[發明專利]基于網絡重構和優化潮流仿真計算構建電網規劃的方法

有效

• 申請號: 201310052160.6
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103199521A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 魏珍;林昌年;陳捷;魏文輝;袁啟海;周驥飛;高平;王彬;周書進;周若蝶;海曉濤
• 申請（專利權）人: 天津市電力公司;國家電網公司;北京科東電力控制系統有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 韓奎勇

技術領域

本發明屬于屬于電力系統計算和仿真技術領域，尤其是一種基于網絡重構和優化潮流仿真計算構建電網規劃的方法。

背景技術

電網規劃又稱輸電系統規劃，以負荷預測和電源規劃為基礎。電網規劃確定在何時、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數，以達到規劃周期內所需要的輸電能力，在滿足各項技術指標的前提下使輸電系統的費用最小。

電網規劃按照時間分類，可以分為短期規劃、中期規劃和長期規劃。短期規劃分為1-5年，規劃的內容比較具體仔細，可直接用來指導建設。一般的電網5年規劃與國民經濟5年規劃的時間同步。如，十一五規劃、十二五規劃等。中期規劃一般為5－10年。長期規劃則需要考慮比輸變電工程建設周期更長的發展情況，一般規劃6-30年。長期電網規劃需要列舉各種可能的過度反感、估計各種不確定因素的影響等。長期規劃的方案并不一定在建設中原封不動的實施。由于客觀條件或環境的改變，規劃方案也將不斷變化。

網絡重構是在現有輸配電系統的基礎上選擇出運行效益最優，并滿足各種運行約束和安全要求的運行方式。輸配電系統規劃與重構問題都屬于NP難類的組合優化問題，它們的求解方法是有相似性的，大體可分為以下幾類：

(1)啟發式方法：啟發式方法基于直觀分析，具有直觀、靈活、方便規劃人員參與的特點。但是，從數學的角度看這類方法缺乏嚴格數學意義上的最優性?；趯＜蚁到y的方法匯集了大量專家經驗甚至能模仿人的推理能力，但其本質是啟發式方法與其它優化技術的結合。

(2)傳統的數學優化方法首先為規劃和重構問題建立數學模型，例如：線性規劃模型、非線性規劃模型、整數規劃模型、混合整數規劃模型以及網絡流(或運輸)模型等。然后，用經典的數學優化技術對這些模型進行求解，例如采用單純形法、動態規劃法、分支定界法、網絡流規劃法以及Benders分解法。雖然這些方法從數學的角度看具有更嚴格的最優性。但是除基于線性規劃模型的算法外，這些數學優化方法都受到計算復雜性問題的困擾，即面臨“維數災”。

(3)基于隨機化技術的優化方法的研究與應用正處于活躍的發展階段。這類方法包括遺傳算法、模擬退火、Tabu搜索以及與隨機化技術相結合的人工神經網絡法等方法。和上述方法相比較，基于隨機化技術的遺傳算法在計算速度和全局尋優能力上做了最好的折衷。然而，目前遺傳算法的應用也存在著局部精確尋優能力差的缺點。

優化潮流則是一種可以綜合安全性和經濟性或某些目標的方法。在優化潮流數學模型中包括表示經濟性或其他目標的目標函數，滿足基本潮流要求的等式約束以及限制控制變量和狀態變量的允許范圍或時間要求的不等式約束。由于目標函數形式和約束處理上的靈活性，優化潮流方法并不只限于電力系統安全經濟運行。它在安全控制、系統規劃等方面均可以應用。因此，這一方法在電力系統中的應用，具有廣闊的前景。優化潮流的目標函數有多種多樣，除了應用得較多的最小運行總費用、最小網損、最小甩負荷以外，還有保持運行電壓水平最高，最小控制量的變化，最小燃料貯備，聯絡線交換功率最大等目標函數。需要指出的是不同目標函數得到的潮流分配是不相同的。

優化潮流多種目標的處理方法是目前電力系統經濟調度方法所無法做到的。目標函數的簡單表示形式為f-f(u，x)，式中“u為控制變量向量，x為狀態變量向量。優化潮流的約束處理基本上必須滿足二種約束條件:等式約束，其條件是保證變量滿足潮流方程式，當負荷認為是給定時，則簡化的表示形式為g(u，x)=O；不等約束：其條件是控制變量與狀態變量必須滿足由安全條件所定義的允許范圍以及控制變量取值的限制。

電網仿真平臺，是利用現代化的計算機技術，將電力系統進行數字化，通過建立電力系統各種元件的數學模型，在計算機上模擬電力系統的運行，及其在各種工況下的變化，從而達到研究和控制電力系統的目的。

電網仿真平臺具有良好的人機系統，可實現圖庫模一體化，使用者既可以通過與實時監控畫面相同的人機界面對于仿真系統進行研究，也可以通過圖形界面增加新元件，在形成圖形的同時，數據庫與相應元件的模型也隨之建立。

電網仿真平臺與實時監控系統實時連接，可獲取最新電網運行數據，使得電網調度運行人員可對當前運行電網進行多角度分析計算，及時發現存在的隱患，提前采取預防措施，做到防患于未然，從而提高了對于電網運行的控制能力。

在電網仿真平臺中，具有各種電網模型，可從不同方面對電網進行研究。可利用電網潮流模型進行潮流計算，也可用電網機電暫態模型進行暫態過程分析，還可以用電網電磁暫態模型進行電磁暫態過程的分析。