基于地理信息系統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃方法的研究

摘要　本文針對(duì)目前農(nóng)村電網(wǎng)（以下間稱(chēng)農(nóng)網(wǎng)）規(guī)劃難以滿足規(guī)劃人員實(shí)用要求之現(xiàn)狀，提出應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（Geo－graphicalInformation System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）技術(shù)改進(jìn)農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃之設(shè)想[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。基于中心地理論之應(yīng)用模型，提出基于GIS之子系統(tǒng)模型及算法，將配網(wǎng)規(guī)劃這一NP－h(huán)ard問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束之線性凸規(guī)劃問(wèn)題，并使問(wèn)題規(guī)模大為減小[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。研究結(jié)果表明借助GIS無(wú)需復(fù)雜之算法便可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃過(guò)程更具交互性、規(guī)劃結(jié)果更具直觀性、方案調(diào)整更具靈活性[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。基于GIS之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃可作為農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃人員之得力工具[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
    關(guān)鍵詞　GIS　農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃　變電站選址　路徑優(yōu)化

1　引言

　　配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題在數(shù)學(xué)上是一個(gè)NP—hard問(wèn)題，近幾年，雖然采用現(xiàn)代啟發(fā)式算法，如遺傳算法、模擬褪火算法、Tabu搜索等，在解決配電網(wǎng)規(guī)劃之全局優(yōu)問(wèn)題上也取得了一些突出之成果[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。但是還存在如下不足：1）求解規(guī)模和變電站位置優(yōu)化之局限[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。2）由于規(guī)劃模型及尋優(yōu)過(guò)程中難以考慮地理因素，致使規(guī)劃之結(jié)果不適宜[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。3）規(guī)劃不直觀、不可視[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
　　鑒于上述不足，并考慮到農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃有其自身特點(diǎn)，因其變電站位置和10 kV路徑選擇有更多之任意性，致使問(wèn)題規(guī)模更大，求解更難，本文提出利用GIS技術(shù)改進(jìn)農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃之設(shè)想，并提出基于GIS之子系統(tǒng)模型及算法，使問(wèn)題規(guī)模大為縮小，實(shí)例驗(yàn)證該方法能夠解決大規(guī)模之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

2　基于GIS之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)之總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．1　在農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃中引入GIS之優(yōu)越性
　　從農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃本身來(lái)看，利用GIS有如下幾點(diǎn)優(yōu)越性：
　　（1）GIS是結(jié)合CAD技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)之空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在進(jìn)行農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)方便地獲得變電所、負(fù)荷點(diǎn)之位置坐標(biāo)[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。GIS還具有空間分析之功能，在變電站選址尋優(yōu)過(guò)程中，能夠利用其避開(kāi)障礙物[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。（2）借助GIS，避免了煩瑣之節(jié)點(diǎn)編號(hào)、支路編號(hào)[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。（3）利用GIS便于規(guī)劃人員進(jìn)行前期分析：提供地理背景便于確定待選變電站、待選線路之長(zhǎng)度和路徑（不需再作測(cè)量）；圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之雙向檢索[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。（4）方案調(diào)整靈活[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。（5）可視、交互[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
2．2　基于GIS之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)之總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．2．1　總體設(shè)計(jì)思想
　　基于GIS之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)之總體設(shè)計(jì)思想是：主功能界面基于通用GIS軟件（如GeoMediaPro 3．0、ARC／INFO、MapInfo等），研究與GIS相結(jié)合之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃模型及算法，針對(duì)研究提出之模型和算法，編制相應(yīng)之程序模塊[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。將各模塊與GIS集成[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
2．2．2　總體結(jié)構(gòu)
　　本文設(shè)計(jì)之“基于GIS之農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)”由如下幾個(gè)模塊構(gòu)成：農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃GIS數(shù)據(jù)庫(kù)、變電所優(yōu)化布局模塊、10 kV線路優(yōu)化規(guī)劃模塊等[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。系統(tǒng)之總體結(jié)構(gòu)如圖1所示[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

3　基于GIS之農(nóng)網(wǎng)子系統(tǒng)規(guī)劃模型及算法

3．1　基于GIS之變電站優(yōu)化布局模型和算法
　　在中心地理論之應(yīng)用模型中，有離散型多場(chǎng)址選擇模型、離散型單場(chǎng)址選擇模型、連續(xù)型多場(chǎng)址選擇模型和聯(lián)系型單場(chǎng)址選擇模型［1，2］[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
　　解決變電站優(yōu)化布局問(wèn)題可采用離散型多場(chǎng)址選擇模型和連續(xù)型多場(chǎng)址選擇模型[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。本文采用連續(xù)型多場(chǎng)址選擇模型[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。具體到每一個(gè)變電站之位置選擇又需要用單場(chǎng)址選擇模型[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
　　本文中，先把變電所合理布點(diǎn)問(wèn)題看作是一個(gè)連續(xù)性問(wèn)題，借助GIS之空間分析功能，優(yōu)化出之變電所位置若是居民區(qū)或林地、水域等不適宜之位置，則重新進(jìn)行負(fù)荷分配，進(jìn)而重新確立變電所之位置[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
    基于此，本文將變電所合理布點(diǎn)問(wèn)題描述為：
    已知：（1）n個(gè)負(fù)荷點(diǎn)之位置（xj，yj），（j＝1，2Λn）
　　（2）各負(fù)荷點(diǎn)之負(fù)荷為Pj
    求負(fù)荷非均勻分布條件下：
    （1）變電所之優(yōu)化數(shù)目m，
    （2）各變電所之 優(yōu)區(qū)位（ui，vi），（i＝1，2Λm）
　　（3）確定各變電所之優(yōu)化供電區(qū)域，為此，設(shè)置決策變量Xij

　　為解決這一問(wèn)題，本文在連續(xù)型多場(chǎng)址選擇模型之基礎(chǔ)上，建立了變電所布局之空間優(yōu)化模型[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。用NF表示農(nóng)網(wǎng)之年費(fèi)用，則有

約束條件：1）保證對(duì)所有負(fù)荷點(diǎn)供電，一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)只能由一個(gè)變電站供電；
          2）滿足變電所容量約束：容載比不低于1．8－2．1[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
式中β——農(nóng)網(wǎng)單位距離、單位負(fù)荷之年費(fèi)用系數(shù)；
　　Pj——負(fù)荷點(diǎn)j之規(guī)劃年負(fù)荷（MW）[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
其中β＝NF／PlLjj                        （2）

式中NF——經(jīng)濟(jì)供電半徑下之農(nóng)網(wǎng)年費(fèi)用，其計(jì)算式詳見(jiàn)文獻(xiàn)［3］；
    Pl——10 kV線路之傳輸功率[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
    Ljj——經(jīng)濟(jì)供電半徑（km），對(duì)文獻(xiàn)［4］之計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理而得[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
    ml——10 kV線路出線條數(shù)（ml＝6）[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
    ms——平均負(fù)荷密度下優(yōu)化變電站數(shù)量[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。
　　上述模型在GIS軟件系統(tǒng)

[1] [2] [3] 下一頁(yè)

　　湖南省陽(yáng)光電子技術(shù)學(xué)校常年面向全國(guó)招生.安置就業(yè)。考試合格頒發(fā)全國(guó)通用權(quán)威證書(shū)：《中華人民共和國(guó)職業(yè)資格證》 、《電工證》 、《焊工證》 。采用我校多年來(lái)獨(dú)創(chuàng)的“模塊教學(xué)法”,理論與實(shí)踐相結(jié)合、原理＋圖紙＋機(jī)器三位一體的教學(xué)模式，半天理論，半天實(shí)踐，通俗易懂，確保無(wú)任何基礎(chǔ)者也能全面掌握維修技能、成為同行業(yè)中的佼佼者。工作(一期不會(huì)，免費(fèi)學(xué)會(huì)為止)。