计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化

构建抗灾型骨干网架并对其进行差异化加固,可以保障极端灾害下电网安全运行和重要负荷供电。在此背景下,提出一种计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化模型。该模型定量评估了电网中节点和线路的拓扑和运行重要度,并提出基于核主元分析的综合评估方法。在满足投资限制的基础上,以最大化网架生存性、抗毁性和系统可恢复性为目标对抗灾型骨干网架进行优化。然后,采用嵌入图论修复策略和档案学习策略的改进全面学习粒子群优化算法求解优化模型,以扩大可行解空间。最后,某区域电网仿真算例验证了该模型的有效性。     

考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化规划

为减少台风等极端自然灾害对电力系统造成的破坏和损失，提出一种考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化方法。首先，针对横跨多个台风灾害区域的输电网提出灾前差异化加固指标、灾时抗毁能力指标以及灾后恢复能力指标来评价骨干网架的全阶段抗灾性能，并运用场景分析法处理台风路径的随机性。在此基础上，构建全阶段抗灾型骨干网架优化规划模型来最大化骨干网架抗灾性能综合指标，并提出一种两阶段等效转换方法将其转换为两阶段优化规划模型，以降低模型求解难度。然后，提出基于图论修复策略和遗传算法的改进非支配排序遗传算法的两阶段求解算法对所提模型进行求解。最后，以广东某区域输电网进行算例分析，验证了该文所提全阶段抗灾型骨干网架规划方法的有效性和优势。     

极端天气下保底电网骨干网架优化及弹性提升方法

为进一步提高极端天气情况下电力系统重要负荷供电可靠性，提出了一种在极端天气下保底电网骨干网架优化及弹性提升的方法。该方法首先对极端灾害天气下电力系统进行弹性评估，然后通过蚁群算法建立电力系统正常状况下保底电网骨干网架，再引入恢复指标优化故障状态下保底电网骨干网架，最后对相关算例进行解析，深入分析电力系统弹性的提升措施。研究结果表明：所提保底电网骨干网架优化方法能够优化重要负荷和机组的复电路径，简化复电过程，进而提高复电效率和成功率。基于该方法的复电时间仅需105min，相比其他方案该方法的复电成功率大约提高15%。该研究结果对电网建设研究有一定参考意义。     

城市电网骨干网架优化的数学模型与算法

针对城市电网规划的骨干网架优化问题,重点研究了基于整数遗传算法的城市网架的规划模型的建立,采用改进的整数遗传算法,基于供用电节点矩阵的线路路径的自动识别方法和配电网络中功率、电压等约束的自动计算方法,实现了城市电网骨干网架的优化。算例优化表明,该文方法实用性,适用性均较强,可以快速有效地得到网架结构规划全局最优解。     

考虑分区最小骨干网架的抗灾型输电网规划

针对传统的输电网规划未计及抗灾能力,使得在灾害情况下,电网大面积停电问题,根据抗灾型输电网划要求,建立了满足刚性负荷持续、可靠供电的抗灾型输电网规划模型。该模型引入了分区最小骨干网架,能够保证刚性负荷持续、可靠的供电的前提下,减少差异化输电线路投资。将模型应用于IEEE18节点系统,并从投资用、灾害下二次建设费用、灾害下刚性负荷供电量以及灾害下输电容量等方面分析了模型用于输电网规划抗灾的正确性和有效性。为进一步研究输电网抗灾能力打下了基础。     

综合考虑负荷供应量和线路重要性的骨干网架构建

骨干网架的构建是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的首要条件。引入电网最大负荷供应能力反映网架线路的重要性,在综合考虑了网架负荷供应量和线路重要性的基础上提出了一种新的骨干网架搜索模型,并采用改进的生物地理学算法进行网架搜索,引入混合迁移算子、混沌变异策略、排重操作以及"贪婪"策略增强算法的搜索能力,并与常用优化算法中的粒子群算法、遗传算法以及传统的生物地理学算法进行了对比。仿真算例结果表明,本文所提方法正确有效,搜索到的骨干网架方案满足差异化规划要求,采用的改进生物地理学算法具有较高的搜索效率。     

