论文总字数：30298字

摘 要

如今社会各行各业的进步发展都离不开电能的供应，所以进行电网规划方法研究也具有了巨大的现实价值。但随着输电网的规模变得越来越庞大，约束条件变得越来越复杂，如何对其合理的规划也变得越来越困难。近些年来，粒子群算法PSO(particle swarm optimization)逐渐被提出，它模拟了鸟群及鱼群寻找食物的过程，依靠记忆与反馈机制来实现搜索，在计算过程中每个粒子均可搜索解空间，通过追随自身和同伴的适应度值来寻找最优解或者较最优解。它有着较高的搜寻概率以及较快的收敛速度，因此该算法恰好能够完美的解决关于输电网络规划设计这种非线性问题。

本文以直流潮流方程模拟网络，建立了以最小投资和网络损耗费用之和为目标函数的静态经济性数学规划模型。同时对粒子群算法进行了深入的研究探讨，介绍了其研究历史、结构特点、基本原理和计算流程等相关知识，并详细阐述了它是如何在输电网扩展规划算例中予以应用的。最后使用Matlab编程软件编写了关于经典的IEEE-6 节点电力网络规划算例的计算程序，用最后所得运行结果验证了在电力规划中使用粒子群算法的可行性 。

关键词：电网规划 粒子群算法 IEEE-6节点系统

Network Planning Optimization Method

Abstract

Today, the development of the society mainly relies on the power supply, so research on network planning methods have a great practical value. However, as the size of the grid becoming increasingly large, the constraints becoming more complex, the rational planning of the network has become increasingly difficult. In recent years, PSO (particle swarm optimization) have gradually been proposed, which simulates a flock of birds and fish in search of food in the process.It relies on memory and feedback mechanisms for searching and during the calculation, each particle can search for a solution space, by following the fitness value of their own and peers to find the optimal solution or the more optimal solution. It has a higher probability of search and faster convergence speed, so the algorithm can solve the nonlinear problem of the transmission network planning perfectly.

In this paper, the model of the static economic mathematical programming for the objective function is established by using the DC power flow equation simulation network. This paper introduced the origin,development and character of particle swarm optimization, then applied it to power transmission network expansion planning. Finally, with Matlab to calculate and analyze the IEEE-6 system examples, proving the feasibility of the algorithm in transmission planning applications.

Key Words:Transmission Network Planning;Particle Swarm Optimization;IEEE-6 system

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外发展现状 1

1.2.1 数学优化方法 2

1.2.2 启发式方法 3

1.2.3 人工智能方法 3

1.3 本文所做工作 5

第二章 输电网络的数学模型 6

2.1 电网规划模型研究 6

2.1.1 电网规划的原则 6

2.1.2 电网规划的特点 7

2.2 电网优化规划的数学模型 7

2.3 潮流计算 8

2.3.1 交流潮流方程 8

2.3.2 直流潮流方程 9

第三章 基于基本粒子群算法（PSO）的电网规划优化方法 12

3.1 粒子群算法的基本原理 12

3.2 利用粒子群算法构建电网规划模型 15

3.3 输电网络规划模型中粒子群算法参数的设定 16

3.3.1 适应度函数 16

3.3.2 连通性检验 17

3.3.3 参数选择 17

3.3.4 收敛性条件 18

3.4 PSO电网规划算法 19

第四章 基于MATLAB的算例分析 20

4.1 IEEE-6算例 20

4.2 算例分析 22

4.2.1 Matlab计算的实现流程和步骤 22

4.2.2 程序分析 23

4.2.3 结果分析 25

第五章 总结 28

参考文献 29

附 录 31

致 谢 38

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

电力行业是国家经济的支柱性产业,也是国家至关紧要的公共事业。电力发展,电网先行。随着社会的不断发展和用电量的迅猛增长, 全国大多数地区负荷逐年上升，电网在为经济发展做出很大贡献的同时，也显示出供电能力不够、网络结构薄弱、可靠性偏低、难以实现电网建设等突出问题,这不仅阻碍国家经济的发展,还造成了资源的严重浪费。电力网络规划作为电力行业发展的头阵，它的发展，既关系到电力系统能否正常运行,也直接影响着电力产业能否可持续发展。因此,做好电网规划工作,构建“安全、可靠、经济、高效、开放、灵活”的电网是当前电力工作和研究人员的重要工作。

电力网络的优化设计主要的目标是就为了满足社会生产发展中对用电负荷需求的不断增加，其主要工作是使用估测、分析、计算、设计、评估这些常规方法在发电、输电、变电和配电等电网的各个环节中，最后提出合理的短期和长期的发展计划。电力网络的规划一般按照电力的生产环节进行分类，往往有电源规划和电网规划的两大类。从数学上来说,电网规划不仅仅非常复杂,而且它是一个动态多目标且具有不确定性的非线性整数规划问题。通常来说，配电网规划的优化模型主要包含两个部分，第一部分是形成网络的初步结构方案,第二部分是完成校验。其中，形成方案主要是凭借经验,规划技术人员依据经验来确定扩建的线路条数以及电网的优化结构,并草拟出一个或以上方案,这些方案能够符合电力传输的要求并且花费较小;第二部分就是对己经提出的方案采取综合评估,这其中包括负荷预测、风险控制与评估、变电站设计、稳定与潮流控制、过压与短路分析、应变能力评估、可靠性评价、网络损耗评估、经济分析,以及新技术应用等。

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