專利名稱：一種基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的差異化規(guī)劃，更具體地涉及到對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行差異化規(guī)劃的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建。
背景技術(shù)：
近年來，極端自然災(zāi)害導(dǎo)致影響電網(wǎng)安全運(yùn)行和正常供電的事件頻繁發(fā)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。由于不同線路所處的地理位置和外界氣象條件等因素的不同，在面臨自然災(zāi)害時(shí)所需要擁有的堅(jiān)強(qiáng)程度也各異。對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，構(gòu)建核心骨干網(wǎng)架，并對(duì)核心骨干網(wǎng)架進(jìn)行加強(qiáng)以增強(qiáng)電網(wǎng)抗擊自然災(zāi)害的能力逐漸受到人們的重視。電網(wǎng)的差異化規(guī)劃就是對(duì)不同線路、不同區(qū)段進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，對(duì)重要線路進(jìn)行改造或提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，形成在重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)能保證重要負(fù)荷持續(xù)供電的最小核心骨干網(wǎng)架。因此，評(píng)估出電網(wǎng)的重要線路和節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)而構(gòu)建電網(wǎng)的核心骨干網(wǎng)架，具有重要的實(shí)際意義。楊文輝等[1]等提出了一種骨干網(wǎng)架的構(gòu)建模型，并運(yùn)用離散粒子群算法(BPSO)進(jìn)行求解，具有重要的啟發(fā)意義。該方法的不足之處在于，沒有考慮節(jié)點(diǎn)失效的情況，計(jì)算時(shí)沒有考慮節(jié)點(diǎn)重要性和線路重要性。而且，原始的離散粒子群算法在進(jìn)行搜索大系統(tǒng)的構(gòu)建方案時(shí)存在收斂速度較慢，效率低等缺點(diǎn)。張靜等[2]引進(jìn)二進(jìn)制量子粒子群算法(BQPSO)對(duì)0-1整數(shù)規(guī)劃尋優(yōu)具有借鑒意義，量子粒子群算法相對(duì)于普通的粒子群算法，具有更好的收斂性和更高的效率。王亮等M將節(jié)點(diǎn)重要度和線路介數(shù)引入到骨干網(wǎng)架重構(gòu)中，作為確定目標(biāo)網(wǎng)架的指標(biāo)。該方法可區(qū)分網(wǎng)架中的節(jié)點(diǎn)和線路的重要性，并在重構(gòu)骨干網(wǎng)架時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)和線路進(jìn)行篩選，對(duì)基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架的搜索具有重要的啟發(fā)意義。文中涉及如下參考文獻(xiàn):[I]楊文輝等.基于電網(wǎng)生存性評(píng)估的關(guān)鍵線路識(shí)別方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31 (7):29-35.
[2]張靜等.基于二進(jìn)制量子粒子群算法的認(rèn)知無線電決策引擎[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2011，32 (2):451-456.
[3]王亮等.綜合考慮節(jié)點(diǎn)重要度和線路介數(shù)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化2010，34(12):29-33.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是探索出一種基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法。本發(fā)明方法綜合考慮了電力系統(tǒng)中線路和節(jié)點(diǎn)的重要性，引用風(fēng)險(xiǎn)理論的知識(shí)，通過計(jì)算線路的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)來獲得線路的重要度，并基于圖論知識(shí)評(píng)估節(jié)點(diǎn)重要度；基于線路和節(jié)點(diǎn)的重要度構(gòu)建核心骨干網(wǎng)架搜索模型，并采用粒子群算法對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行搜索獲得用于構(gòu)建核心骨干網(wǎng)架的線路和節(jié)點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，包括步驟:SI，獲取考慮不確定性的電網(wǎng)系統(tǒng)線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果，所述的線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果為線路退運(yùn)時(shí)潮流狀態(tài)量的模糊值及其對(duì)應(yīng)的隸屬度；S2，基于線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果評(píng)估線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果獲得線路重要度；S3，以線路為邊，以節(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，將線路重要度作為邊權(quán)，采用圖論知識(shí)評(píng)估節(jié)點(diǎn)
重要性，獲得節(jié)點(diǎn)重要度； S4，基于節(jié)點(diǎn)重要度、線路重要度、網(wǎng)架連通性及電源負(fù)荷電量平衡條件，并結(jié)合粒子群算法獲得骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)集合和骨干網(wǎng)架線路集合；S5，基于骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)集合和骨干網(wǎng)架線路集合構(gòu)建電網(wǎng)系統(tǒng)的核心骨干網(wǎng)架。上述基于線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果評(píng)估線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)具體為:獲取線路事故發(fā)生概率；基于線路退運(yùn)時(shí)潮流狀態(tài)量的模糊值對(duì)應(yīng)的隸屬度及潮流狀態(tài)量對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重度獲得對(duì)應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)下的線路事故發(fā)生后果；基于線路事故發(fā)生概率和線路事故發(fā)生后果獲得線路在不同運(yùn)行狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；基于線路在不同運(yùn)行狀態(tài)下的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)獲得線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，即線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。上述基于線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果獲得線路重要度具體為:根據(jù)線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)大小對(duì)線路進(jìn)行分類，并對(duì)各類線路分別賦權(quán)值，所述的權(quán)值即為該類線路的重要度。上述節(jié)點(diǎn)重要度
權(quán)利要求