基于系统生存性的骨干网架搜索方法

构建骨干网架,是差异化规划电网以提高其抵抗自然灾害能力的关键手段。基于系统生存性理论并考虑风机出力不确定性的影响,提出一种可以平衡以线路与节点数量之和为代表的经济性和系统综合生存能力的骨干网架构建方法。文章采用改进的生物地理学优化算法搜索骨干网架,通过改进算法迁移模型,引入随机扰动算子和基于最小生成树理论的连通性修复策略以提高算法收敛速度和精度,并与传统的生物地理学算法、遗传算法、二进制粒子群算法对比分析。算例结果表明,该方法能够快速搜索出综合经济性和生存性最优且满足连通性约束及系统安全运行条件的骨干网架,且最优骨干网架会限制风电出力比例以提高系统生存性。     

考虑网架覆盖率与分散度的网架重构优化

大停电后的网架重构过程中需要选择合理的恢复路径,尽快建立系统的骨干网架。提出了网架覆盖率和网架分散度指标,分别用于衡量骨干网架对系统原网络的覆盖程度以及重构过程中出现过长支路的风险,并综合恢复时间和线路充电电容等因素,建立了网架重构优化模型,利用简化模型寻找最优目标节点,采用改进的交叉粒子群算法优化目标节点恢复顺序,进而得到网架重构最优方案,其中考虑了非电源目标节点的同步恢复机制,提高重构效率。最后,以IEEE30节点系统算例验证了所提的网架重构方法的有效性。     

一种城市防风抗灾保底电网的多目标规划方法

为保障重要电力用户供电安全,提高电网防风抗灾能力,需要对城市保底电网进行规划。提出一种城市防风抗灾保底电网多目标规划模型。该模型以满足重要电力用户供电可靠性为前提,以重要电力用户的供电电源及其相应供电线路的选取为决策变量,以保底电网规模最小和优先纳入电缆线路为联合优化目标。计算过程采用差分进化算法求取全局Pareto前沿最优解集,生成多个备选方案;采用广度优先的搜索算法检验及构建完整网架。分别以简化构建的电网和广东某市中心城区的实际电网为算例进行分析计算,验证所提出模型的合理性和有效性。     

基于生物地理学优化算法的核心骨干网架搜索方法研究

构建核心骨干网架,是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的重要手段。在构建生存性指标体系的基础上,提出了一种线路和节点数最少、生存性综合指标最大的核心骨干网架构建方法,以电网安全运行和网络连通性为约束条件,采用生物地理学优化算法搜索最优骨干网架方案,并与粒子群算法、蚁群算法、遗传算法的搜索结果进行对比分析。算例结果表明所提方法准确有效,且在收敛速度和收敛精度方面有明显的优势。     

计及气象灾害因素的电网规划方法

针对电网规划中提高电网抗灾能力和维持合理造价间的矛盾,引入差异化的决策变量,对应差异化的抗灾能力和造价,建立了计及气象灾害因素的多目标电网规划模型,给出了基于蒙特卡罗仿真和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ的求解方法。通过Graver-6系统算例证明了在规划过程中考虑气象灾害因素的必要性,所提方法能求得兼顾经济性与可靠性的规划方案,适用于灾害频发环境下的电网规划。     

Constructing core backbone network based on survivability of power grid

Constructing core backbone network is beneficial to strengthen the construction of grid structure, raise the ability of withstanding natural disasters, as well as realize power grid’s differentiation planning reasonably and scientifically. Based on the index system of survivability, a method of constructing core backbone network with the target of the smallest line total length and the largest integrated survivability index is put forward with constraint conditions of network connectivity and power grid safe operation. The cosine migration model, the premature judgment mechanism, and the mutative scale of mutation strategy by Chaos and Cauchy optimization are introduced into the improved biogeography-based optimization algorithm (BBO) to search for the optimal solution of the core backbone network. Comparison with the traditional BBO algorithm, particle swarm optimization (PSO), binary ant colony algorithm (BACA), genetic algorithm (GA) shows that the proposed method is accurate and effective, and it has advantages in fast convergence speed and high convergence precision.     

考虑韧性提升的输电网灾前预防检修多目标多阶段优化

极端气象灾害易使输电网发生大面积故障。输电网设备的健康程度影响着输电网抵御极端气象灾害物理层面的能力。为进一步提升输电网抗灾能力,减轻经济损失,从输电网韧性提升的角度出发,对输电网灾前预防检修策略进行研究。首先提出将灾害风险抵御力作为输电网灾时韧性评价指标,同时针对极端灾害的时空特性,采用场景分析法来计算韧性指标。根据输电网灾前预防检修的韧性提升、检修风险、经济性的要求,提出输电网灾前预防检修多目标多阶段优化模型,并采用NSGA-II算法与数学规划求解器结合的方法求解。采用IEEE RTS-79算例对优化模型的有效性进行了仿真验证,算例结果表明,文章所提优化模型能得出明显的Pareto前沿以及最优折衷解,以此得到最优灾前预防检修计划,在提升灾时韧性的同时控制灾前预防检修的风险与费用,从而帮助电网运行人员做出科学决策,具有较好的应用价值。     

