基于确定性二层规划模型的输电网规划方法

摘要

本发明涉及一种基于确定性二层规划模型的输电网规划方法，规划模型将电网投资成本作为经济性目标，将系统在正常和单故障运行条件下的切负荷总和作为可靠性目标。下层目标为可靠性目标，下层约束为系统正常运行约束和单故障条件下的运行约束；上层目标以经济性目标为主，下层的可靠性目标以罚函数方式加入其中，上层约束为待架线路数目约束。采用改进小生境遗传算法和原始－对偶内点法相结合的混合算法对模型进行求解，利用小生境遗传算法处理上层规划的整数变量，进行全局寻优；对下层规划采用原始－对偶内点算法进行快速求解，提高算法速度和收敛性。本发明将可靠性问题以约束加入到经济性规划中，实现了规划方案在高可靠性条件下的经济性最优。

主权项

1.一种基于确定性二层规划模型的输电网规划方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立输电网二层规划模型；建模时，将输电网投资成本最小作为经济性目标，将输电系统在基本运行条件下和单故障运行条件下的系统切负荷最小作为可靠性目标；下层目标为可靠性目标，下层约束为系统正常运行和单故障运行条件下的运行约束，即潮流等式约束、线路容量约束、发电节点出力约束、负荷节点约束；上层目标以经济目标为主，下层的可靠性目标以罚函数方式加入到上层目标中，上层约束为系统中待架线路数目约束；2)将上层决策向量设定为待架线路数目的整数向量，通过均匀随机选取的方法确定上层的输电规划网络试验解，在随机选择过程中随机数的选择必须满足上层约束；3)对试验解进行连通性校验，对存在孤岛和独立小网的不连通网络进行随机连通性修正，使随机产生的规划网络满足连通性条件；4)取待架线路数目、待架线路长度及单位待架线路成本的乘积为上层中的经济性目标；5)设下层决策向量为发电节点出力、负荷节点切负荷量，设下层状态向量为节点相角，利用原始-对偶内点法求解系统在正常运行条件下的系统切负荷量，以及系统在单故障运行条件下的系统切负荷量总和，将上述系统正常切负荷量及系统单故障切负荷量总和相加，得到下层可靠性目标；6)将下层可靠性目标以罚函数方式加入到上层目标中，与步骤4)中的上层经济性目标相加，得到上层目标值并将其作为个体目标值；7)任意选择比个体目标值大一个数量级的值减去个体目标值得到个体适应值；8)采用小生境遗传算法和原始-对偶内点法组合的混合算法，对输电网二层规划模型进行迭代求解：首先，按照步骤2)和步骤3)随机产生10N个试验解，组成遗传算法的原始种群，其中N为种群个体数目；然后按照步骤4)、5)、6)得到原始种群的个体目标值，按照个体目标值由小到大选择前N个个体组成初始种群；对初始种群执行选择、交叉、逆转、变异、补算操作，产生优化种群；按照步骤4)、5)、6)计算优化种群的个体目标值，按照步骤7)计算优化种群的个体适应值；利用小生境技术对优化种群的个体适应值进行调整，按照选择适应值由大到小选择前N个个体组成下一代初始种群，再次执行选择、交叉、逆转、变异、补算操作，产生优化种群；依次重复，直到满足最大迭代次数为止；最后输出输电网二层规划模型的最优解。