié) 選擇變電所容量和個(gè)數(shù)的優(yōu)化方法,,一、變電所及其供電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型,,變電所的供電區(qū)域假設(shè)為圓形，變電所置于圓心。,,,,若整個(gè)中壓電網(wǎng)覆蓋面上的電

8、力負(fù)荷密度為均勻時(shí)，變電所的供電幾何半徑為：,,變電所全部中壓配電網(wǎng)主干線導(dǎo)線總截面為,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,變電所中壓配電出線回?cái)?shù)為：,,中壓配電出線每回線路長(zhǎng)度為：,,：負(fù)荷平均功率因數(shù)；,,：變電所容量（kV·A）；,,：面負(fù)荷密度,,：中壓配電網(wǎng)主干線導(dǎo)線總截面,：中壓配電網(wǎng)額定電壓,：導(dǎo)線的電流密度,,,：每回線路的平均負(fù)荷,：地形修正系數(shù),,,,,,,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,變電所的建設(shè)投資為：,中壓配電網(wǎng)主干線建設(shè)投資為：,：投資中與變電所容量無(wú)關(guān)部分,：投資中與變電所容量成線性關(guān)系的系數(shù),：線路投資中與導(dǎo)線截面無(wú)關(guān)部分,：線路投

9、資中與導(dǎo)線截面成線性關(guān)系部分的系數(shù),,設(shè)運(yùn)行費(fèi)用的不變部分（維修、折舊費(fèi)等）與總投資成比例，則,,：運(yùn)行費(fèi)用占投資的比例系數(shù),,現(xiàn)假設(shè)變電所全部出線由一等值線路代替，則變電所供電區(qū)內(nèi)的負(fù)荷都沿該線軸向分布，在最大負(fù)荷下且距變電所的距離為 r時(shí)，等值導(dǎo)線中通過(guò)的電流為,,,,,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,dr,的距離上導(dǎo)線長(zhǎng)度的電阻為：,,dL,上的功率損耗為：,,故中壓配電網(wǎng)總的有功損耗為：,,全年線損費(fèi)為：,,總的年運(yùn)行費(fèi)為：,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,二、,靜態(tài)優(yōu)化模型及其求解,所謂靜態(tài)投資過(guò)程具有下述特征：①在規(guī)劃水平的投資有效期內(nèi)，負(fù)荷密度

10、保持不變 ②整個(gè)投資建設(shè)費(fèi)用發(fā)生在規(guī)劃期末,在投資有效期內(nèi)為 T年的各年所發(fā)生的運(yùn)行費(fèi)用歸算到投資年的貼現(xiàn)值總和為,,,：投資收益率,,令 則有,,在投資有效期內(nèi)，每個(gè)變電站及其中壓配電網(wǎng)總投資和年運(yùn)行費(fèi)用歸算到投資年的貼現(xiàn)值為,從而單位容量的費(fèi)用貼現(xiàn)值為,：,有前面的公式可推導(dǎo)得出：,,,,,,,,,,,,,,變電所經(jīng)濟(jì)供電半徑為：,,單位面積上經(jīng)濟(jì)變電所個(gè)數(shù)為：,,三、,動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型及其求解,為了建立變電所容量和個(gè)數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型，設(shè)規(guī)劃期為T年（即投資有效期）。若將規(guī)劃期分為幾個(gè)時(shí)段，則每個(gè)時(shí)段為t年（即投資周期），即,又設(shè)面負(fù)荷密度在時(shí)域中按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，在

11、T內(nèi)，初始值為,,，增長(zhǎng)率為 ，則在第k個(gè)時(shí)段末有,,同理有 或,在第個(gè)k時(shí)段開始時(shí)，設(shè)單位面積上已有的變電所個(gè)數(shù)N,k,為狀態(tài)變量，應(yīng)退役的變壓器容量折算到本時(shí)段初的變電所經(jīng)濟(jì)容量下的變電所個(gè)數(shù)Q,k,為反饋狀態(tài)容量，本時(shí)段初單位面積上應(yīng)新建的變電所個(gè)數(shù) 為決策變量，則在第k個(gè)時(shí)段中單位面積上運(yùn)行的變電所個(gè)數(shù)為 ，同時(shí)它又是（k+1）時(shí)段的狀態(tài)變量，即狀態(tài)變量轉(zhuǎn)移方程為,,,,,,,,,,,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,設(shè) 為第時(shí)段新增設(shè)備

