[发明专利]一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法。

背景技术

如今电网逐渐向超高压、大容量、远距离输电和区域互联方向大力发展，结构空前复杂。一方面为电网带来了巨大效益，另一方面也对电网安全稳定运行提出了巨大挑战。电网结构的合理规划是电网安全稳定运行的基础。在电网规划领域，现有技术方案主要是基于电网的安全性、经济性、可靠性的基础上来实现。然而，电网结构本身在电力系统安全稳定运行中占有重要的地位。现有研究表明，电网结构合理与否和电网脆弱性密切相关。因此，在电网规划设计中，如何从全局着眼，统筹考虑，将电网结构脆弱性纳入规划技术路线中。在考虑系统安全性、经济性、可靠性的基础上，优化电网结构，最大程度上规避运行风险是急需解决的问题。这对建设坚强的智能电网具有指导和借鉴意义。

电力系统脆弱性理论主要是为分析系统潜在的薄弱环节，为电网的安全稳定运行以及早期预警提供有价值的数据参考。从电网运行状态和网络结构而言，脆弱性研究可分为状态脆弱性与结构脆弱性研究。由于发电机、负荷和输电线路等客观因素的限制，电网结构具有不均匀性，进而会影响到电网结构脆弱性。因此，对电网结构均匀度的评估是衡量其全局结构脆弱性的有效途径。

综上可见，考虑电网结构脆弱性的电网规划是一项有着重要应用前景的可实现的技术方法。

现有的电网规划方法，运用可靠性指标、经济性指标以及约束条件对电网进行综合规划，但其并未考虑电网结构脆弱性，所得规划方案可能存在网络结构不合理的问题。现有电网脆弱性评估体系中的结构脆弱性评估，面向对象为单个元件，不能评判系统结构是否处于合理水平，也不利于不同系统结构脆弱性间的比较。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法，该方法模型中，从复杂网络理论出发，提出了一种根据电网结构均匀度分析电网全局结构脆弱性的方法，克服了传统方法不能全面评估量化系统结构脆弱程度的不足。该方法首先结合发电机和负荷的经济性差异，提出改进的电气介数模型，更加合理的量化各元件在电网中的重要程度；其次，引入基尼系数衡量元件电气介数的分布均匀度，从电网元件重要度分布均匀性的角度出发评估电网全局结构脆弱性。本发明采用主成分分析法对电网的投资建设和运行维护费用，系统年运行费用、电网全局结构脆弱因子以及规划方案的安全约束集进行综合评估，以综合评估指标最小为优化目标，采用遗传算法求解电网规划模型，确保规划方案实现经济性和脆弱性的协调最优。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种结合电网结构脆弱性的电网规划方法，所述电网规划方法将电网结构脆弱性作为规划评估的一个因子；所述电网规划方法从电网元件重要度分布均匀性来评估电网结构脆弱性。

优选的，所述方法首先结合发电机和负荷的经济性差异，提出改进的电气介数模型；然后引入基尼系数衡量元件电气介数的分布均匀度，从电网元件重要度分布均匀性来评估电网结构脆弱性；再采用主成分分析法对电网的投资建设和运行维护费用、系统年运行费用、电网全局结构脆弱因子以及规划方案的安全约束集进行综合评估，以综合评估指标最小为优化目标，最后采用遗传算法求解电网规划模型，得到经济性和脆弱性协调最优的电网规划方案。

具体的，本发明的电网规划方法的步骤如下：

(一)基于电气介数的元件结构脆弱因子模型：

(1)电气介数：按照电网拓扑模型建立原则将电网简化为由N个节点，M条边组成的有向有权网络；其中节点可分为发电机、负荷和联络节点三类；基于基尔霍夫定律，建立元件电气介数模型；

支路l的电气介数B_e(l)，定义为: