[發(fā)明專利]一種基于差異化的輸電網(wǎng)抗災(zāi)能力規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310714260.0
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103679294A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正陵;李雋;羅金山;王曉輝;穆云飛;曾沅;賈宏杰;王明深
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;天津大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于差異化的輸電網(wǎng)抗災(zāi)能力規(guī)劃方法，包括以下步驟：

步驟一、基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)，將輸電線路抗災(zāi)防護(hù)等級規(guī)定為三種，其中：Ⅰ級抗災(zāi)能力>Ⅱ級抗災(zāi)能力>Ⅲ級抗災(zāi)能力；IEEE348標(biāo)準(zhǔn)中定義了正常、惡劣、極端惡劣三種氣象條件，根據(jù)線路所在地的上述三種不同的氣象條件，輸電線的故障率分別為λ₁、λ₂、λ₃；

在氣象條件i和線路抗災(zāi)防護(hù)等級為s的條件下，輸電線路在j區(qū)域內(nèi)的故障率為

λi,sj=Fi,sjλsTj/Tij,i=1,2,3;j=1,2,3,...,L;s=I,II,III---(1)]]>

式（1）中，T^j是j區(qū)域內(nèi)所有氣象條件持續(xù)時(shí)間的總和；T_i^j是j區(qū)域氣象條件i的持續(xù)時(shí)間；是j區(qū)域在氣象條件i和抗災(zāi)防護(hù)等級s的情況下，線路的停運(yùn)概率；λ_s是在抗災(zāi)防護(hù)等級s下輸電線的平均故障率；

在給定的氣象條件下該輸電線路的故障率λ

λ=Σj=1L(djD)(Fi,sjλsTj/Tij),i=1,2,3;s=I,II,III---(2)]]>

式（2）中，d_j是區(qū)域j內(nèi)的輸電線路長度；D是線路的總長度；其中所有參數(shù)從當(dāng)?shù)氐臍庀髿v史數(shù)據(jù)和電力企業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中獲取；

當(dāng)確定輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)y時(shí)，其中，正常運(yùn)行狀態(tài)：y為1，故障停運(yùn)狀態(tài)：y為0；利用蒙特卡洛仿真法在區(qū)間[0,1]內(nèi)得到隨機(jī)變量ξ，隨后得出輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)y：

y=00<ξ<λ1λ<ξ<1---(3)]]>

步驟二、建立脆弱性目標(biāo)函數(shù)和建設(shè)成本目標(biāo)函數(shù)

2-1）利用負(fù)荷控制算法建立脆弱性目標(biāo)函數(shù)，包括：母線低壓脆弱性指標(biāo)函數(shù)、線路過負(fù)荷脆弱性指標(biāo)函數(shù)、負(fù)荷削減脆弱性指標(biāo)函數(shù)和綜合脆弱性指標(biāo)函數(shù)；

母線低壓脆弱性的嚴(yán)重程度取決于指定輸電線路故障后母線的電壓幅值S_ev,b：

Sev,b=10-10V,V≤10,V>1---(4)]]>

線路過負(fù)荷脆弱性的嚴(yán)重程度取決于指定輸電線路故障后的潮流分布，線路過負(fù)荷脆弱性函數(shù)如下：

Sev,l(P/Pe)=10P/Pe-9,P/Pe≥10,P/Pe<1---(5)]]>

式（5）中，P是輸電線上的有功功率；P_e是相應(yīng)的線路額定有功功率；

輸電網(wǎng)的負(fù)荷分為三類，這三類負(fù)荷所占的比例分別為20%、30%和50%，并且每個(gè)母線的負(fù)荷都按上述三類負(fù)荷進(jìn)行分類；假設(shè)每類負(fù)荷的嚴(yán)重程度函數(shù)是線性的，斜率分別為k₁、k₂和k₃，則該母線的負(fù)荷削減脆弱性指標(biāo)函數(shù)如下：

Sev,c=k3Pc+b3,x∈[0,0.5PT]k2Pc+b2,x∈[0.5PT,0.8PT]k1Pc+b1,x∈[0.8PT,PT]---(6)]]>

式（6）中，P_c是有功負(fù)荷的削減值；P_T是輸電網(wǎng)的總有功負(fù)荷；

根據(jù)式（4），輸電線路的低壓脆弱性指標(biāo)函數(shù)如下：

S_ev,l(V)=max[S_ev,b(V_F),S_ev,b(V_T)]???????????????????????（7）

式（7）中，V_F和V_T是輸電線路兩終端母線F和T的電壓幅值；

根據(jù)式（5），輸電線路的負(fù)荷削減脆弱性指標(biāo)函數(shù)如下：

S_ev,l(P_c)=max[S_ev,c(P_c,F),S_ev,c(P_c,T)]???????????????????（8）

式（8）中，P_c,F和P_c,T是輸電線路兩端母線負(fù)荷削減量；

根據(jù)式（4）～（8），輸電線路i的綜合脆弱性指標(biāo)函數(shù)如下：

ISV_i=w₁*S_ev,l(P/P_e)+w₂*S_ev,l(V)+w₃*S_ev,l(P_c),i=1,2,…M???（9）

式（9）中，M是輸電線的總數(shù)；

向量ISV存儲所有輸電線路的綜合脆弱性指標(biāo)，脆弱性目標(biāo)函數(shù)如式（10）～（12）所示：

minf₁=α||ISV||₁+β||ISV||_∞??????????????????（10）

||ISV||1=Σi=1M|ISVi|---(11)]]>

||ISV||_∞=max|ISV|???????????????????????????（12）

式（10）～（12）中，α和β是加權(quán)系數(shù)，α+β=1；

2‐2）建立建設(shè)成本目標(biāo)函數(shù)，

minf2=RΣi=1MΣj=1L(djD)Ksli,j,s---(13)]]>

式（13）中，R是資本回收系數(shù)；l_i,j,s是抗災(zāi)防護(hù)等級s下輸電線路i在j區(qū)域的長度；K_s是防護(hù)等級s下每單位長度輸電線路的建設(shè)成本；

步驟三、利用蒙特卡洛仿真確定脆弱性指標(biāo)，根據(jù)脆弱性指標(biāo)和建設(shè)成本，利用NSGA‐II算法獲得輸電網(wǎng)規(guī)劃的最優(yōu)Pareto解集，確定優(yōu)化后各輸電線路的防護(hù)等級，從而得到輸電網(wǎng)抗災(zāi)能力規(guī)劃的最優(yōu)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于差異化的輸電網(wǎng)抗災(zāi)能力規(guī)劃方法，其中，步驟二中，確定K_s的數(shù)值大小時(shí)要考慮如下因素：

Bθ=P????????????????????????????（14）

P_L≤P_L.max????????????????????????（15）

V_min≤V≤V_max?????????????????????（16）

式（14）～（16）中，B是電力系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣；P是節(jié)點(diǎn)的注入功率；P_L和P_L.max是電力系統(tǒng)的潮流和最大潮流；V_min和V_max是母線電壓的限制范圍。