城市电网网架结构与分区方式的两层多目标联合规划

提出城市电网网架结构与分区方式的联合规划方法。首先提出城市电网分区方法,进而构建联合规划的数学模型,并使用多目标遗传算法求解。设定模型求解的前提条件,将两层规划模型的求解转化为相应的单层多目标优化问题的求解。针对联合编码策略所引起的孤岛问题提出连通网架形成方法。通过适应度计算、精英保存、分层进化等环节的设计,使多目标遗传算法在求解单层多目标优化问题过程中逐渐形成接近分层多目标优化问题有效解集的一组解。对实际系统的应用结果表明该文方法直接、有效。     

基于模糊综合评判和综合赋权的抗灾型配电网骨干网架规划

根据抗灾型配电网的特点和差异化规划的理念,建立了计及电网安全性、灾况供电可靠性、特级负荷覆盖率、差异化成本和差异化效益的抗灾型中压配电网骨干网架评判模型,提出了一种基于模糊理论、综合赋权和成本效益分析法的抗灾型配电网骨干网架改造决策方法。该方法在选取影响电网抗灾性能的主要因素的基础上,通过高斯隶属函数建立了模糊评判矩阵。同时,利用改进层次分析法(IAHP)和熵权法确定了主客观统一的综合权重,并由模糊综合评判法进行了各配电线路的重要性排序,然后由成本效益分析法确定了最优骨干网架。最后,将该方法应用于南方某地区配电网抗灾骨干网架改造方案决策分析中,案例分析结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于离散多目标蜻蜓算法和改进FCM的风电协调输电网扩展规划研究

针对风电并网协调输电网扩展规划问题,提出一种基于离散多目标蜻蜓算法和改进FCM的风电协调输电网扩展规划方案。首先以投资建设成本、网损成本和弃风量为指标构建多目标风电协调输电网扩展规划模型。设计加权多核改进FCM算法,有效模拟风电空间分布多维运行时空特性。其次,提出柔性N-1安全校验策略,筛选出隶属度较低、出力和负荷较大的极端场景。设计离散多目标蜻蜓算法,提高算法多目标优化问题求解精度。最后,采用离散多目标蜻蜓算法对风电协调输电网扩展规划模型进行求解,提出最优规划方案确定策略。仿真实验证明了所提方法的有效性。     

改进仿电磁学算法在多目标电网规划中的应用

提出基于仿电磁学(electromagnetism-like mechanism,ELM)算法的高容错性多目标电网规划方法。为提升算法的性能,引入被动聚集思想对基本模型的全局寻优能力进行了改善。采用自适应权重、自适应变异和精英策略等措施来改善仿电磁学算法的收敛性。针对电源规划、变电站布点和负荷需求均已知的电网规划,将反映电网经济性和可靠性指标的多目标函数转化为求电网规划最小耗费的单目标模型。对一个18节点系统进行了十进制编码,计算结果证明了该算法能有效地解决电网规划这类含离散变量的大规模组合优化问题和提高规划方案的综合满意度。通过与遗传算法、基本ELM的仿真对比,改进的ELM模型在寻优效率和容错性方面具有明显优势。     

考虑GIS信息的城市配电系统网格化动态投资策略优化

配电网分区规划能够实现配电网规划由大到小、由繁到简,独立的网格规划能避免配电网集中规划计算量过大的问题。基于配电网网格划分结果,提出一种考虑地理信息系统(geographic information system, GIS)信息的城市配电网格动态投资策略。首先,建立基于Matlab-OpenDSS的配电网投资仿真方法,其中Matlab生成配电网投资策略,OpenDSS搭建配电网格物理模型,并通过计算相应的投资指标校验投资策略的可行性。其次,明确配电网规划投资的目标函数及其周期数。然后,采用NSGA-Ⅱ算法优化求解出兼顾配电网规划方案多目标需求的各周期最优投资策略,下一周期的投资依托于上一周期的最优投资方案进行测算,从而使配电网动态投资更加符合配电网实际投资与建设流程。所提方法将多个规划评估指标加入目标函数,可提升投资策略的经济性、可行性;同时,利用动态规划将总的投资周期分成多个短期过程,更契合投资规划需求。最后,以某城市配电网格作为算例系统验证了所提方法的可行性。