專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于屬于電力系統(tǒng)計算和仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)規(guī)劃又稱輸電系統(tǒng)規(guī)劃，以負(fù)荷預(yù)測和電源規(guī)劃為基礎(chǔ)。電網(wǎng)規(guī)劃確定在何時、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數(shù)，以達到規(guī)劃周期內(nèi)所需要的輸電能力，在滿足各項技術(shù)指標(biāo)的前提下使輸電系統(tǒng)的費用最小。電網(wǎng)規(guī)劃按照時間分類，可以分為短期規(guī)劃、中期規(guī)劃和長期規(guī)劃。短期規(guī)劃分為1-5年，規(guī)劃的內(nèi)容比較具體仔細(xì)，可直接用來指導(dǎo)建設(shè)。一般的電網(wǎng)5年規(guī)劃與國民經(jīng)濟5年規(guī)劃的時間同步。如，十一五規(guī)劃、十二五規(guī)劃等。中期規(guī)劃一般為5 — 10年。長期規(guī)劃則需要考慮比輸變電工程建設(shè)周期更長的發(fā)展情況，一般規(guī)劃6-30年。長期電網(wǎng)規(guī)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(guī)劃的方案并不一定在建設(shè)中原封不動的實施。由于客觀條件或環(huán)境的改變，規(guī)劃方案也將不斷變化。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是在現(xiàn)有輸配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上選擇出運行效益最優(yōu)，并滿足各種運行約束和安全要求的運行方式。輸配電系統(tǒng)規(guī)劃與重構(gòu)問題都屬于NP難類的組合優(yōu)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:(I)啟發(fā)式方法:啟發(fā)式方法基于直觀分析，具有直觀、靈活、方便規(guī)劃人員參與的特點。但是，從數(shù)學(xué)的角度看這類方法缺乏嚴(yán)格數(shù)學(xué)意義上的最優(yōu)性?；趯＜蚁到y(tǒng)的方法匯集了大量專家經(jīng)驗甚至能模仿人的推理能力，但其本質(zhì)是啟發(fā)式方法與其它優(yōu)化技術(shù)的結(jié)合。(2)傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法首先為規(guī)劃和重構(gòu)問題建立數(shù)學(xué)模型，例如:線性規(guī)劃模型、非線性規(guī)劃模型、整數(shù)規(guī)劃模型、混合整數(shù)規(guī)劃模型以及網(wǎng)絡(luò)流(或運輸)模型等。然后，用經(jīng)典的數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)對這些模型進行求解，例如采用單純形法、動態(tài)規(guī)劃法、分支定界法、網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法以及Benders分解法。雖然這些方法從數(shù)學(xué)的角度看具有更嚴(yán)格的最優(yōu)性。但是除基于線性規(guī)劃模型的算法外，這些數(shù)學(xué)優(yōu)化方法都受到計算復(fù)雜性問題的困擾，即面臨“維數(shù)災(zāi)”。(3)基于隨機化技術(shù)的優(yōu)化方法的研究與應(yīng)用正處于活躍的發(fā)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(shù)相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等方法。和上述方法相比較，基于隨機化技術(shù)的遺傳算法在計算速度和全局尋優(yōu)能力上做了最好的折衷。然而，目前遺傳算法的應(yīng)用也存在著局部精確尋優(yōu)能力差的缺點。優(yōu)化潮流則是一種可以綜合安全性和經(jīng)濟性或某些目標(biāo)的方法。在優(yōu)化潮流數(shù)學(xué)模型中包括表示經(jīng)濟性或其他目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，滿足基本潮流要求的等式約束以及限制控制變量和狀態(tài)變量的允許范圍或時間要求的不等式約束。由于目標(biāo)函數(shù)形式和約束處理上的靈活性，優(yōu)化潮流方法并不只限于電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。它在安全控制、系統(tǒng)規(guī)劃等方面均可以應(yīng)用。因此，這一方法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有廣闊的前景。優(yōu)化潮流的目標(biāo)函數(shù)有多種多樣，除了應(yīng)用得較多的最小運行總費用、最小網(wǎng)損、最小甩負(fù)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(lián)絡(luò)線交換功率最大等目標(biāo)函數(shù)。需要指出的是不同目標(biāo)函數(shù)得到的潮流分配是不相同的。優(yōu)化潮流多種目標(biāo)的處理方法是目前電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法所無法做到的。