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第 38卷 第 20期 电 力 系 统 保 护 与 控 制 Vol.38 No.20 2010年 10月 16日 Power System Protection and Control Oct. 16, 2010 基于 Voronoi 图的变电站选址方法

关洪浩,唐 巍

(中国农业大学信息与电气工程学院,北京 100083

摘要:由于 Voronoi 图在规划选址中具有独特优势, 充分利用 V 图的特性并结合变电站站址的选取原则来指导新建站址的选 择。 对 V 图的定义、 性质及 V 图的对偶图 Delaunay 三角剖分进行了简单的介绍, 对生成 Delaunay 三角剖分及 V 图的 Lawson 算法进行了详细的阐述。对于新建站址的选择,以现有变电站为基础,将 V 图应用于负荷均匀分布和非均匀分布两种情况并 对负荷非均匀分布下新建站址选择的交替迭代方法进行了实例仿真。 规划结果表明该选址方法能有效地解决新建变电站的位 置选择问题。

关键词:变电站选址;Voronoi 图;Delaunay 三角剖分;交替定位 Substation location method based on Voronoi diagram GUAN Hong-hao, TANG Wei

(College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China

Abstract :Voronoi diagram has a unique superiority in planning and site selection. This paper uses Voronoi diagram to guide the location of new substations by considering the principle of the substation location. The definition and characteristics of Voronoi diagram and its dual structure Delaunay triangulation are introduced simply. The Lawson algorithm for generating Delaunay triangulations is also described in detail. In the new substation location section, this paper proposes substation location with even and uneven load distribution using Voronoi diagram. The alternating iteration algorithm for uneven

load distribution is simulated through an actual location problem. The outcome shows the feasibility and effectiveness of the proposed method in new substation location.

Key words:substation location; V oronoi diagram; Delaunay triangulation; alternate location

中图分类号: TM715 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(201020-0196-05 0 引言

变电站选址是电力系统规划的重要环节,变电 站位置选取适当对电网结构,供电可靠性,运行的 经济性以及供电质量有重要的意义。因此科学合理 的选址方法能够极大地提高规划的准确性和实用 性。但由于选址问题涉及到的地理因素及其他不确 定因素较多,很难建立一种通用的数学模型来考虑 各个因素的影响。

变电站选址问题主要分给定候选站址和未给定 候选站址的选址。给定候选站址的选址问题比较简 单,通常是根据一系列评价指标评分后选出最优的 站址组合, 如文献 [1]采用模糊层次分析法对各个站 址进行评估选出相对较优的站址。 文献 [2]采用模糊 识别理论辅助站址的选择。未给定候选站址的选址 方法通常是对负荷进行聚类,采用交替定位求多个 聚类中心,最后求出最优的站址。如文献 [3]将遗传 算法和交替算法相结合,最终确定变电站的站址和 容量。文献 [4]采用改进粒子群算法进行站址的选 择,同时将地理信息考虑到模型中,避免不可行站 址的产生。

由于负荷聚类方法无法考虑现有的变电站的作 用,因此不可避免出现新建站址和原有站址重叠的 情况。此外,很多聚类方法的结果和初始聚类中心 的位置选取有关,因此最后得到的聚类中心的位置 可能并不唯一。 V oronoi 图(简称 V 图是一种特 殊几何结构的多边形;其所具有的空间最邻近特性 和空心圆特性适合规划选址问题。本文充分利用 V 图的特性并结合变电站选址原则指导新建站址的选 择。 文章首先对 V 图的定义、 性质及 V 图的对偶图 Delaunay 三角剖分进行了简单的介绍,对生成 Delaunay 三角剖分及 V 图的 Lawson 算法进行了详 细的阐述。对于新建站址的选择,本文以现有变电 站为基础, 将 V 图应用于负荷均匀分布和非均匀分

关洪浩, 等 基于 V oronoi 图的变电站选址方法 - 197 -

布两种情况下新建站址的选择并对负荷非均匀分布 的交替迭代方法进行了实例仿真。规划结果表明该 规划方法能有效解决实际站址的选择问题。

1 新建站址的选取原则

合理的变电站布局不仅可以节省投资,而且可 以极大地降低电网损耗,提高运行管理水平,具有 高度的灵活性。在解决新增变电站的定位和各变电 站最佳供电区域划分问题时, 应遵循以下主要原则。

(1 靠近负荷中心

在规划区负荷分布确定的情况下,新建站址的 选取应尽可能靠近负荷中心,以便减少电网的投资 和网络损耗,提高电网运行的经济性。

(2 合理的网络结构

新建站址的选择要满足网络长期最优发展和变 电站合理分布的要求。各个变电站之间必须保持一 定的距离,以避免距离过近造成供电范围重叠。

(3 合理的供电半径

各变电站都具有一个合理的供电半径,其供电 范围的大小与变电站主变容量相关。新建站址的选 取必须考虑已有站址的容量大小关系。在综合考虑 各相关因素