12、（變電所、中壓配電線路）的投資折算到第k時(shí)段末的計(jì)算值， 表示原有的及新增的設(shè)備在第k時(shí)段發(fā)生的運(yùn)行費(fèi)用折算到本時(shí)段末的計(jì)算值，則第k時(shí)段單位面積總費(fèi)用折算到時(shí)段末的計(jì)算值為,,,同時(shí)設(shè)到規(guī)劃期末變電站總個(gè)數(shù)為N個(gè)，則整個(gè)規(guī)劃期內(nèi)顯然存在,,,:規(guī)劃期初原有網(wǎng)絡(luò)中單位面積上已有的變電站個(gè)數(shù),令,,根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)化原理，最優(yōu)策略是對(duì)任何一個(gè)k時(shí)段，在滿足負(fù)荷需要的前提下，使在其前各時(shí)段的投資及運(yùn)行費(fèi)用折算到第k時(shí)段末的計(jì)算值之和為最小，函數(shù)遞推方程為,,,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,

13、輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,第四節(jié) 配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)與評(píng)估,,一、可靠性指標(biāo),1. 系統(tǒng)平均停電頻率(SAIFI),2. 用戶平均停電頻率(CAIFI),3. 系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間(SAIDI),4. 用戶平均停電持續(xù)時(shí)間 (CAIDI),5. 平均供電可靠率 (ASAI),6. 平均供電不可靠率(ASUI),2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,二、經(jīng)濟(jì)指標(biāo),1. 一次投資Z,2. 年運(yùn)行費(fèi)C,,Z: 配電網(wǎng)的一次投資,H: 維修費(fèi)、

14、折舊費(fèi)等占投資的比例,3. 年費(fèi)用NF：指考慮了資金的時(shí)間效益后，將投資和年運(yùn)行費(fèi)歸算成配電網(wǎng)使用壽命期內(nèi)的貼現(xiàn)等年值，可由下式求得,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,第五節(jié) 配電自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià),,概述,,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題主要有兩個(gè)特點(diǎn)：非線性和整數(shù)性，這也正是我們解決問(wèn)題的困難所在。用非線性規(guī)劃方法解題常常會(huì)遇到搜索方向錯(cuò)誤、迭代不收斂、逼近速度慢等問(wèn)題 ，另外，線路都是按整回和確定的電壓等級(jí)來(lái)架設(shè)的，若變量取線路的某電氣量，則變量應(yīng)是整數(shù)值或某種離散值。對(duì)于這樣的非線性整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，目前還沒(méi)有理想的優(yōu)化算法。,綜觀以前的各種傳統(tǒng)優(yōu)化方法，各有優(yōu)劣，要么容易偏離最優(yōu)解陷入局部

15、最優(yōu)，要么受到維數(shù)限制而難以達(dá)到實(shí)用的目的。為了解決這兩個(gè)方面的問(wèn)題，下面把遺傳算法引入到城市電力網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中來(lái)，以期得到一個(gè)較滿意的解決問(wèn)題的方法。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,二、遺傳算法,,遺傳算法就是一種通過(guò)模擬適者生存，不適者淘汰的自然進(jìn)化過(guò)程來(lái)搜索最優(yōu)解的方法。,遺傳算子,一個(gè)簡(jiǎn)單的遺傳算法由復(fù)制、雜交和變異三個(gè)遺傳算子組成 。,1. 復(fù)制算子。它把當(dāng)前群體中的個(gè)體安于適應(yīng)值成正比的概率復(fù)制到新的群體中去。這樣，低適應(yīng)值的個(gè)體趨向于被淘汰，搞適應(yīng)值的個(gè)體趨向于被復(fù)制，復(fù)制算子的作用效果提高了群體的平均適應(yīng)值，也充分體現(xiàn)了“優(yōu)勝劣汰”這種自然進(jìn)化機(jī)制。,,2. 雜交

16、算子。它模擬生物界的有性生殖，可以產(chǎn)生新的個(gè)體，使其比它的兩個(gè)父代有更高的適應(yīng)值。雜交算子是遺傳算法的最重要的組成部分。,,3. 變異算子。它用一個(gè)很小的概率隨機(jī)的改變?nèi)旧w串上的位置，其效果是增加了群體的多樣性，擴(kuò)大了搜索空間。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,計(jì)算步驟,,在進(jìn)行具體遺傳算法之前，需做好下列準(zhǔn)備工作：,1. 選擇編碼。一般編碼選擇由多個(gè)二進(jìn)制串（0，1）構(gòu)成，其中的“0”、“1”分別表示支路不連通和連通。,2. 確定適應(yīng)值函數(shù)。相當(dāng)于確定數(shù)學(xué)規(guī)劃中的目標(biāo)函數(shù),3. 選擇控制算法的參數(shù)。如群體規(guī)模數(shù)N，算法執(zhí)行的最大代數(shù)M,4. 確定停止運(yùn)行的準(zhǔn)則。如最小年費(fèi)用

17、NF、最大代數(shù)M等可作為停運(yùn)標(biāo)志,基本的遺傳算法的計(jì)算步驟如下：,1）產(chǎn)生初始群體。,2）對(duì)群體迭代的執(zhí)行下面的步①和步②，直到滿足停止準(zhǔn)則。①計(jì)算群體中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值；②應(yīng)用復(fù)制、雜交和變異產(chǎn)生下一代群體。,3）把在任一代中出現(xiàn)的最好個(gè)體串指定為遺傳算法的執(zhí)行結(jié)果，它可以表示“問(wèn)題”的一個(gè)解（或近似解）。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,基本遺傳算法的框圖,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,基本遺傳算法的,主要特點(diǎn),與傳統(tǒng)的優(yōu)化算法相比，遺傳算法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 ．不是直接作用在參變量集上，而利用參變量集的某種編碼；2 ．不是從單個(gè)點(diǎn)，而是從一個(gè)點(diǎn)的群體開始搜索，

18、因而能夠快速全局收斂；,3 ．利用適應(yīng)值信息，無(wú)需導(dǎo)數(shù)或輔助信息，具有廣泛的適應(yīng)性；4 ．利用概率轉(zhuǎn)移規(guī)則，而非確定性規(guī)則，因而能搜索離散的有噪聲的多峰值復(fù)雜空間；,5 ．在解空間內(nèi)進(jìn)行充分的搜索，但并不是盲目的窮舉或瞎碰（評(píng)價(jià)為選擇提供了依據(jù)）因此其搜索時(shí)耗和效率往往優(yōu)于其它優(yōu)化算法。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,遺傳算法的優(yōu)越性,遺傳算法的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。,首先，它在搜索過(guò)程不容易陷入局部最優(yōu)，即使在所定義的適應(yīng)函數(shù)是不連續(xù)的、非規(guī)則的或有噪聲的情況下，它也能以很大的概率找到整體最優(yōu)解。為了尋找最優(yōu)解，傳統(tǒng)方法是用啟發(fā)式策略，在單個(gè)猜測(cè)解的領(lǐng)域探尋，即使算法中允許

19、偶爾的跳到解空間中更遠(yuǎn)的部分，這些啟發(fā)式算法也往往仍然趨于局部最優(yōu)；理論上遺傳算法向撒網(wǎng)一樣，通過(guò)保持在參變量的解空間區(qū)域中多個(gè)點(diǎn)的搜索可以以很大的概率找到全局最優(yōu)解。,其次，由于它固有的并行性，遺傳算法非常適用于大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)。由于遺傳算法的操作主要是在單個(gè)位串上，至多是一對(duì)位串的雜交，所以可讓每個(gè)處理機(jī)負(fù)責(zé)處理單個(gè)位串，從而可以并行處理整個(gè)群體。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的遺傳算法,,,1、,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù),,我們采用考慮了貼現(xiàn)的線路建設(shè)投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的最小年費(fèi)用法，即,,,2、編碼的選擇,我們采用二進(jìn)制編碼方式，直接對(duì)待選線路進(jìn)行編碼，反映其是

20、否架設(shè)，以及選用多大截面等。這種編碼形式非常直觀，便于方案規(guī)劃和染色體之間的編碼和解碼。若只考慮線路架設(shè)與否，則可將各待選線路排序，然后按此順序?qū)⒚織l待選線路作為染色體串中的一個(gè)基因，每個(gè)基因是一個(gè)一位的二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)基因值為1時(shí)，表示其對(duì)應(yīng)的待選線路被選中加入系統(tǒng)；當(dāng)基因值為0時(shí)，則相反?？紤]到對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估時(shí)須對(duì)方案所表示的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流分析，即在染色體解碼形成規(guī)劃方案時(shí)應(yīng)能得到線路參數(shù)，所以我們需在基因中加入線路截面的信息。,3、適應(yīng)函數(shù)的建立,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,適應(yīng)函數(shù)應(yīng)該反映電網(wǎng)規(guī)劃的目的和要求，即要使規(guī)劃方案在滿足正常運(yùn)行要求和安全運(yùn)行要求的情況下，使電網(wǎng)的建設(shè)和

21、運(yùn)行費(fèi)用最小。其數(shù)學(xué)模型為：,：懲罰因子,：方案的約束條件,對(duì)約束條件這里我們只考慮導(dǎo)線輸送容量的限制 ，則可得到：,,,,：線路上通過(guò)的有功功率,：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)不滿足經(jīng)濟(jì)輸送容量的過(guò)負(fù)荷量,：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)不滿足導(dǎo)線發(fā)熱允許輸送容量的過(guò)負(fù)荷量,：電網(wǎng)在發(fā)生單一線路故障時(shí)不滿足導(dǎo)線發(fā)熱允許輸送容量的過(guò)負(fù)荷量,,C1、C2、C3 ：懲罰系數(shù)，其取值有具體情況決定,,,,,,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,電網(wǎng)規(guī)劃的目的是希望上式所示的費(fèi)用最小，為符合遺傳算法求最大的特點(diǎn)，適應(yīng)函數(shù)可表示為,,,的選取應(yīng)以保證D為非負(fù)數(shù)為準(zhǔn)。,,,,,由F 的表達(dá)式可知適應(yīng)函數(shù)D 是一個(gè)非線性、不連

22、續(xù)和非凸的，這對(duì)于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法是難以求解的，而遺傳算法則是在解碼得到一個(gè)解之后才對(duì)適應(yīng)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算評(píng)估的，因此對(duì)適應(yīng)函數(shù)形式無(wú)任何限制，這充分顯示了遺傳算法的優(yōu)越性,。,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,四、城網(wǎng)優(yōu)化遺傳算法的計(jì)算過(guò)程,,1. 輸入原始數(shù)據(jù),包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌垂?jié)點(diǎn)數(shù)、已有和待架線路書、各線路的首末節(jié)點(diǎn)號(hào)和線路的有關(guān)參數(shù)），節(jié)點(diǎn)發(fā)電出力及負(fù)荷，遺傳算法本身所需參數(shù)（即群體大小、基因位數(shù)、最大遺傳代數(shù)、變異率和計(jì)算適應(yīng)函數(shù)時(shí)用到的有關(guān)參數(shù)等）。,2. 形成初始方案,可以人為給定一些初始方案，也可以通過(guò)隨機(jī)發(fā)生器隨機(jī)產(chǎn)生一些方案，但這不影響最終的優(yōu)化結(jié)果。,2007-7

23、-16,輸配電技術(shù)研究所,,3. 計(jì)算適應(yīng)值,解碼得到這些初始方案（用染色體表示）的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣后，用直流潮流法計(jì)算各線路上流動(dòng)的功率，根據(jù)式（5-5-7 ）、（5-5-8 ）就可得各方案的適應(yīng)值。懲罰系數(shù)的選取應(yīng)保證在正常情況下，不滿足導(dǎo)線發(fā)熱允許輸送容量和不滿足N 一1 原則的方案的適應(yīng)值比其他方案要小。另外，不連通網(wǎng)絡(luò)不能形成阻抗矩陣，無(wú)法直接進(jìn)行潮流分析，需預(yù)先進(jìn)行處理，這里我們認(rèn)為不連通網(wǎng)絡(luò)方案是不可取的，可以直接賦給它一個(gè)較小的適應(yīng)值。,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,4. 遺傳操作,遺傳操作。如果群體規(guī)模數(shù)為N ，則對(duì)當(dāng)代的按適應(yīng)值排序之后的N 個(gè)方案所對(duì)應(yīng)的染色體進(jìn)