目標(biāo)函數(shù)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(tài)變量向量。優(yōu)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(dāng)負(fù)荷認(rèn)為是給定時，則簡化的表示形式為g(u，x)=0 ;不等約束:其條件是控制變量與狀態(tài)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(wǎng)仿真平臺，是利用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)，將電力系統(tǒng)進行數(shù)字化，通過建立電力系統(tǒng)各種元件的數(shù)學(xué)模型，在計算機上模擬電力系統(tǒng)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(tǒng)的目的。電網(wǎng)仿真平臺具有良好的人機系統(tǒng)，可實現(xiàn)圖庫模一體化，使用者既可以通過與實時監(jiān)控畫面相同的人機界面對于仿真系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫與相應(yīng)元件的模型也隨之建立。電網(wǎng)仿真平臺與實時監(jiān)控系統(tǒng)實時連接，可獲取最新電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，使得電網(wǎng)調(diào)度運行人員可對當(dāng)前運行電網(wǎng)進行多角度分析計算，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，提前采取預(yù)防措施，做到防患于未然，從而提高了對于電網(wǎng)運行的控制能力。在電網(wǎng)仿真平臺中，具有各種電網(wǎng)模型，可從不同方面對電網(wǎng)進行研究?？衫秒娋W(wǎng)潮流模型進行潮流計算，也可用電網(wǎng)機電暫態(tài)模型進行暫態(tài)過程分析，還可以用電網(wǎng)電磁暫態(tài)模型進行電磁暫態(tài)過程的分析。目前所使用的電網(wǎng)仿真平臺，其功能模塊圖如圖2所示。下面分別對各模塊的組成和工作原理進行說明。電網(wǎng)仿真平臺是一個包含仿真應(yīng)用管理、仿真組件管理、聲明管理、時間管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理、虛擬設(shè)備代理等功能模塊的仿真運行支撐環(huán)境。電網(wǎng)仿真平臺與仿真應(yīng)用軟件之間的關(guān)系如圖2所示。其中，高速實時通信軟總線采用共享內(nèi)存方式通信，通信軟總線采用網(wǎng)絡(luò)方式通信。下面簡單介紹一下電網(wǎng)仿真平臺的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(RTI)。如圖3所示，該電網(wǎng)仿真平臺是參考國際建模與仿真標(biāo)準(zhǔn)IEEE1516系列標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的、具有時間協(xié)同功能的高速實時通信軟總線，實現(xiàn)了仿真應(yīng)用管理、仿真對象管理、聲明管理、時間管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理、虛擬設(shè)備代理等功能，是本電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它作為分布式仿真的運行支撐環(huán)境，支持各個仿真應(yīng)用之間的交互操作，是聯(lián)系培訓(xùn)仿真系統(tǒng)各部分的紐帶，是分布式培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的核心。它為各個仿真應(yīng)用軟件提供了位置透明、高效的虛擬運行環(huán)境。仿真實時運行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由接口層、功能模塊層和數(shù)據(jù)交互接口層組成，其中應(yīng)用接口層實現(xiàn)接口規(guī)范定義的函數(shù)接口，為應(yīng)用程序提供規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)接口 ；邏輯處理層是對應(yīng)用接口層的支持和內(nèi)部管理功能的實現(xiàn)；數(shù)據(jù)交換接口層是對底層通信的封裝，實現(xiàn)基于共享內(nèi)存的高速實時通信和基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:—種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，該方法是在電網(wǎng)仿真平臺的基礎(chǔ)上，新增網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)及潮流優(yōu)化子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)和潮流優(yōu)化子系統(tǒng)均采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式分別與電網(wǎng)仿真平臺連接，該方法步驟如下:⑴啟動系統(tǒng):由電網(wǎng)仿真平臺中的數(shù)字仿真模塊計算出電力系統(tǒng)潮流，并存儲在電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫中；⑵由操作者通過人機界面操作，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)中設(shè)置對于未來電網(wǎng)的規(guī)劃約束；⑶在電網(wǎng)仿真平臺的RTI接口上增加用于電網(wǎng)規(guī)劃的接口服務(wù)調(diào)用；⑷啟動網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)；(5)確定網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)在計算中遵循的規(guī)定；(6)以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)進行計算時，確定約束；(7)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)獲得最優(yōu)解；(8)操作者對所述網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)果進行人為干預(yù)校正；⑶操作者對于人為干預(yù)校正的結(jié)果滿意后，將結(jié)果寫入電網(wǎng)仿真平臺中；(10)啟動優(yōu)化潮流子系統(tǒng)，優(yōu)化潮流子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)；(11)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算前確定約束；(12)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)中以內(nèi)點法展開優(yōu)化潮流計算；(13)優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算完畢后導(dǎo)出結(jié)果，將結(jié)果發(fā)至電網(wǎng)仿真平臺；(M)由操作人員對發(fā)至電網(wǎng)仿真平臺的導(dǎo)出結(jié)果進行人工干預(yù)校正；(15)操作人員對于人為干預(yù)后校正的結(jié)果滿意后，將其存入電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫，并建檔以備查閱。而且，所述步驟⑵中的規(guī)劃約束如下:①負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束；②發(fā)電總?cè)萘考s束；③投資線路和變壓器數(shù)量約束；④總投資費用約束。而且，所述步驟⑶的調(diào)用包括:①獲得和返回廠站名稱；②獲得和返回線路/變壓器參數(shù)；③獲得和返回開關(guān)狀態(tài)；④獲得和返回發(fā)電機及調(diào)相機的有功和無功；⑤獲得和返回變壓器檔位；⑥獲得和返回電容電抗器的投切狀態(tài)；⑦獲得和返回靜止型無功補償器的電容/電抗值；⑧獲得和返回串聯(lián)補償器電容/電抗值；
⑨獲得和返回靜止同步補償器電容/電抗值。而且，所述步驟⑷獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括:①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②初始潮流斷面；③負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束；④發(fā)電總?cè)萘考s束；⑤投資線路和變壓器數(shù)量約束；⑥總投資費用約束。而且，所述步驟(5)中遵循的規(guī)定包括:①使用最短路徑算法，它可以有效地實現(xiàn)全局最優(yōu)；②只為失電負(fù)荷尋找供電路徑；③將優(yōu)化技術(shù)與啟發(fā)式規(guī)則相結(jié)合；④將受影響組視為一個負(fù)荷，所有與其它組聯(lián)絡(luò)的開關(guān)作為恢復(fù)供電的候選開關(guān)，識別所有可能的開關(guān)或配電網(wǎng)；首先考慮遙控開關(guān)，并只用遙控開關(guān)尋求解決方案，如果單獨使用遙控開關(guān)不能完全恢復(fù)供電或減輕過負(fù)荷，就需考慮所有開關(guān)；⑤將受影響的失電負(fù)荷按優(yōu)先級排序，低級別的負(fù)荷可斷開；確保先合上一個開關(guān)，再打開一個開關(guān)，下一個將要合上的開關(guān)應(yīng)產(chǎn)生最小的環(huán)流；⑥所得方案經(jīng)過保護校驗程序的檢查。而且，所述步驟(6)中的約束包括:①基爾霍夫電流定律及基爾霍夫電壓定律；②配電網(wǎng)的輻射及配電網(wǎng)的電壓降落；③元件備用容量；④恢復(fù)最大可能負(fù)荷；⑤最小的功率損失；⑥最少的倒閘操作；⑦遙控開關(guān)應(yīng)首先考慮；⑧倒閘操作的順序；⑨保護的考慮；⑩與其他配電自動功能的配合。而且，所述步驟(7)中獲得最優(yōu)解包括:①選擇合理的發(fā)電廠；②變電站容量與位置；③線路型號和路由；④主要的運行方式。而且，所述步驟(1Φ中獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括:①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②節(jié)點電壓上下限；③串聯(lián)補償器容量；④靜止同步補償器容量；
