專利名稱：基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)，特別是涉及一種電力系統(tǒng)的解列斷面搜索方法。
背景技術(shù)：
主動(dòng)解列作為應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)崩潰的有力措施之一，已逐漸受到產(chǎn)業(yè)界及學(xué)術(shù)界的認(rèn)可及重視。最優(yōu)主動(dòng)解列斷面選擇問題是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，尋找使得解列后各孤立子系統(tǒng)能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行且整體切機(jī)、切負(fù)荷盡可能少的解列斷面。因該策略對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行，減少系統(tǒng)解列之后的切機(jī)切負(fù)荷量而具有重要意義，而受到眾多研究人員的關(guān)注。目前求解最優(yōu)解列斷面的方法從所采用的主要方法的不同大致可以分為三類:I)基于圖論的解列斷面搜索參考文獻(xiàn)[1]-[4]提出了一種基于有序二元決策圖(Ordered Binary DecisionDiagram,OBDD)的三階段大電網(wǎng)解列策略，具有比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ)，但尚需解決計(jì)算量相對(duì)比較大的問題。參考文獻(xiàn)[5]提出了基于鄰接邊搜索的啟發(fā)式方法，該方法雖設(shè)計(jì)了平衡分割問題的連通約束的顯式表示方法，但并未實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)求解策略。參考文獻(xiàn)[6]提出了結(jié)合譜算法(Spectral Method)和多級(jí)kernel K-Means方法的主動(dòng)解列策略；該方法計(jì)算過程簡(jiǎn)單、速度快，但難以保證特定的同調(diào)機(jī)群一定在同一子系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[7]，[8]則利用pMETIS圖分割軟件包將簡(jiǎn)化的電力系統(tǒng)分成多個(gè)孤立的子系統(tǒng)，再經(jīng)合并操作及恢復(fù)操作得到相應(yīng)的解列方案。其實(shí)參考文獻(xiàn)[6]_[8]的方法在將圖分割成k個(gè)子圖之后并非每個(gè)子圖都是連通子圖，均需要通過人為再組合而得到連通子圖，因此不可避免地降低了其圖分解結(jié)果的最優(yōu)性。參考文獻(xiàn)[9]基于圖論方法把系統(tǒng)分解為“搜索+調(diào)整”相互獨(dú)立的兩個(gè)階段，進(jìn)行相繼求解，從而減小了系統(tǒng)求解的復(fù)雜性及計(jì)算量，而可以求解實(shí)際大系統(tǒng)；但其完全割裂了原問題各個(gè)部分之間的耦合，其結(jié)果只能是近似解。2)基于慢同調(diào)理論的解列策略參考文獻(xiàn)[10]，[11]的策略是首先利用“慢同調(diào)”理論中的廣義特征值及特征向量的計(jì)算而識(shí)別出潛在的機(jī)組振蕩模式信息，進(jìn)而通過振蕩模式相對(duì)于各節(jié)點(diǎn)的靈敏度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組，而尋找到弱聯(lián)接節(jié)點(diǎn)集合，并進(jìn)而得到最佳的解列界面。文[12]提出了一種結(jié)合慢同調(diào)理論和圖論搜索方法的改進(jìn)方法。該方法基本上還是基于窮舉的搜索思路，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模及結(jié)構(gòu)比較大且復(fù)雜時(shí)，其計(jì)算量還是偏大?；诼{(diào)理論的解列策略的共同缺點(diǎn)是因需計(jì)算特征值及特征向量而使得計(jì)算量過大。3)其他方法參考文獻(xiàn)[13]首先根據(jù)調(diào)度情況和失穩(wěn)模式將電力系統(tǒng)分成失穩(wěn)區(qū)和剩余區(qū)，然后通過調(diào)整這兩部分區(qū)域邊界上的負(fù)荷使各個(gè)獨(dú)立區(qū)域滿足功率平衡要求。參考文獻(xiàn)利用潮流追蹤算法實(shí)現(xiàn)非發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的初始分配，然后通過在初始斷面附近依據(jù)失配功率最小的原則進(jìn)行負(fù)荷節(jié)點(diǎn)歸屬的調(diào)整得到凈交換功率最小的解列斷面。參考文獻(xiàn)[15]提出一種代數(shù)方法和圖論相結(jié)合的電力系統(tǒng)多線路開斷情況下電力子系統(tǒng)檢測(cè)策略。該方法具有很強(qiáng)的理論支撐，雖只是針對(duì)一般的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子系統(tǒng)的檢測(cè)，若與其它主動(dòng)解列搜索方法相結(jié)合，有望加速其搜索速度。參考文獻(xiàn):[I]SUN Kai，ZHENG Dazhong, LU Qiang.Splitting strategies for islandingoperation of large-scale power systems using OBDD-based methods[J].1EEEtransactions on power systems，2003，18(2):912-923.
