中国地质大学（北京）
现代远程教育
专 科 实 习 报 告
题 目 面向对象的10KV配电网拓扑算法研究
学生姓名王江浩 批 次1209
专 业电气工程及其自动化 学 号1229011910011 学习中心 知金北京
2014 年 9 月
摘要
城市配电网作为城市重要的基础设施，设计和规划受到了越来越多的重视，配电网规划涉及海量数据的处理以及多方面的复杂问题具有多约束非线性和离散性的特点对所采用的数学工具。提出了较高的要求本文对配电网规划涉及的求解方法进行了较深入的研究取得了一些有价值的成果。
配电网规划是一个覆盖面很广的课题其主要研究内容包括：电力负荷预测变电站布点优化网架规划配电网潮流计算无功，规划正常和故障状态下的可靠性分析配电网自动化等本文从配电网规划研究的现状出发以变电站规划和配电网网架规划为主，要对内容进行了详细研究。
本文研究了配电网规划中的变电站规划的问题建立了变电站，规划的优化数学模型详细的介绍了遗传算法，寻求该问题优化解的规划的优化数学模型详细的介绍了遗传算法寻求该问题优化解的原理并给出了具体步骤最后通过算例说明了算法的有效性。
分析研究了目前用于配电网网架规划的模型和算法建立了配电网网架规划的模型，布尔矩阵分析算法具有正反馈分布式计算和富于建设性的贪婪启发式搜索的特点把算法引入到配电网网架规划优化问题，解决中针对配电网接线多呈辐射形的特点引用。图论中的树的概念来改进搜索方法该方法避免了配电网的辐射形检查使得算法的搜索域，限定在可行域从而改善了传统算法的搜索效率在形成环状网络接线时采用正反向的搜索策略进行网架优化算例，说明了该矩阵算法的实用性和有效性。
关键词: 配电网辐射形配电网遗传算法现代启发式算法。
ABSTRACT
Urban distribution network is one of the important infrastructures ofcity. In recent years more and more attentions were paid to the optimal。
planning of urban distribution network. The distribution network optimal
planning is a complex problem in which much mathematical knowledgeinvolved so that it can be said to be a problem with strong mathematicalsense. Up to now there is no existed mathematical algorithm by whichthis problem can be solved effectively so this kind of problem needsdeeper study.
In the planning of urban electric power network several aspects haveto be considered such as power load forecasting substation andnetwork planning distribution network power flow calculationreactive power planning reliability analysis in normal and emergencydistribution automation. Based on the existing
research situation of thisproblem this paper mainly concentrated on substation optimal planningand distribution network structure planning.
After plenty analysis of substation optimal planning a mathematicalmodel which is about substation plan was established and geneticalgorithm was proposed to solve the substation planning problems.
Ant Colony Algorithm has some important characteristics such as: positive feedback distributed computation and the use of constructivegreedy heuristic. Based on these characteristics a mathematicalmodel which is about distribution network structure plan wasestablished and Ant Colony Algorithm was proposed to solve
networkstructure plan problems. According to the radiallity of distributionsystem this paper uses the spaning tree of Graph Theory to improve the Another improved search method Positive and Negative DirectionsSearch is presented to solve the ring-main supply problems.
In this paper a lot of important factors are discussed such as: theconnection modes of cable network and the parameters of boxtransformer10kV distribution substation and loop-network cabinet andso on. Finally based on the existing research achievement the geneticalgorithm used for solving substation planning problems.and Ant ColonyAlgorithm used for solving network structure plan problems
wereprogrammed according to COM standard. It drives the work ofdistribution network plan normative and intelligent.
KEY WORDS: power distribution network radial distribution network Ant colony algorithm genetic algorithm meta-heuristics.