⑤靜止型無功補償器容量。而且，所述步驟(11)中的約束包括:①線路和變壓器的容量上限；②變壓器檔位的上下限；③發(fā)電機及調(diào)相機的有無功出力的上下限；④節(jié)點電壓的上下限；⑤無功補償設(shè)備、串聯(lián)補償器、靜止同步補償器和靜止型無功補償器上下限。而且，所述步驟(13)中的導(dǎo)出結(jié)果包括:①確定變壓器檔位的最佳位置；②確定發(fā)電機、調(diào)相機、靜止型無功補償器和靜止同步補償器的最佳無功注入數(shù)據(jù)；③確定全部串補電容的最佳數(shù)據(jù)；④確定全部電容電抗器的投切狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:1、本發(fā)明所述的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)和優(yōu)化潮流系統(tǒng)，通過各自接口與電網(wǎng)仿真平臺連接，將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中的新增元件模型通過接口由網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)和優(yōu)化潮流系統(tǒng)從電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫中讀入，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)和潮流優(yōu)化系統(tǒng)完成計算的同時，計算結(jié)果自動導(dǎo)入到電網(wǎng)仿真平臺中，這個計算結(jié)果即為電網(wǎng)規(guī)劃所需運行方式，可以在電網(wǎng)仿真平臺中運行該運行方式，并通過電網(wǎng)操作查看該運行方式的行為，檢驗其是否滿足各種約束條件，和其他對該電網(wǎng)規(guī)劃的期望目標(biāo)。2、本發(fā)明是在潮流計算基礎(chǔ)上利用網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃方案的方法，具有系統(tǒng)畫面、數(shù)據(jù)庫維護量小，方便地獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計處理后的實時數(shù)據(jù)，并結(jié)合近期或中長期廠站設(shè)備電網(wǎng)規(guī)劃，將實時斷面與研究態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)相結(jié)合，從而快速、準(zhǔn)確地分析負(fù)荷轉(zhuǎn)移及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對各電壓等級網(wǎng)損的關(guān)聯(lián)影響，從而實現(xiàn)網(wǎng)架的經(jīng)濟合理規(guī)劃。3、可以全面滿足電網(wǎng)規(guī)劃人員對于電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)運行方式的工作需要，充分發(fā)揮電子計算機不斷提高的計算能力，大幅度提高了相關(guān)人員的工作質(zhì)量和工作效率，創(chuàng)造了方便、舒適、直觀、高效的電網(wǎng)規(guī)劃工作過程。


圖1為本發(fā)明方法中各子系統(tǒng)之間的關(guān)系示意圖；圖2為網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)、優(yōu)化潮流子系統(tǒng)與電網(wǎng)仿真平臺之間的功能模塊示意圖；圖3仿真運行管理系統(tǒng)(RTI)作用示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述:需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。一種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，如圖1所示，該方法是在電網(wǎng)仿真平臺的基礎(chǔ)上，新增網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)及潮流優(yōu)化子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)和潮流優(yōu)化子系統(tǒng)均采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式分別與電網(wǎng)仿真平臺連接，使電網(wǎng)仿真平臺具有電網(wǎng)規(guī)劃功能，本發(fā)明方法的步驟如下:⑴啟動系統(tǒng):如圖2所示，首先由數(shù)字仿真模塊計算出電力系統(tǒng)潮流，并存儲在電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫中。⑵由操作者通過人機界面操作，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)中設(shè)置對于未來電網(wǎng)的規(guī)劃約束，規(guī)劃約束如下:①負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束；②發(fā)電總?cè)萘考s束；③投資線路和變壓器數(shù)量約束；④總投資費用約束。(3)在電網(wǎng)仿真平臺的RTI接口上增加用于電網(wǎng)規(guī)劃的接口服務(wù)調(diào)用，調(diào)用包括如下:①獲得和返回廠站名稱；②獲得和返回線路/變壓器參數(shù)；③獲得和返回開關(guān)狀態(tài)；④獲得和返回發(fā)電機及調(diào)相機的有功和無功；⑤獲得和返回變壓器檔位；⑥獲得和返回電容電抗器的投切狀態(tài)；⑦獲得和返回靜止型無功補償器(SVC)的電容/電抗值；⑧獲得和返回串聯(lián)補償器(TCSC)電容/電抗值；⑨獲得和返回靜止同步補償器(STATC0M)電容/電抗值。