1.一種基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于，包括步驟: Si，獲取考慮不確定性的電網(wǎng)系統(tǒng)線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果，所述的線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果為線路退運(yùn)時(shí)潮流狀態(tài)量的模糊值及其對(duì)應(yīng)的隸屬度； S2，基于線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果評(píng)估線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果獲得線路重要度； S3，以線路為邊，以節(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，將線路重要度作為邊權(quán)，采用圖論知識(shí)評(píng)估節(jié)點(diǎn)重要性，獲得節(jié)點(diǎn)重要度； S4，基于節(jié)點(diǎn)重要度、線路重要度、網(wǎng)架連通性及電源負(fù)荷電量平衡條件，并結(jié)合粒子群算法獲得骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)集合和骨干網(wǎng)架線路集合； S5，基于骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)集合和骨干網(wǎng)架線路集合構(gòu)建電網(wǎng)系統(tǒng)的核心骨干網(wǎng)架。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的基于線路退運(yùn)模糊潮流結(jié)果評(píng)估線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)具體為: 獲取線路事故發(fā)生概率； 基于線路退運(yùn)時(shí)潮流狀態(tài)量的模糊值對(duì)應(yīng)的隸屬度及潮流狀態(tài)量對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重度獲得對(duì)應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)下的線路事故發(fā)生后果； 基于線路事故發(fā)生概率和線路事故發(fā)生后果獲得線路在不同運(yùn)行狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)； 基于線路在不同運(yùn)行狀態(tài)下的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)獲得線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，即線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的基于線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果獲得線路重要度具體為: 根據(jù)線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)大小對(duì)線路進(jìn)行分類，并對(duì)各類線路分別賦權(quán)值，所述的權(quán)值即為該類線路的重要度。
4.如權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 'Wi=—— ——， 所述的節(jié)點(diǎn)重要度 ^j00- /}其中，D(i，j)為電力系統(tǒng)中以節(jié)點(diǎn)i為起點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)j為終點(diǎn)的最短路徑中各邊的邊權(quán)之和，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j為同一點(diǎn)時(shí)，D(i，j) = O ;m指系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 步驟S4進(jìn)一步包括子步驟: 4-1基于節(jié)點(diǎn)重要度和線路重要度獲得初始骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)，基于線路重要度獲得初始骨干網(wǎng)架線路； 4-2考慮網(wǎng)架連通性、節(jié)點(diǎn)重要度以及電源負(fù)荷電量平衡條件，采用粒子群算法對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中除初始骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)外的剩余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，獲得優(yōu)選骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)，初始骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)和優(yōu)選骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)組成電網(wǎng)系統(tǒng)的骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)集合；考慮網(wǎng)架連通性和線路重要度，采用粒子群算法對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中除初始骨干網(wǎng)架線路外的剩余線路進(jìn)行搜索，獲得優(yōu)選骨干網(wǎng)架線路，初始骨干網(wǎng)架線路和優(yōu)選骨干網(wǎng)架線路組成電網(wǎng)系統(tǒng)的骨干網(wǎng)架線路集入口 ο
6.如權(quán)利要求5所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的初始骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)包括重要電源節(jié)點(diǎn)、重要負(fù)荷節(jié)點(diǎn)及與關(guān)鍵線路相連的節(jié)點(diǎn)，其中，關(guān)鍵線路根據(jù)線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)大小獲得，重要電源節(jié)點(diǎn)和重要負(fù)荷節(jié)點(diǎn)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際情況獲得。
7.如權(quán)利要求5所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的初始骨干網(wǎng)架線路即為根據(jù)線路退運(yùn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)大小所獲得的關(guān)鍵線路。
8.如權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的優(yōu)選骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)和優(yōu)選骨干網(wǎng)架線路的獲得過程具體如下: 針對(duì)節(jié)點(diǎn)和線路分別構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)，基于適應(yīng)度函數(shù)采用粒子群算法分別對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中可控制的節(jié)點(diǎn)和線路進(jìn)行搜索，獲得優(yōu)選骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)和優(yōu)選骨干網(wǎng)架線路；所述的適應(yīng)度函數(shù)基于下述原則構(gòu)建:保證節(jié)點(diǎn)或線路數(shù)目最少，在保證節(jié)點(diǎn)或線路數(shù)目最少的基礎(chǔ)上，保證節(jié)點(diǎn)或線路的重要度之和最大；所述的可控制的節(jié)點(diǎn)為電網(wǎng)系統(tǒng)中除初始骨干網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)外的剩余節(jié)點(diǎn)，所述的可控制的線路為電網(wǎng)系統(tǒng)中除初始骨干網(wǎng)架線路外的剩余線路。
9.如權(quán)利要求8所 述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的針對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的適應(yīng)度函數(shù)如下:
10.如權(quán)利要求8所述的基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，其特征在于: 所述的針對(duì)線路構(gòu)建的適應(yīng)度函數(shù)如下:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電網(wǎng)差異化的核心骨干網(wǎng)架構(gòu)建方法，本發(fā)明方法綜合考慮了電力系統(tǒng)中線路和節(jié)點(diǎn)的重要性，引用風(fēng)險(xiǎn)理論的知識(shí)，通過計(jì)算線路的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)來獲得線路的重要度，并基于圖論知識(shí)評(píng)估節(jié)點(diǎn)重要度；基于線路和節(jié)點(diǎn)的重要度構(gòu)建核心骨干網(wǎng)架搜索模型，并采用粒子群算法對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行搜索獲得用于構(gòu)建核心骨干網(wǎng)架的線路和節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明采用線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估線路重要性，更能從電氣量變化的角度來反應(yīng)線路的重要性；提出了基于模糊隸屬度的線路退運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，充分考慮了電力系統(tǒng)不確定性因素的影響，更符合實(shí)際情況。
文檔編號(hào)H02J3/00GK103151777SQ20131010264
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者張正陵, 李雋 , 羅金山, 劉滌塵, 吳軍, 潘旭東, 王浩磊, 趙一婕 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 武漢大學(xué)