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1、1,基于最小覆盖圆及顶点 加权V图的变电站优化选址,2,目录：,1 绪论 2 Voronoi图和最小覆盖圆的基本理论 3 基于最小覆盖圆的变电站选址 4 顶点加权V图的变电站供电区域划分 5 基于MapBasic的软件开发 6 结论,3,1 绪论,1.1 变电站优化选址意义 1.2 变电站优化选址原则 1.3 变电站规划选址方法综述 1.4 本文研究的内容,4,变电站的合理布局不仅可以节省建设投资，而且可以极大地降低电网损耗，提高运行管理水平和调度的灵活性。 直接影响到未来电力系统的网络结构、供电质量和运行经济性。,1.1 变电站优化选址意义,5,1.2 变电站优化选址原则,1.靠近负荷中心。
2、 2.合理的供电半径。 3.网络结构合理且相对固定。 4.主变载荷满足容载比要求。 5.节约用地。 6.综合考虑环境因素和地质因素。 7.考虑出线走廊的问题 .,6,1.3 变电站规划选址方法综述,传统的数学优化方法（分枝定界法 ，随机终点法 ，非线性规划理论 等) 现代启发式方法（支路交换法，层次分析法，专家决策系统，模糊综合评判方法，优化理论等） 智能优化算法（模拟退火算法，遗传算法，人工神经网络优化算法，粒子群优化等）,7,1.4 本文研究的内容,(1) 在常规V图应用研究的基础上，提出了基于顶点加权V图变电站最佳供电区域自动划分； (2) 在确定变电站经济容量和个数的基础上，以网损费用
3、函数值最小作为目标，应用最小覆盖圆原则解决新建变电站优化选址问题； (3)利用MapBasic语言在MapInfoProfessional平台上进行软件开发。,8,2 V图和最小覆盖圆的基本理论,2.1 Voronoi图 2.2 Voronoi图在变电站选址中的应用 2.3 最小覆盖圆理论,9,2.1 Voronoi图,P8老虎势力范围,10,Voronoi定义,11,相关特性：,有效作用范围特性（influence region） 最大空心圆特性（largest empty circle） 局部动态特性（local dynamization） 与D三角网对偶（dual of Delaunay
4、 triangulation）,12,图特性：,V多边形,V图顶点,空心圆,13,2.2 V图在变电站选址中的应用,利用V图的最大空心圆特性解决新增变电站的定位 利用V图的有效作用范围特性及供电区的划分 利用V图局部动态特性，每新增加一座变电站，供电区域的划分只在相关区域内做局部调整。,14,2.3 最小覆盖圆理论,基本概念,假设在某地区新建m座变电站，使其向该地区n个负荷点供电，既要使每个变电站的容量大于其供电区内所有负荷之和，又要使变电站至供电内最远的负荷点的距离尽可能小(即变电站的覆盖半径为最小)。这类问题在计算几何中称为最小覆盖圆问题，又称Minimax问题,15,数学模型,算法,数学
5、几何类算法 “现代启发式”优化技术(遗传算法、 粒子群算法，神经网络算法),16,3 基于最小覆盖圆的变电站选址,3.1 选址的假设条件 3.2 变电站经济容量和个数确定 3.3 变电站选址数学模型 3.4 算例,17,3.1选址的假设条件,(1) 本将规划区细分为若干个功能地块，用地块的中心点坐标来代替块负荷的坐标； (2) 电网为放射式网络，所有负荷点都不能由一个以上的电源来供电，并且每一个负荷点应由可以使整个费用为最小的电源来供给； (3) 近似认为整个中压配电网覆盖面上的电力负荷密度均匀。,18,3.2 变电站经济容量和个数确定,经济容量 变电站个数 其中,规划区面积,负荷密度,容载比
