[发明专利]基于网络重构和优化潮流仿真计算构建电网规划的方法

说明书

技术领域

本发明属于属于电力系统计算和仿真技术领域，尤其是一种基于网络重构和优化潮流仿真计算构建电网规划的方法。

背景技术

电网规划又称输电系统规划，以负荷预测和电源规划为基础。电网规划确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。

电网规划按照时间分类，可以分为短期规划、中期规划和长期规划。短期规划分为1-5年，规划的内容比较具体仔细，可直接用来指导建设。一般的电网5年规划与国民经济5年规划的时间同步。如，十一五规划、十二五规划等。中期规划一般为5－10年。长期规划则需要考虑比输变电工程建设周期更长的发展情况，一般规划6-30年。长期电网规划需要列举各种可能的过度反感、估计各种不确定因素的影响等。长期规划的方案并不一定在建设中原封不动的实施。由于客观条件或环境的改变，规划方案也将不断变化。

网络重构是在现有输配电系统的基础上选择出运行效益最优，并满足各种运行约束和安全要求的运行方式。输配电系统规划与重构问题都属于NP难类的组合优化问题，它们的求解方法是有相似性的，大体可分为以下几类：

(1)启发式方法：启发式方法基于直观分析，具有直观、灵活、方便规划人员参与的特点。但是，从数学的角度看这类方法缺乏严格数学意义上的最优性。基于专家系统的方法汇集了大量专家经验甚至能模仿人的推理能力，但其本质是启发式方法与其它优化技术的结合。

(2)传统的数学优化方法首先为规划和重构问题建立数学模型，例如：线性规划模型、非线性规划模型、整数规划模型、混合整数规划模型以及网络流(或运输)模型等。然后，用经典的数学优化技术对这些模型进行求解，例如采用单纯形法、动态规划法、分支定界法、网络流规划法以及Benders分解法。虽然这些方法从数学的角度看具有更严格的最优性。但是除基于线性规划模型的算法外，这些数学优化方法都受到计算复杂性问题的困扰，即面临“维数灾”。

(3)基于随机化技术的优化方法的研究与应用正处于活跃的发展阶段。这类方法包括遗传算法、模拟退火、Tabu搜索以及与随机化技术相结合的人工神经网络法等方法。和上述方法相比较，基于随机化技术的遗传算法在计算速度和全局寻优能力上做了最好的折衷。然而，目前遗传算法的应用也存在着局部精确寻优能力差的缺点。

优化潮流则是一种可以综合安全性和经济性或某些目标的方法。在优化潮流数学模型中包括表示经济性或其他目标的目标函数，满足基本潮流要求的等式约束以及限制控制变量和状态变量的允许范围或时间要求的不等式约束。由于目标函数形式和约束处理上的灵活性，优化潮流方法并不只限于电力系统安全经济运行。它在安全控制、系统规划等方面均可以应用。因此，这一方法在电力系统中的应用，具有广阔的前景。优化潮流的目标函数有多种多样，除了应用得较多的最小运行总费用、最小网损、最小甩负荷以外，还有保持运行电压水平最高，最小控制量的变化，最小燃料贮备，联络线交换功率最大等目标函数。需要指出的是不同目标函数得到的潮流分配是不相同的。

优化潮流多种目标的处理方法是目前电力系统经济调度方法所无法做到的。目标函数的简单表示形式为f-f(u，x)，式中“u为控制变量向量，x为状态变量向量。优化潮流的约束处理基本上必须满足二种约束条件:等式约束，其条件是保证变量满足潮流方程式，当负荷认为是给定时，则简化的表示形式为g(u，x)=O；不等约束：其条件是控制变量与状态变量必须满足由安全条件所定义的允许范围以及控制变量取值的限制。

电网仿真平台，是利用现代化的计算机技术，将电力系统进行数字化，通过建立电力系统各种元件的数学模型，在计算机上模拟电力系统的运行，及其在各种工况下的变化，从而达到研究和控制电力系统的目的。

电网仿真平台具有良好的人机系统，可实现图库模一体化，使用者既可以通过与实时监控画面相同的人机界面对于仿真系统进行研究，也可以通过图形界面增加新元件，在形成图形的同时，数据库与相应元件的模型也随之建立。

电网仿真平台与实时监控系统实时连接，可获取最新电网运行数据，使得电网调度运行人员可对当前运行电网进行多角度分析计算，及时发现存在的隐患，提前采取预防措施，做到防患于未然，从而提高了对于电网运行的控制能力。

在电网仿真平台中，具有各种电网模型，可从不同方面对电网进行研究。可利用电网潮流模型进行潮流计算，也可用电网机电暂态模型进行暂态过程分析，还可以用电网电磁暂态模型进行电磁暂态过程的分析。