CN110765562B - 一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，通过变电站选址定容、供电单元划分、站所布点、布线等进行分解，使得每个步骤都能够自动生成结果，同时每一步的输出成果可以作为下一步的输入信息，组成一个完整的目标网架生成过程。本发明能够对生成的目标网架进行指标的定量计算以及经济性评估，提高了评估的准确率，避免了因人工操作导致的错误率。

Description

一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法

技术领域

本发明涉及供电领域，尤其涉及一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法。

背景技术

现有供电企业发展策划部在制定配电网目标网架规划时，需要基于详细控规，道路信息和负荷预测等多源信息的支撑，同时考虑规划供区对于可靠性指标、供电能力指标、典型接线、经济性等约束，完成规划区域的变电站选址定容、供电单元划分、站所布点，布线一系列工作，从而完成目标网架的规划。

现实在进行目标网架规划时，变电站的选址定容往往参考高压电网的规划，对于中压配电网网架结构和负荷需求考虑较少。供电单元划分、站所布点、布线依靠人工经验和CAD软件，对于规划的目标网架没法进行定量的指标计算和经济性评估。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，包括以下步骤：

步骤1：建立控规地块及道路中间线模型；道路中间线模型主要运用的方法:简单数据结构(以点、线、面等地理实体为组织单元，记录其属性信息和坐标信息的数据结构)，以及使用拓扑数据结构，一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法，具有拓扑关系的矢量数据结构，基于拓扑数据结构的最短路径分析算法。

步骤2：根据地块的形状折点坐标，计算地块面积，得出每个地块负荷，并预测空间负荷；

步骤3：根据步骤2计算出的地块负荷信息，生成对应的负荷设备，利用平面中位法，进行变电站选址定容，确定变电站的供电范围；

步骤4：在变电站供电范围下按照接线组的容量和裕度为约束自动划分供电单元；

步骤5：在供电单元基础上，采用平面中位法进行站所自动布点，将线路造价和线损降为最低。站所使用的平面中位法与变电站平面中位法相似。

步骤6：在供电单元基础上，以标准接线方式进行布线，将该供电单元上所有负荷以最经济的方式接入该接线组；

步骤7：根据不同供区类型，对自动生成的目标网架生成配电网电气模型和拓扑连接关系，利用FMEA法进行可靠性评估以及供电能力指标进行量化计算，完成对目标网架的评估。

进一步的，步骤2具体的，根据公式Load＝Ld*S*Dc*Sr，计算得出每个地块负荷，其中，Ld为该地块类型的负荷密度，S为该地块类型的面积，Dc为需用系数，Sr为同时率，将该负荷数值赋予地块数据结构的地块负荷字段，并预测空间负荷。

进一步的，步骤3具体的，包括以下步骤：

S1、计算最大、最小变电站数量；

S2、设n＝n_min；

S3、S＝S_max；

S4、随机给n个站设定初始位置；

S5、以距离最小为基础，计算各个站所带最优负荷点；

S6、重新计算变电站最优位置；

S7、位置更新达到了收敛精度，重复步骤S5-S7；

S8、计算函数目标，设C＝C1，

C1表示目标函数，C是经济性指标值，是s7的结果方案根据C1目标函数计算的结果，Cmin,表示当前算法里面保存的最小的经济性指标值，如果C的结果比Cmin还小，则Cmin＝C；

S9、当C＜Cmin，，则跳转至步骤S11，否则执行下一个步骤S10；

S10、当C＝Cmin，即C的值赋值给Cmin；

S11、增加一个变电站；

S12、当n＞n1时，得到变电站选址定容，确定变电站的供电范围，结束计算，如果变电站n数小于n1则执行S3继续循环执行逻辑。

进一步的，步骤3具体的，变电站选址定容，确定变电站的供电范围通过以下公式实现：

其中，∑W为总负荷，∑P为已有变电站可供有功负荷，u为变电站最大并列数变压器台数，l为变电站最小并列变压器台数；S_max为所有主变容量最大值；S_min为所有主变容量最小值；e为变电站的变压器负载率，为功率因数。

进一步的，步骤6中的标准接线方式为单环接线或双环接线。

采用本发明技术方案，本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明通过变电站选址定容、供电单元划分、站所布点、布线等进行分解，使得每个步骤都能够自动生成结果，同时每一步的输出成果可以作为下一步的输入信息，组成一个完整的目标网架生成过程。本发明能够对生成的目标网架进行指标的定量计算以及经济性评估，提高了评估的准确率，避免了因人工操作导致的错误率。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法中的变电站选址定容流程图。