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發(fā)明內(nèi)容
基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，基于圖背包理論(Connected Graph constrained Knapsack Problem, CGKP)將完整主動(dòng)解列模型轉(zhuǎn)化為主從問題；主問題為圖的最優(yōu)平衡分割問題，采用CGKP技術(shù)進(jìn)行求解；從問題為基于最優(yōu)潮流問題的調(diào)度問題，采用OPF技術(shù)進(jìn)行求解；主從問題之間通過節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的調(diào)節(jié)量實(shí)現(xiàn)耦合。通過主從問題之間的交替迭代，而獲得更優(yōu)的解列方案。本發(fā)明提出一種基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，基于主從問題交替迭代優(yōu)化，所述電力系統(tǒng)包含有s個(gè)同調(diào)機(jī)群且分解為s個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，該方法包括以下步驟:步驟一、G為原電力系 統(tǒng)圖模型，G'為根據(jù)各孤島最優(yōu)潮流計(jì)算結(jié)果而調(diào)整相應(yīng)原系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)之后得到的新電力系統(tǒng)圖模型，j為迭代處理參數(shù)，i為電力系統(tǒng)中同調(diào)機(jī)群順序，初始化操作，令G' =G, i=l,j=0,設(shè)定迭代處理次數(shù)限制為N ;步驟二、進(jìn)行所述迭代處理，具體包括:利用CGKP算法求解對(duì)應(yīng)G'的主問題得到包含第i個(gè)同調(diào)機(jī)群的對(duì)應(yīng)孤島Si以及原系統(tǒng)除Si以外的剩余孤島S,,的最優(yōu)潮流模
型，
權(quán)利要求
1.一種基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，基于主從問題交替迭代優(yōu)化，所述電力系統(tǒng)包含有S個(gè)同調(diào)機(jī)群且分解為s個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、G為原電力系統(tǒng)圖模型，G'為根據(jù)各孤島最優(yōu)潮流計(jì)算結(jié)果而調(diào)整相應(yīng)原系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)之后得到的新電力系統(tǒng)圖模型，j為迭代處理參數(shù)，i為電力系統(tǒng)中同調(diào)機(jī)群順序，初始化操作，令G' =G, il,jO,設(shè)定迭代處理次數(shù)限制為N ; 步驟二、進(jìn)行所述迭代處理，具體包括:利用CGKP算法求解對(duì)應(yīng)G'的主問題得到包含第i個(gè)同調(diào)機(jī)群的對(duì)應(yīng)孤島Si以及原系統(tǒng)除Si以外的剩余孤島S',的最優(yōu)潮流模型，S' i表示為
2.按權(quán)利要求1所述的基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，其特征在于，所述主問題的數(shù)學(xué)模型表示為公式(I)
3.按權(quán)利要求1所述的基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，其特征在于，所述從問題為各個(gè)子系統(tǒng)基于最優(yōu)潮流的控制調(diào)節(jié)問題，表示為公式(2)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于主從問題交替優(yōu)化的電力系統(tǒng)解列斷面搜索方法，基于圖背包理論(Connected Graph constrained Knapsack Problem，CGKP)將完整主動(dòng)解列模型轉(zhuǎn)化為主從問題；主問題為圖的最優(yōu)平衡分割問題，采用CGKP技術(shù)進(jìn)行求解；從問題為基于最優(yōu)潮流問題的調(diào)度問題，采用OPF技術(shù)進(jìn)行求解；主從問題之間通過節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的調(diào)節(jié)量實(shí)現(xiàn)耦合。通過主從問題之間的交替迭代，而獲得更優(yōu)的解列方案；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出了基于主從問題交替求解電力系統(tǒng)最優(yōu)主動(dòng)解列斷面的新策略，同時(shí)也使得解列方案更接近于完整模型的最優(yōu)解，從而保證解列后有更多的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)供電。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103093037SQ20121058982
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者林濟(jì)鏗, 馬新, 邵廣惠, 徐興偉, 侯凱元, 岳涵, 夏德明, 王鋼, 賈偉, 李澤宇, 劉家慶, 王克非, 吳遠(yuǎn)志, 周瑩 申請(qǐng)人:東北電網(wǎng)有限公司