一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，根据电网运行条件，建立了含DG配电网机会约束规划模型。模型中包含了投资、运行成本等组成部分，并采用柔性约束的方式约束规划。针对负荷点分配问题，提出了基于Voronoi图的贪心算法，该算法采用每一次迭代都寻找局部极小值的方法来逼近最优值。本发明的含DG配电网规划方法采用遗传算法，优化前将变电站的位置进行编码，并在每一次寻优过程中验证机会约束的满足。
【专利说明】一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电网规划领域，具体涉及配电网规划中对DG的处理，以及基于 Voronoi图的负荷点分配算法，尤其涉及一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法。
【背景技术】
[0002] 配电网是电力网络中距离用户最近的部分，它的规划建设水平直接影响到今后用 户的用电质量。随着分布式电源（DG)的蓬勃发展，越来越多的用户自发的将风机、光伏、燃 气机组等DG接入配电网。接入DG之后的配电网规划问题，需要解决以往的变电站选址定 容、线路优化等传统问题，同时应考虑DG出力的不确定性。这需要构建合理的规划模型，同 时选取适宜的算法来解决复杂的规划问题。
[0003] 目前学术界还鲜有关于含DG配电网规划的研究。总体而言，现有研究主要针对配 电网的网架建模，对于负荷点与变电站的带约束的分配问题缺乏相关论述。负荷点与变电 站的分配是一个动态规划问题，并在很大程度上影响了总体的规划投资成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，通过对含DG 配电网规划的建模，采用柔性规划理论将DG出力不确定性纳入到规划模型之中；采用遗传 算法来建立规划的主流程，并将机会约束的验证嵌入到巡游过程之中；通过基于Voronoi 图的贪心算法，解决了变电站分配负荷点寻优困难的问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，包括 下列步骤：
[0006] 步骤si,数据准备，所述数据包括待选变电站点、负荷点、负荷点容量、线路成本、 变电站成本、线损成本和失负荷成本；
[0007] 步骤S2,通过遗传算法种群操作完成变电站的选取，被选中的变电站简称选中点， 得到选中点集合；
[0008] 步骤S3,米用基于Voronoi图的贪心算法对所述负荷点进行分配，并使用基于蒙 特卡洛的区间估计来计算线路电流信息和变电站容量信息；
[0009] 步骤S4,判断计算结果是否满足约束条件，若是，进入步骤S5;若否，返回步骤 S2 ；
[0010] 步骤S5,计算目标函数，并将其放入计算结果库中，并检验是否达到停止标准，若 是，进入步骤S6 ;若否，返回步骤S2 ;所述目标函数计算公式如下：
【权利要求】
1. 一种基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，其特征在于，包括下列步骤： 步骤S1，数据准备，所述数据包括待选变电站点、负荷点、负荷点容量、线路成本、变电 站成本、线损成本和失负荷成本； 步骤S2,通过遗传算法种群操作完成变电站的选取，被选中的变电站简称选中点，得到 选中点集合； 步骤S3,采用基于Voronoi图的贪心算法对所述负荷点进行分配，并使用基于蒙特卡 洛的区间估计来计算线路电流信息和变电站容量信息； 步骤S4,判断计算结果是否满足约束条件，若是，进入步骤S5 ;若否，返回步骤S2 ; 步骤S5,计算目标函数，并将其放入计算结果库中，并检验是否达到停止标准，若是，进 入步骤S6 ;若否，返回步骤S2 ;所述目标函数计算公式如下： min ^ SN l) LN l)t i〇 -t- ^ (.'始:(,） K:Nf ^Ln Nf^Ns ( 1 ) + ωρΤ^Ε( X -^-^η/Ιη )+ω'>ΤΕ'-(0,) N^NS 其中，Nji = 1, 2, ···,]!)为待选变电站点，CNi(i = 1, 2, ···,]!)