⑷啟動網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具體包括:①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括: 線路數(shù)據(jù):線路阻抗、線路首末端節(jié)點號； 變壓器數(shù)據(jù):當(dāng)前變比、變壓器容量、最高最低檔位、每檔變比調(diào)節(jié)量、繞組阻抗、高中低壓端連接節(jié)點號； 開關(guān)刀閘數(shù)據(jù):首末端拓樸位置； 電容電抗數(shù)據(jù):連接節(jié)點號、容量、阻抗； 串補電容數(shù)據(jù):首末端拓樸位置、當(dāng)前阻抗、可調(diào)節(jié)上限和下限值； 發(fā)電機數(shù)據(jù):當(dāng)前有功無功出力、上下限、連接節(jié)點號； 負(fù)荷數(shù)據(jù):連接節(jié)點號、有功無功值；②初始潮流斷面；③負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束；
④發(fā)電總?cè)萘考s束；
⑤投資線路和變壓器數(shù)量約束；⑥總投資費用約束。(5)確定網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)在計算中遵循的規(guī)定，規(guī)定如下:①使用最短路徑算法，它可以有效地實現(xiàn)全局最優(yōu)；②只為失電負(fù)荷尋找供電路徑；③將優(yōu)化技術(shù)與啟發(fā)式規(guī)則相結(jié)合；④將受影響組視為一個負(fù)荷，所有與其它組聯(lián)絡(luò)的開關(guān)作為恢復(fù)供電的候選開關(guān)，識別所有可能的開關(guān)或配電網(wǎng)；首先考慮遙控開關(guān)，并只用遙控開關(guān)尋求解決方案，如果單獨使用遙控開關(guān)不能完全恢復(fù)供電或減輕過負(fù)荷，就需考慮所有開關(guān)；⑤將受影響的失電負(fù)荷按優(yōu)先級排序，低級別的負(fù)荷可斷開。另外，如果沒有恢復(fù)供電的可選路徑，則供電只能等到修復(fù)故障元件后方可恢復(fù)；首先在遠離變電站的線路部分減輕過負(fù)荷，減輕這部分線路的過負(fù)荷可以自動減輕部分或所有接近變電站的線路過負(fù)荷；如果鄰近的配電網(wǎng)不能恢復(fù)供電或減輕過負(fù)荷，則可嘗試將負(fù)荷倒到二級配電網(wǎng)(即在更大范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移負(fù)荷)，以增加鄰近配電網(wǎng)恢復(fù)供電的容量。如果不能找到可行的解決方案，就應(yīng)將不可避免的負(fù)荷開斷減到最小，以確保先合上一個開關(guān)，再打開一個開關(guān)，以確保倒閘操作中的持續(xù)供電。下一個將要合上的開關(guān)應(yīng)產(chǎn)生最小的可能環(huán)流；⑥所得方案應(yīng)經(jīng)過保護校驗程序的檢查。(6)以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)進行計算時，以如下內(nèi)容作為約束:①基爾霍夫電流定律及基爾霍夫電壓定律；②配電網(wǎng)的輻射及配電網(wǎng)的電壓降落；③元件備用容量；④恢復(fù)最大可能負(fù)荷(將不可避免的負(fù)荷流失減到最小)；⑤最小的功率損失；⑥最少的倒閘操作；⑦遙控開關(guān)應(yīng)首先考慮；⑧倒閘操作的順序；⑨保護的考慮；⑩與其他配電自動功能的配合。(7)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)在滿足上述步驟⑵、(6)的約束，在遵循步驟(5)的規(guī)定前提下，獲得最優(yōu)解，最優(yōu)解包括:①選擇合理的發(fā)電廠；②變電站容量與位置；③線路型號和路由；④主要的運行方式。(8)操作者對所述網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)果進行人為干預(yù)，具體內(nèi)容包括:①依照本地電網(wǎng)運行規(guī)程逐條檢驗，如果有違反，則需要進行校正；②對于同一結(jié)果有不同實現(xiàn)方法時，采用慣常的運行方式。⑶操作者對于人為干預(yù)的結(jié)果滿意后，將結(jié)果寫入電網(wǎng)仿真平臺中。(10)啟動優(yōu)化潮流子系統(tǒng)。
優(yōu)化潮流子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括如下:①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括: 線路數(shù)據(jù):線路阻抗、線路首末端節(jié)點號； 變壓器數(shù)據(jù):當(dāng)前變比、變壓器容量、最高最低檔位、每檔變比調(diào)節(jié)量、繞組阻抗、高中低壓端連接節(jié)點號； 開關(guān)刀閘數(shù)據(jù):首末端拓樸位置； 電容電抗數(shù)據(jù):連接節(jié)點號、容量、阻抗、可投切組數(shù)； 串補電容數(shù)據(jù):首末端拓樸位置、當(dāng)前阻抗、可調(diào)節(jié)上限和下限值； 發(fā)電機數(shù)據(jù):當(dāng)前有功無功出力、上下限、連接節(jié)點號； 負(fù)荷數(shù)據(jù):連接節(jié)點號、有功無功值；②節(jié)點電壓上下限；③串聯(lián)補償器(TCSC)容量；④靜止同步補償器(STATC0M)容量；⑤靜止型無功補償器(SVC)容量。(11)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算時，遵循如下約束:①線路和變壓器 的容量上限；②變壓器檔位的上下限；③發(fā)電機及調(diào)相機的有無功出力的上下限；④節(jié)點電壓的上下限；⑤無功補償設(shè)備、TCSC、STATC0M和SVC上下限。(12)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)中展開優(yōu)化潮流計算，優(yōu)化潮流計算的內(nèi)點法工作步驟如下:①輸入?yún)?shù):節(jié)點導(dǎo)納陣，變壓器支路信息，不等式約束上下限值，目標(biāo)函數(shù)中的系數(shù)(A，B，C)；②初始化,選擇松弛變量su, S1 > O,不等式約束乘子z>0, w〈0,等式約束乘子I辛O，設(shè)置優(yōu)化收斂精度，潮流收斂精度，最大迭代次數(shù)等。
