[发明专利]一种基于网络流约束推导的骨干网架规划建模方法

说明书

本发明一种基于网络流约束推导的骨干网架规划建模方法，所建立的混合整数二阶锥规划模型规划骨干网架，有效避免了因人工智能算法所带来的求解非线性问题效率低，不确定性大的问题，利用成熟的算法求解混合整数二阶锥规划问题，处理基于本发明提出的模型下的不同需求下的骨干网架规划问题，计算速度快，鲁棒性好，灵活性高，扩展性强，有效提高了骨干网架规划的效率。

技术领域

本发明涉及电力系统抗灾型骨干网架规划技术领域，具体涉及一种基于网络流约束推导的骨干网架规划建模方法。

背景技术

近年来，极端天气情况和自然灾害对人类社会的影响呈上升趋势，因恶劣天气以及自然灾害造成的电网大面积停电事故在全世界范围内频繁发生，因此，在极端天气中如何保证电网的安全性越来越受到关注。加拿大魁北克电力系统在相继经历3次重大的自然灾害造成的停电事故后，便开始构建一个最小的骨干网架来应对极端天气产生的事故，在1998年发生的冰雪事故中，魁北克电力系统凭借该骨干网架成功保障了电网80％的电能供给，继而为电力系统应对极端天气情况提供了新的思路。

骨干网架规划涉及复杂网络理论和大规模电力系统动态研究，首先要对电网中关键线路进行搜索，针对这部分线路所处环境进行差异化设计，提高其抗灾能力，这对于增强电力系统运行稳定性、减小由于自然灾害对电网损害进行抢修、重建的二次投资以及保障电网在严重自然灾害下的安全可靠运行具有重要意义。

有学者基于等值导纳的电力系统小世界特性识别方法基础上提出输电线路“电气介数”的概念，将其用于关键线路识别，这种方法可以反映潮流的实际传输情况，物理背景更符合电力系统实际。同时为使骨干网架在极端情况下正常运行，必须始终满足系统潮流约束和连通性约束。在实际进行骨干网架规划时，所采用的模型的正确性和复杂性直接影响骨干网架规划结果和编程计算复杂程度。

现有的骨干网架规划建模方法中，多考虑系统潮流约束以满足电网安全运行约束条件，建立混合整数非线性规划模型。传统潮流约束，以节点功率表达式为基础，公式如下：

式中，P_i为各节点注入有功功率，Q_i为各节点注入无功功率，U_i、U_j分别为为节点i、j的节点电压，n为系统节点数，G_ij、B_ij分别为连接节点i、j的支路电导和电纳，δ_ij为节点i电压相位角δ_i与节点j电压相位角δ_j之差。

目前还没有一种成熟的算法可以完美地解决混合整数非线性规划问题，在求解混合整数非线性规划问题时，只能采取人工智能算法，不断改进，计算结果在每次求解后都有变化。可知，传统骨干网架规划建模方法求解难度大，无论采用何种智能算法面临求解速度慢，效率低，鲁棒性差和结果不确定性等问题，不能适应现代电力系统高速、简便的建模要求。因此，研究建立有效快速的骨干网架规划模型对于电力系统稳定运行及应对极端天气有重大意义。