6、,19,3.2 变电站选址数学模型,变电站单源连续选址数学模型 变电站单源连续选址算法 变电站多源连续型数学模型 变电站多源连续型算法,20,单位负荷、单位 距离费用系数,1.变电站单源连续选址数学模型,其中,地形系数,j点负荷,21,2.变电站单源连续选址算法,22,3.变电站多源连续型数学模型,标志参量，其中,保证每一个负荷点只有一个变电站供电。,23,4.变电站多源连续型算法,单变电站选址 核心算法,24,3.3 算例,普通V图,25,4 顶点加权V图的变电站供电区域划分,4.1 顶点加权Voronoi图 4.2 基于主变容量的顶点加权V图 4.3 算例,26,4.1顶点加权Vorono
7、i图,顶点加权V图的物理意义 顶点加权V图的定义 顶点加权V图的性质,27,普通V图,28,顶点加权V图,加权V图边界,29,顶点加权Voronoi图的定义,30,顶点加权V图的性质,发生元的权重不相等，两个加权Voronoi区域的一个边是圆弧； 发生元的权重相等，两个加权Voronoi区域的一个边是直线。 若平面只有两个权重不相等生长点，它们的加权V图轨迹为一个圆,31,两个权重不相等生长点加权V图轨迹参数：,圆心：O 半径：R= 其中：,32,4.2 基于主变容量的顶点加权V图,权重的确定,，,权重正比于主变容量的平方根：,33,证明：,34,顶点加权V图的生成,用逐个添加的方法，求出各V
8、oronoi区域边界上相邻两项间Voronoi边的与作图有关的数据。 根据每个Voronoi区域的闭合边界的数据画出Voronoi边,35,4.3 算例,某市2005年220kV高压配电站为例，分别采用普通V图和基于变压器容量的顶点加权V图对供电区域的优化划分,表4.1 各变电站容量（MVA）,36,算例,加权V图 供电区划分,37,5 基于MapBasic的软件开发,5.1 MapInfo技术 5.2 MapInfo软件开发模式 5.3 系统分析,38,5.1 MapInfo技术,MapInfoProfessional软件,(1) 高速数据查询，良好的图形显示效果； (2) 数据可视化和数据
9、分析能力较强； (3) 专题地图制作方便； (4) 具有OLE和OLE Automation(对象链接与嵌入自动化)功能 (5) 二次开发工具MapBasic (6) MapInfoProfessional作为桌面地图系统的典范，它对软硬件环境要求较低，使用简单。,39,二次开发工具MapBasic,(1) MapBasic是基于MapInfo平台的用户开发语言； (2) MapBasic是一种类Basic语言，使用简单； (3)MapBasic提供了MapInfo与其他应用程序的接口功能； (4)MapBasic提供了一系列SQL函数，数据库操作能力强。,40,5.2 MapInfo软件开发
10、模式,(1) 以MapInfo作为独立开发平台，利用MapBasic所进行的二次开发模式； (2) 将MapInfo作为OLE对象的开发模式； (3) 利用基于ActiveX的MapX控件所进行的开发模式。,41,5.3系统分析,软件开发环境,CPU：Pentium 4 2.0GHz； 内存：256M； 操作系统： Windows XP Sever Packs 2 GIS 平台：MapInfo professional 7.0 开发工具： MapBasic 7.0,42,系统总体结构,43,系统模块,基本功能分析模块 基于最小覆盖圆变电站优化选址模块 顶点加权V图供电区划分模块,44,系统设计,系统初始化 (1)新建用户菜单项，删除我们不用的菜单项； (2)添加的用户工具条。 (3)基本工作环境设置 部分参数输入窗口,45,部分参数输入窗口,46,6 结论与展望,6.1 结论 (1) 提出了最小覆盖圆原则在变电站优化选址中的应用 (2) 研究了基于顶点加权V图变电站供电区优化划分 (3) 算例程序开发 6.2展望 (1) 加强配电网地理信息系统基础平台的建设 (2) 深入研究最小覆盖圆原则在变电站优化选址中的应用 (3) 深入研究基于顶点加权Voronoi图的变电站供电区划分,47,谢谢大家 ！,