具体实施方式

结合附图对本发明具体方案具体实施例作进一步的阐述。

一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，包括以下步骤：

步骤1：建立控规地块及道路中间线模型；

步骤2：根据地块的形状折点坐标，计算地块面积，得出每个地块负荷，并预测空间负荷；

步骤3：根据步骤2计算出的地块负荷信息，生成对应的负荷设备，利用平面中位法，进行变电站选址定容，确定变电站的供电范围；

步骤4：在变电站供电范围下按照接线组的容量和裕度为约束自动划分供电单元；

步骤5：在供电单元基础上，采用平面中位法进行站所自动布点，将线路造价和线损降为最低。站所使用的平面中位法与变电站平面中位法相似。

步骤6：在供电单元基础上，以标准接线方式进行布线，将该供电单元上所有负荷以最经济的方式接入该接线组；标准接线方式为单环接线或双环接线。

步骤7：根据不同供区类型，对自动生成的目标网架生成配电网电气模型和拓扑连接关系，利用FMEA法进行可靠性评估以及供电能力指标进行量化计算，完成对目标网架的评估。

步骤2具体的，根据公式Load＝Ld*S*Dc*Sr，计算得出每个地块负荷，其中，Ld为该地块类型的负荷密度，S为该地块类型的面积，Dc为需用系数，Sr为同时率，将该负荷数值赋予地块数据结构的地块负荷字段，并预测空间负荷。

如图所示，步骤3具体的，包括以下步骤：

S1、计算最大、最小变电站数量；

S2、设n＝n_min；

S3、S＝S_max；

S4、随机给n个站设定初始位置；

S5、以距离最小为基础，计算各个站所带最优负荷点；

S6、重新计算变电站最优位置；

S7、位置更新达到了收敛精度，重复步骤S5-S7；

S8、计算函数目标，设C＝C1，

C1表示目标函数，C是经济性指标值，是s7的结果方案根据C1目标函数计算的结果，Cmin,表示当前算法里面保存的最小的经济性指标值，如果C的结果比Cmin还小，则Cmin＝C；

S9、当C＜Cmin，，则跳转至步骤S11，否则执行下一个步骤S10；

S10、当C＝Cmin，即C的值赋值给Cmin；

S11、增加一个变电站；

S12、当n＞n1时，得到变电站选址定容，确定变电站的供电范围，结束计算，如果变电站n数小于n1则执行S3继续循环执行逻辑。

步骤3具体的，变电站选址定容，确定变电站的供电范围通过以下公式实现：

其中，∑W为总负荷，∑P为已有变电站可供有功负荷，u为变电站最大并列数变压器台数，l为变电站最小并列变压器台数；S_max为所有主变容量最大值；S_min为所有主变容量最小值；e为变电站的变压器负载率，为功率因数。

步骤4具体实现方法过程如下：

1：将带坐标信息的地理图背景shp文件导入供电单元划分模块。

2：通过地理图不同图层的shp文件，将图层名称的关键字匹配对应到地块类型。

3：从地块shp文件中解析图形信息，得到地块的形状折点坐标，根据折点坐标计算地块面积，得出每个地块负荷。；具体的，从地块shp文件中解析点、线、面矢量图形信息，得到地块的形状折点坐标。根据所述地块类型的负荷密度Ld、面积S以及需用系数Dc、同时率Sr，通过公式Load＝Ld*S*Dc*Sr，计算得出每个地块负荷数值，将该负荷数值赋予地块数据结构的地块负荷字段。

4：累加网格内所有地块负荷，得到规划的总负荷需求，再根据接线模式类型，不同接线模式类型对应不同的负荷接入量，得到供电单元个数。；具体的：累加网格内所有地块负荷，得到规划的总负荷需求Lt，再根据接线模式类型，不同接线模式对应不同的负荷接入量La，根据公式Num＝Lt/La，得到供电单元个数。

5：根据供电单元个数随机选取相应数目地块的重心位置作为供电单元的初始位置；

6：按照各个地块的重心与供电单元距离就近接入供电单元，组成新的供电单元范围。设Load(i)地块负荷接入供电单元需要满足容量约束： 当超过容量限制，就近接入下一个供电单元。