24、行復(fù)制、雜交和變異操作，生成新一代N 個(gè)染色體，返回到（3 ) ，循環(huán)往復(fù)直到最后收斂。,,5. 輸出計(jì)算結(jié)果,輸出計(jì)算結(jié)果。輸出結(jié)果包括將最優(yōu)結(jié)果還原成規(guī)劃方案，給出方案的建設(shè)投資、年費(fèi)用、導(dǎo)線截面、線路上的有功功率等。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,舉例：選擇編碼（111）、（011）和（101）分別對(duì)應(yīng)上述三個(gè)圖。,如果要加入導(dǎo)線截面的信息和桿塔架設(shè)的信息，如三種導(dǎo)線截面分別為185、240和300mm,2,，而導(dǎo)線架設(shè)又分為單回架設(shè)和雙回同桿架設(shè)，則每條線路就有6個(gè)參數(shù)供選擇，即單回185、單回240、單回300、雙回共桿185、雙回共桿240和雙回共桿300。,若每個(gè)基因用

25、一個(gè)三位2進(jìn)制串來(lái)表示，其中（111）和（000）表示未架設(shè)，（001）、（010）、（011）、（100）、（101）和（110）分別與上述6種參數(shù)相對(duì)應(yīng)，則一個(gè)規(guī)劃方案就可以表示成為確定長(zhǎng)度的二進(jìn)制串，也就是染色體。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,如，現(xiàn)有10條待選線路的規(guī)劃方案中，該方案將第1、4、5、7、9、10條待選線路加入系統(tǒng)，它們分別選用單回185、單回240、單回300、雙回共桿185、雙回共桿240和雙回共桿300截面的架空線路，則它們的染色體串可以表示為：,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,001,000,111,010,011,000,100,000

26、,101,110,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,第六節(jié) 配電網(wǎng)絡(luò)接地方式的選擇,,一、概述,,選擇配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問(wèn)題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、供電可靠性、人身和設(shè)備的安全以及對(duì)通信線路的干擾等 。,配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分為有效接地和非有效接地兩大類,1）有效接地。它包括中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)低值阻抗接地兩種,2）非有效接地。它是不屬于有效接地類的接地方式，包括中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地（又

27、稱調(diào)諧接地）、高阻抗接地和中性點(diǎn)不接地,,,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為：,1、直接接地系統(tǒng)，110千伏及以上系統(tǒng)；供電可靠性低，但節(jié)約絕緣投資；,2、不接地系統(tǒng)，35（60）千伏及以下系統(tǒng)；供電可靠性高，對(duì)絕緣要求高。,⑴不接地，單相接地時(shí)容性電流較小（3~6kV網(wǎng)絡(luò)小于30A、10kV網(wǎng)絡(luò)小于20A 、35~60kV網(wǎng)絡(luò)小于10A ）的35（60）千伏及以下系統(tǒng)；,⑵經(jīng)消弧線圈接地，單相接地時(shí)容性電流較大,（3~6kV網(wǎng)絡(luò)大于30A、10kV網(wǎng)絡(luò)大于20A 、35~60kV網(wǎng)絡(luò)大于10A ）,的,35,（,60,）千伏及以下系統(tǒng)；,,2007-7-

28、16,輸配電技術(shù)研究所,中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,中性點(diǎn),經(jīng)消弧線圈接地,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,8、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式,裝設(shè),消弧線圈的目的是在不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，用流過(guò)消弧線圈的感性電流來(lái)補(bǔ)償流過(guò)短路點(diǎn)的容性電流，從而避免因短路點(diǎn)容性電流過(guò)大產(chǎn)生間歇性電弧，而引起系統(tǒng)的過(guò)電壓。,全補(bǔ)償：感性電流=容性電流，會(huì)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，不能采用；,過(guò)補(bǔ)償：感性電流>容性電流，可避免或減少諧振過(guò)電壓的發(fā)生，經(jīng)常采用；,欠補(bǔ)償：感性電流<容性電流，當(dāng)部分線路切除或系統(tǒng)頻率下降時(shí)，可能出現(xiàn)

29、全補(bǔ)償而產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，不能采用。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,二、110kV配電網(wǎng)的接地方式,我國(guó)110kV的電網(wǎng)絕大多數(shù)采用直接接地方式，經(jīng)過(guò)論證有必要時(shí)，也可經(jīng)電阻、電抗接地或消弧線圈接地,,,三、35(63)kV配電網(wǎng)的接地方式,,對(duì)于35（63）kV配電網(wǎng)，當(dāng)單相接地故障電流不大于10A時(shí)，中性點(diǎn)宜采用不接地方式，否則可采用消弧線圈接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地又稱調(diào)諧接地 ，一般電網(wǎng)運(yùn)行中都采用過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行，避免欠補(bǔ)償運(yùn)行。,實(shí)用的消弧線圈一般采用一個(gè)帶有若干氣隙的鐵芯，氣隙的目的是使鐵芯的勵(lì)磁特性不易飽和，在工作段上呈直線狀。線圈繞在鐵芯外面，帶有若干個(gè)分接頭，在電網(wǎng)運(yùn)行