目 录
摘要........................................................................................................................................... 2 ABSTRACT .............................................................................................................................. 3 目 录 ................................................................................................................................... 4 第一章绪论 ............................................................................................................................... 5
１．１ 论文研究内容的来源 ....................................................................................... 5 １．２ 论文研究的意义和目的 ................................................................................... 5 1.3 配网化划述 ............................................................................................................... 6
1.3.1 配网化划的特点 ........................................................................................... 6 1.3.2配电网网架结构优化的基本准则 ................................................................ 6 １．３．３我国配电网存在的问题 ....................................................................... 7 1.3.4 国内外配电网优化规划研究现状 ............................................................... 7 １．４ 本文所做的主要工作 ....................................................................................... 9 第二章 城市中压配电网电缆网络接线模式 ..................................................................... 10
２．１ 城市中压配电网规划的主要内容 ................................................................. 10 ２．２ 中压配电网电缆网架主要接线模式 ............................................................. 10
2.2.1 10kV电缆网络接线准则 ............................................................................ 10 2.2.2 10kV电缆网络主要接线 ............................................................................ 10 ２．３ １０ｋＶ配电站 ............................................................................................. 15
2.3.1 10kV配电站的分类 .................................................................................... 15
第三章 配电网拓扑分析方法 ......................................................................................... 16
3.1. 邻接矩阵法拓扑辨识 ......................................................................................... 16
3.1.1识别原理 ...................................................................................................... 17 3.1.2. 辨识步骤 ............................................................................................. 20 3.1.3. 邻接矩阵法的缺陷 ............................................................................. 21 3.2. 树搜索法拓扑辨识 ......................................................................................... 21 3.3. 算法优化 ......................................................................................................... 22
3.3.1. 矩阵运算过程优化 ............................................................................. 22 3.3.2. 对节点的优化 ..................................................................................... 23 3.4. 本章小结 ......................................................................................................... 26 结 论..................................................................................................................................... 27 致 谢..................................................................................................................................... 27 参考文献 ................................................................................................................................. 27
第一章绪论
１．１ 论文研究内容的来源
本研究课题来源于基于10KV配电网络拓扑算法研究
１．２ 论文研究的意义和目的
随着国民经济的发展家用电器大量进入家庭，我国城市用电负荷迅速增长特别是在夏季持续高温时许多城市的高峰负荷增长，更加显著与城市用电负荷高速增长相对应的是我国的城市电网建设严重滞后,据统计全国约80%电量是在城市电网销售的,而城市电网的供配电能力已经成为将电能安全可靠地送给用户的瓶颈。
从早年开始的城市电网规划工作到近几年来力度较大的城乡电网改造,人们已经逐步认识到通过电网规划寻求最佳电网投资决策和网络新建改造方案的重要意义,用电网规划的优化理论来指导电网的建设发展可以保证资金的有效利用和网络的长期最优发展可以为电网的稳定安全运行以及经营管理奠定基础,可以为建立统一开放的电力市场服务也可以保证电网及电力工业的发展与国民经济的发展及城乡建设协调一致,尤其是作为系统用户中心的城市电网其在电力系统中的作用使得城市电网的优化显得非常必要。
配网划[1]及海量数据的理以及多方面的，具有多束、非性和离散性的特点，所采用的数学工具提出了高的要求。一般的启式方法直算量小，但往往只能出次解而非最解数学化方法可以考划中各量和因素之的相互系。能从全局上把握原理上比格。但由于配电网划存在“合爆炸”问题用数学化方法格求解的会遇到“数灾”等困通常需要的数学模型化理，因而可能失最解采用家系方法的点在于可以理以用数学方式描述的束条件。缺点是知以得，周期且不易移植近年来以模退火(Simulated Annealing 简记 SA)群(Ants Colony Optimization，简记为 ACO)、算法(Genetic Algorithms简记为 GAs)和禁忌搜索(Tabu Search简记为 TS)等代表的代启式化技引起了各学科研究人的普遍趣/方法适于解决合化以及目函数或某些束不可微的非性化。
如上所述城市网划工作十分重要，但到目前止，于配网网架接化方法的研究和分析工作仍不重。而配网划又具有多束、非性和离散性的特点，所采用的数学工具提出了高的要求，