7：按照供电单元新接入的地块，重新计算供电单元的重心位置，并将该重心位置作为供电单元新的位置。

8：计算前后两次供电单元中心位置的偏移量ΔOffset。

9：重复6-8，直到偏移量ΔOffset≤收敛精度，得到划分好的供电单元。

本发明步骤6具体实现方法步骤如下：

1：建立需要布线的供电单元范围和供电单元内的站所位置；

2：将道路中间线shp图层进行解析，对道路中间线shp图层生成矢量化对象，生成顶点对象和边对象；顶点对象包括坐标信息、连接关系信息、关联地块信息。边对象包括形状信息、长度信息、道路宽度信息、关联顶点信息、关联地块信息。

3：根据供电单元内包含地块的负荷中心，利用负荷距计算供电单元的重心位置；

4：根据供电单元重心位置与变电站距离就近原则，确定该供电单元供电的两座变电站；

5：从源变电站Sb出发，取队列中还未接入的站所Station0，利用道路对象的连接信息，计算该变电站到该站所的最短距离Dis(0)；

6：从队列中取出下一个未接入的站所Station1，利用道路对象的连接信息，计算该站所Station1到上一个站所Station0的最短距离Dis(1)；

7：重复6，直到取出站所队列中的最后一个站所StationN，将该站所与目标变电站Se，利用道路对象的连接信息，计算该站所StationN到该变电站Se的最短距离Dis(n)；

8：累加5-7计算出来的所有的最短距离之和，作为一个组合的布线最短距离WirDis，即：

9：将站所队列组成一个新的排列，重复步骤5-步骤8，计算出不同排列下的布线最短距离，组成布线最短距离队列WirDisList；

10：从布线最短距离队列WirDisList中取出值最小的一个排列作为布线转带站所的一个最佳路径。该路径作为自动布线的最优路径进行布线。

5-7中的计算方法均为Dijkstra算法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立控规地块及道路中间线模型；

步骤2：根据地块的形状折点坐标，计算地块面积，得出每个地块负荷，并预测空间负荷；

步骤3：根据步骤2计算出的地块负荷信息，生成对应的负荷设备，利用平面中位法，进行变电站选址定容，确定变电站的供电范围；具体的，包括以下步骤：

S1、计算最大、最小变电站数量；

S2、设n＝n_min；

S3、S＝S_max；

S4、随机给n个站设定初始位置；

S5、以距离最小为基础，计算各个站所带最优负荷点；

S6、重新计算变电站最优位置；

S7、位置更新达到了收敛精度，重复步骤S5-S7；

S8、计算函数目标，设C＝C1，

C1表示目标函数，C是经济性指标值，是s7的结果方案根据C1目标函数计算的结果，Cmin,表示当前算法里面保存的最小的经济性指标值，如果C的结果比Cmin还小，则Cmin＝C；

S9、当C＜Cmin，则跳转至步骤S11，否则执行下一个步骤S10；

S10、当C＝Cmin，即C的值赋值给Cmin；

S11、增加一个变电站；

S12、当n＞n1时，得到变电站选址定容，确定变电站的供电范围，结束计算，如果变电站n数小于n1则执行S3继续循环执行逻辑；

步骤4：在变电站供电范围下按照接线组的容量和裕度为约束自动划分供电单元；

步骤5：在供电单元基础上，采用平面中位法进行站所自动布点，将线路造价和线损降为最低；

步骤6：在供电单元基础上，以标准接线方式进行布线，将该供电单元上所有负荷以最经济的方式接入该接线组；

步骤7：根据不同供区类型，对自动生成的目标网架生成配电网电气模型和拓扑连接关系，利用FMEA法进行可靠性评估以及供电能力指标进行量化计算，完成对目标网架的评估。

2.如权利要求1所述的一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，其特征在于，步骤2具体的，根据公式Load＝Ld*S*Dc*Sr，计算得出每个地块负荷，其中，Ld为该地块类型的负荷密度，S为该地块类型的面积，Dc为需用系数，Sr为同时率，将该负荷数值赋予地块数据结构的地块负荷字段，并预测空间负荷。

3.如权利要求1所述的一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，其特征在于，步骤3具体的，变电站选址定容，确定变电站的供电范围通过以下公式实现：

其中，∑W为总负荷，∑P为已有变电站可供有功负荷，u为变电站最大并列数变压器台数，l为变电站最小并列变压器台数；S_max为所有主变容量最大值；S_min为所有主变容量最小值；e为变电站的变压器负载率，为功率因数。

4.如权利要求1所述的一种基于多源信息多约束的目标网架自动生成方法，其特征在于，步骤6中的标准接线方式为单环接线或双环接线。