为待选变电站点的规划 容量，Ns为选中点集合，Dk(k = 1, 2, ^111)为负荷点，PDk(k = 1, 2, ^111)为负荷点容量， e Ns)为选中点与负荷点之间连接的线路，LNiDk为选中点与负荷点之间连接的线路 长度，L Ni为选中点队(队e Ns)下的总线路； 将规划期内的总成本作为最小化的目标函数，所述总成本中只考虑电网投资方的投资 成本，所述总成本包括线路成本、线损成本、变电站成本、失负荷成本，其中： 所述线路成本与线路长度、线路横截面积成正比，设单位长度、单位横截面积的线路的 造价ω、设横截面积的为SK导线耐流量为I，P为电阻率； 所述变电站成本与变电站容量成正比，设单位变电站容量成本为ωτ ; 所述线损成本与线路阻抗、线路电流有关，Τ为规划周期，Ε为规划周期Τ内线损量，设 单位线损电量成本ωρ，线路电流为INiDk ; 所述失负荷成本是用户的失负荷电量期望乘以单位电量成本，设E^s(Dk)为每个负 荷点的失负荷功率期望，则规划周期内的电力不足期望为TE^s(Dk)，单位电量停电成本为 ωΒ； 步骤S6,寻优结束，输出结果。
2. 根据权利要求1所述的基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，其特征在于，所述 步骤S3中所述采用基于Voronoi图的贪心算法对所述负荷点进行分配包括下列步骤： 步骤S31，根据所述步骤S2中的所述选中点形成Vorono i图，并给出每个选中点的最大 可接纳负荷数目以及每个选中点的需分配负荷点，所述每个选中点的最大可接纳负荷数目 初始值为3 ; 步骤S32,根据所述Voronoi图分配负荷点给选中点，并判断每个选中点的接入负荷点 与最大可接纳负荷数目的关系，分为三种结果： 当接入负荷点等于最大可接纳负荷数目，标示为〇,进入步骤S33 ; 当接入负荷点大于最大可接纳负荷数目，标示为1，进入步骤S34 ; 当接入负荷点小于最大可接纳负荷数目，标示为-1，进入步骤S35 ; 步骤S33,生成样本，进入步骤S37 ; 步骤S34,找出超出最大可接纳负荷数目的最远负荷点，进入步骤S36 ; 步骤S35,计算出每个选中点再可接纳负荷点数，进入步骤S36 ; 步骤S36,判断是否将全部负荷点分配完毕，若是，进入步骤S37 ;若否，进入步骤S38 ; 步骤S37,形成负荷点的最终分配结果； 步骤S38,将标示为-1的选中点作为新的选中点，并更新可接纳负荷点数，标示为1的 多出负荷点作为新的待分配负荷点，回到步骤S31。
3. 根据权利要求1所述的基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，其特征在于，所述 步骤S4中，所述约束条件包含公式（2)-(10): S-t· ^min - ^Dk - ^niax (2) 1 彡 〇 min 1 ^ a + ^ a min (3) 1. emin 1 > emin (4) Pr{I^<INA\INA<〇}>a (5) P, {/,.,</；Τ；?/,, >°!^ (6) -v,Da=￡'' (?) 'J! Σ (厂久 ~.)之I O ()) 2 β NtD^L·· ?Ν,1\ (8) CKi =max{C；_,|Q( |} ⑶ i (10) 其中： 公式（2)约束节点电压不越线； 公式（3)中α +为线路电流的正向置信度，cT为线路电流的负向置信度，amin为线路 电流的最小置信度； 公式⑷中β+为变电站容量的正向容量置信度，『为变电站容量的负向容量置信度， β min为变电站容量的最小置信度； 公式（5)与公式（6)表征了线路电流的机会约束； 公式（7)与公式（8)表征了变电站容量的机会约束； 公式（9)表示变电站容量取正向容量与反向容量绝对值中较大者； 公式（10)表示线路横截面积与机会约束区间电流正相关，同时最大电流取正向最大 电流与反向最大电流绝对值的较大者。
4. 根据权利要求1所述的基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，其特征在于，所述 步骤S5中，LNiDk为选中点与负荷点之间的几何距离，不考虑地理信息对含DG配电网规划的 影响；将规划周期T内的线损期望值作为规划周期T内线损量E。
5.根据权利要求1所述的基于Voronoi图的含DG配电网规划方法，其特征在于，所述 负荷点中包括负荷、光伏和风机。
【文档编号】G06F17/50GK104268336SQ201410493544
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】苏卫华, 周江昕, 刘欢, 高赐威 申请人:国网上海市电力公司, 东南大学