30、方式改變或電網(wǎng)發(fā)展時(shí)，可隨電容電流變化而進(jìn)行調(diào)整。,消弧線圈補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)，從理論上說(shuō)，故障時(shí)電流由于電容與電感電流分量相互抵消，殘余電流比較小，易于自行熄滅。必須說(shuō)明的是上述現(xiàn)象是指基波而言的。當(dāng)電網(wǎng)上同時(shí)存在3 次、5 次等諧波電流時(shí)，這種電流無(wú)法被消弧線圈的電感電流所補(bǔ)償。人們就利用這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出反應(yīng)5 次諧波電流的繼電保護(hù)裝置，使在電網(wǎng)一相發(fā)生接地故障時(shí)，能正確指示故障線路。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,四、10(6)kV配電網(wǎng)的接地方式,從50年代初直到80年代后期將近40年的時(shí)間中，我國(guó)的10(6)kV中壓配電網(wǎng)絕大部分均采用中性點(diǎn)不接地方式，這主要是因?yàn)槲覈?guó)中壓配電

31、網(wǎng)規(guī)模較小并以架空線路為主，電纜線路少，電網(wǎng)電容電流不大的緣故。近20多年來(lái)，我國(guó)中壓配電網(wǎng)的規(guī)模發(fā)展很快，電纜線路也越來(lái)越多，用戶對(duì)供電可靠性的要求也越來(lái)越高，這些情況迫使中壓電網(wǎng)的接地方式選擇也發(fā)生了新的變化。除了在一般情況下，當(dāng)單相故障電流不大于30A時(shí)，仍采用不接地方式外，今后在中壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)或改造中，應(yīng)考慮下列新的接地方式。,1）以架空線為主的中壓配電網(wǎng)和架空線、地下電纜線路混合使用的中壓配電網(wǎng)宜采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（包括自動(dòng)跟蹤調(diào)諧消弧線圈）接地的方式，使配電網(wǎng)保持較高的供電可靠性。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,2）大、中城市以低壓電纜為主的中壓配電網(wǎng)可以考慮采用中性

32、點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地的方式，使電纜線路的投資降低，并在配電網(wǎng)接線上采用環(huán)網(wǎng)供電方式配以自動(dòng)化裝置使供電可靠性達(dá)到可為用戶接受的水平。例如，我國(guó)華南某城市10kV電網(wǎng)發(fā)展迅速，新建電網(wǎng)主要采用地下電纜，對(duì)地電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)30A 。如果采用消弧線圈接地，則需較大補(bǔ)償容量，而且要將多臺(tái)消弧線圈分別置于電網(wǎng)上，又加之10Kv線路在運(yùn)行中切合操作較多，消弧線圈分接頭的及時(shí)調(diào)整有困難，容易出現(xiàn)諧振過(guò)電壓現(xiàn)象。另外，配電網(wǎng)上又使用了一批絕緣水平低的進(jìn)口電纜和電氣設(shè)備，不便采用消弧線圈接地方式。經(jīng)慎重研究后，采用了中性點(diǎn)低電阻（10Ω）接地方式運(yùn)行，效果令人滿意。,,3）較小城市的中壓配電網(wǎng)，一般采用架空線為主

33、，除采用中線點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式外，也可以考慮采用高值阻抗接地方式（一相接地時(shí)不跳閘，可以運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間），以降低設(shè)備投資，簡(jiǎn)化運(yùn)行工作并維持適當(dāng)?shù)墓╇娍煽啃?。我?guó)華東電網(wǎng)的一些單位已經(jīng)開展這方面的研究工作。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,五、低壓配電網(wǎng)的接地方式,,隨著我國(guó)人民生活水平的提高，家用電器已很普及，與安全用電有關(guān)的低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式也引起廣泛的關(guān)注。,,我國(guó)220/380V低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)大多數(shù)是采用直接接地方式，接地保護(hù)分為“接零”（TN）、“接地”（TT）兩種形式如圖所示的①、②兩種情況,“接零” 是將用電設(shè)備金屬外殼直接與零線相連接。其優(yōu)點(diǎn)是在絕緣故障時(shí)過(guò)電流保