r③計算互補間隙(=Σ( ζ.' )，
i=l如果互補間隙小于優(yōu)化收斂精度且潮流偏差小于潮流收斂精度，則輸出最優(yōu)解，
算法結(jié)束。
C 壁魚參數(shù):/i 二σε (0,1)
Ir⑤求角軍:Δχ,Δγ, AS1, ASu, Δ z, Aw⑥計算最大修正步七"=0.99951}
_ _ yi；
ΓηιQ4i CCa = 0.9995mill !min~vniin~— J;.^/<° Δζ- Δ^>θ Aw-1I
⑦修正變量:
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，該方法是在電網(wǎng)仿真平臺的基礎(chǔ)上，新增網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)及潮流優(yōu)化子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)和潮流優(yōu)化子系統(tǒng)均采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式分別與電網(wǎng)仿真平臺連接，其特征在于:方法步驟如下: ⑴啟動系統(tǒng):由電網(wǎng)仿真平臺中的數(shù)字仿真模塊計算出電力系統(tǒng)潮流，并存儲在電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫中； ⑵由操作者通過人機界面操作，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)中設(shè)置對于未來電網(wǎng)的規(guī)劃約束； ⑶在電網(wǎng)仿真平臺的RTI接口上增加用于電網(wǎng)規(guī)劃的接口服務(wù)調(diào)用； ⑷啟動網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)； (5)確定網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)在計算中遵循的規(guī)定； (6)以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)進行計算時，確定約束； (7)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)獲得最優(yōu)解； ⑶操作者對所述網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)果進行人為干預(yù)校正； ⑶操作者對于人為干預(yù)校正的結(jié)果滿意后，將結(jié)果寫入電網(wǎng)仿真平臺中； (10)啟動優(yōu)化潮流子系統(tǒng)，優(yōu)化潮流子系統(tǒng)通過電網(wǎng)仿真平臺的接口獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)； (11)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算前確定約束； (12)在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)中以內(nèi)點法展開優(yōu)化潮流計算； (13)優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算完畢后導(dǎo)出結(jié)果，將結(jié)果發(fā)至電網(wǎng)仿真平臺； (M)由操作人員對發(fā)至電網(wǎng)仿真平臺的導(dǎo)出結(jié)果進行人工干預(yù)校正； (15)操作人員對于人為干預(yù)后校正的結(jié)果滿意后，將其存入電網(wǎng)仿真平臺的數(shù)據(jù)庫，并建檔以備查閱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟⑵中的規(guī)劃約束如下: ①負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束； ②發(fā)電總?cè)萘考s束； ③投資線路和變壓器數(shù)量約束； ④總投資費用約束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟⑶的調(diào)用包括: ①獲得和返回廠站名稱； ②獲得和返回線路/變壓器參數(shù)； ③獲得和返回開關(guān)狀態(tài)； ④獲得和返回發(fā)電機及調(diào)相機的有功和無功； ⑤獲得和返回變壓器檔位； ⑥獲得和返回電容電抗器的投切狀態(tài)； ⑦獲得和返回靜止型無功補償器的電容/電抗值； ⑧獲得和返回串聯(lián)補償器電容/電抗值； ⑨獲得和返回靜止同步補償器電容/電抗值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟⑷獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括:①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； ②初始潮流斷面； ③負(fù)荷分布及每個負(fù)荷最大值約束； ④發(fā)電總?cè)萘考s束； ⑤投資線路和變壓器數(shù)量約束； ⑥總投資費用約束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟(5)中遵循的規(guī)定包括: ①使用最短路徑算法，它可以有效地實現(xiàn)全局最優(yōu)； ②只為失電負(fù)荷尋找供電路徑； ③將優(yōu)化技術(shù)與啟發(fā)式規(guī)則相結(jié)合； ④將受影響組視為一個負(fù)荷，所有與其它組聯(lián)絡(luò)的開關(guān)作為恢復(fù)供電的候選開關(guān)，識別所有可能的開關(guān)或配電網(wǎng)；首先考慮遙控開關(guān)，并只用遙控開關(guān)尋求解決方案，如果單獨使用遙控開關(guān)不能完全恢復(fù)供電或減輕過負(fù)荷，就需考慮所有開關(guān)； ⑤將受影響的失電負(fù)荷按優(yōu)先級排序，低級別的負(fù)荷可斷開；確保先合上一個開關(guān)，再打開一個開關(guān)，下一個將要合上的開關(guān)應(yīng)產(chǎn)生最小的環(huán)流； ⑥所得方案經(jīng)過保護校驗程序的檢查。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟(6)中的約束包括: ①基爾霍夫電流定律及基爾霍夫電壓定律； ②配電網(wǎng)的輻射及配電網(wǎng)的電壓降落； ③元件備用容量； ④恢復(fù)最大可能負(fù)荷； ⑤最小的功率損失； ⑥最少的倒閘操作； ⑦遙控開關(guān)應(yīng)首先考慮； ⑧倒閘操作的順序； ⑨保護的考慮； ⑩與其他配電自動功能的配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟⑴中獲得最優(yōu)解包括: ①選擇合理的發(fā)電廠； ②變電站容量與位置； ③線路型號和路由； ④主要的運行方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟(1Φ中獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括: ①電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； ②節(jié)點電壓上下限；③串聯(lián)補償器容量； ④靜止同步補償器容量； ⑤靜止型無功補償器容量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟(11)中的約束包括: ①線路和變壓器的容量上限； ②變壓器檔位的上下限； ③發(fā)電機及調(diào)相機的有無功出力的上下限； ④節(jié)點電壓的上下限； ⑤無功補償設(shè)備、串聯(lián)補償器、靜止同步補償器和靜止型無功補償器上下限。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，其特征在于:所述步驟(13)中的導(dǎo)出結(jié)果包括: ①確定變壓器檔位的最佳位置； ②確定發(fā)電機、調(diào)相機、靜止型無功補償器和靜止同步補償器的最佳無功注入數(shù)據(jù)； ③確定全部串補電容的最佳數(shù)據(jù)； ④確定全部電容電抗 器的投切狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和優(yōu)化潮流仿真計算構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃的方法，該方法包括步驟有由電網(wǎng)仿真平臺中的數(shù)字仿真模塊計算出電力系統(tǒng)潮流；由操作者設(shè)置未來電網(wǎng)約束；增加用于電網(wǎng)規(guī)劃的接口服務(wù)調(diào)用；網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)；確定網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)在計算中遵循的規(guī)定；確定計算約束；網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)子系統(tǒng)獲得最優(yōu)解；對網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)果進行人為干預(yù)校正；結(jié)果寫入電網(wǎng)仿真平臺；優(yōu)化潮流子系統(tǒng)獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)；在優(yōu)化潮流子系統(tǒng)計算前確定約束；展開優(yōu)化潮流計算；導(dǎo)出結(jié)果并發(fā)至電網(wǎng)仿真平臺；對導(dǎo)出結(jié)果進行人工干預(yù)校正；將干預(yù)校正后的結(jié)果存入電網(wǎng)仿真平臺。本發(fā)明大幅度提高了電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)運行方式的工作效率，創(chuàng)造了便捷高效的電網(wǎng)規(guī)劃工作過程。
文檔編號H02J3/00GK103199521SQ201310052160
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者魏珍, 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 申請人:天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司