34、護(hù)立即動(dòng)作，很快切斷電源，但其缺點(diǎn)是在零線短線或零線斷落在引線上時(shí)，外殼產(chǎn)生過(guò)高電壓，危及人身安全。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,“接地“是將用電設(shè)備金屬外殼直接與接地裝置相連接。其優(yōu)點(diǎn)是外殼能固定在大地電位上，但其缺點(diǎn)是當(dāng)設(shè)備絕緣故障時(shí)，電流回路內(nèi)通過(guò)的故障電流有時(shí)不足以迅速切斷電源而使外殼較長(zhǎng)時(shí)間帶電，危及人身安全。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,為了克服以上缺點(diǎn)，近年來(lái)出現(xiàn)了以下兩項(xiàng)新的保護(hù)設(shè)施。,l）實(shí)行三相五線制低壓接線方式，即采用零線（N 線）和保護(hù)接地（PE 線）分開的接零保護(hù)系統(tǒng)。接地圖中，PE 線是一根專用保護(hù)接地線，有配電變壓器的中性點(diǎn)（或進(jìn)戶中性點(diǎn)

35、）一直連接到每一用電設(shè)備，作為建筑物內(nèi)的安全保護(hù)裝置（又分為N 、PE 線單獨(dú)存在的TN-S 方式和N 、PE 線合一的TN-C-S 方式）。這種方式需要多架一根保護(hù)導(dǎo)線，工程量和費(fèi)用較多，近年來(lái)在我國(guó)正在提倡中，但未能大面積進(jìn)行。,2）加裝漏電保護(hù)器RCD 見下圖。漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流可以降低到30mA ，即使用電端的接地電阻高達(dá)幾百歐，也能迅速切斷故障接地電流。近幾年許多地區(qū)已經(jīng)大量安裝這種保護(hù)裝置。國(guó)內(nèi)有很多生產(chǎn)該種產(chǎn)品的廠家，其產(chǎn)品質(zhì)量有較大差異，這是需要特別注意的。,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,接零保護(hù)方式（TN ）在低壓中性點(diǎn)

36、接地系統(tǒng)中應(yīng)有最多，為了防止零線斷線，一般將零線重復(fù)接地。當(dāng)線路較長(zhǎng)或?qū)Ь€截面較小即回路阻抗較大時(shí)，接零可能不起保護(hù)作用。因此，必須按新規(guī)程加以驗(yàn)算。若不采用接零，也可以采用接地（TT )，但無(wú)論接零、接地，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，作為后備保護(hù)一般還需與漏電保護(hù)配套使用。,低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地方式（IT）主要用于易燃場(chǎng)所（如煤礦井）和不便單獨(dú)設(shè)置接地保護(hù)裝置的地方。上面所討論的IT 、TT 、TN 也是國(guó)際通用的3種低壓網(wǎng)接地方式。,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,,,,,,,END,THANK YOU!,2007-7-16,輸配電技術(shù)研究所,演講完畢，謝謝觀看！,內(nèi)容總結(jié),第五章 城

37、市配電網(wǎng)規(guī)劃與可靠性評(píng)估。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。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)。高壓配電網(wǎng)包括110、63和35KV的線路和變電所。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)。4. 嚴(yán)格控制專用線和不帶負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線，以節(jié)約走廊和提高設(shè)備利用率。變電所的供電區(qū)域假設(shè)為圓形，變電所置于圓心。在投資有效期內(nèi)，每個(gè)變電站及其中壓配電網(wǎng)總投資和年運(yùn)行費(fèi)用歸算到投資年的貼現(xiàn)值為。同時(shí)設(shè)到規(guī)劃期末變電站總個(gè)數(shù)為N個(gè)，則整個(gè)規(guī)劃期內(nèi)顯然存在。遺傳算法就是一種通過(guò)模擬適者生存，不適者淘汰的自然進(jìn)化過(guò)程來(lái)搜索最優(yōu)解的方法。2）對(duì)群體迭代的執(zhí)行下面的步①和步②，直到滿足停止準(zhǔn)則。5 ．在解空間內(nèi)進(jìn)行充分的搜索，但并不是盲目的窮舉或瞎碰（評(píng)價(jià)為選擇提供了依據(jù)）因此其搜索時(shí)耗和效率往往優(yōu)于其它優(yōu)化算法。供電可靠性高，對(duì)絕緣要求高。演講完畢，謝謝觀看,