基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法。該方法立足于差異化規劃基本原則和需求，用全壽命周期內的新增成本和減損效益對其經濟性和可靠性進行量化，建立了多目標差異化規劃優化模型，根據Pareto支配關系制定尋優準則，以效益成本比最大為目標從Pareto解集中選擇最優的差異化規劃方案。將新近發展起來的和聲搜索算法應用于模型的求解，引入混沌映射、動態參數設置、改進的音高調整策略以及和聲尋優信息共享機制使其能夠解決0-1規劃問題，并提高其搜索性能。本方法能夠綜合考慮經濟性和可靠性，實現電網的多目標差異化規劃，對構建核心骨干網架、建設堅強電網具有重要的指導意義。
【專利說明】基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力系統多目標差異化規劃方法，尤其是涉及一種基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法。
【背景技術】
[0002]近年來，極端自然災害導致影響電網安全運行和正常供電的事件頻繁發生，造成巨大的經濟損失和嚴重的社會影響，以“普遍提高，重點加強”為原則的差異化規劃設計逐漸用于電網的規劃和改造。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，在面臨自然災害時所需要擁有的堅強程度也各異。電網的差異化規劃就是對不同線路、不同區段進行差異化設計，形成在重大自然災害發生時能保證重要負荷持續供電的最小核心骨干網架。
[0003]常規的電網規劃一般主要考慮規劃方案的經濟性和可靠性目標，而目前國內外對電網差異化規劃的研究主要集中在理論研究和抗災型電網的規劃設計上。徐國新等在期刊《電力系統自動化》2010，4，(33):17-21發表的《抗災型電網規劃模式與模型》分析了抗災型電網在建模問題上的特殊性，指出災害情況下電網結構由差異化線路組成，并考慮擴建投資與重要線路差異化投資的綜合最優，建立了抗災型電網規劃的高效數學模型。該方法的不足之處在于只考慮了經濟性目標，對規劃電網的可靠性未進行量化。
[0004]黎燦兵等在期刊《電力系統自動化》2009,24 (33)發表的《電網差異化規劃新方法》分析了差異化規劃的指導原則，建議推廣應用特級負荷概念，提出“特級網絡”概念，使提高設計和建設 標準的網絡最小化，同時分析了差異化規劃的優化模型和求解方法，提出了完整的差異化規劃流程。該方法的不足之處在于忽視了規劃方案構建時的運行和維護成本，對差異化規劃方案系統性和長期性考慮不足。
[0005]考慮到差異化規劃后電網的特殊性，常規電網規劃方法對電網差異化規劃并不完全適用。差異化規劃設計逐漸用于指導電網規劃和改造，迫切需要在已有的研究成果的基礎上從全壽命周期的角度，探索出一種充分協調經濟性與可靠性的電網多目標差異化規劃方法。
【發明內容】
[0006]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
[0007]一種基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法，其特征在于，基于一個多目標電網差異化規劃模型，該多目標電網差異化規劃模型包括目標函數和約束條件；具體是:
[0008]定義多目標電網差異化規劃模型基于以下公式:
[0009]η獄./;(?) =/i? =其中，
pLCC {a)
【權利要求】
1.一種基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法，其特征在于，基于一個多目標電網差異化規劃模型，該多目標電網差異化規劃模型包括目標函數和約束條件；具體是: 定義多目標電網差異化規劃模型基于以下公式:
max./: (a) =IR= ((:))其中，
3 rnaxA - FjR ~ ^DB +Fm — Y1F浦表不為差異化規劃可罪性最優目標函數；
片 ?n^i = Flcc = Fcl — ~~~~ + F + Fcu + Fcd — ~~-表不為差異化規劃經濟性最優目標
(1 + Z) -1(1 + z) -1函數； 約束條件基于以下規則: 規則一:滿足電網安全運行約束；最終構建的差異化規劃網架要滿足基本的功率平衡約束和不等式約束； 規則二:滿足網絡拓撲連通性約束，網絡拓撲結構配置合理； 相應數學模型表示如下: s.t.Φ ( a ) =1 式一 g(Z) =O 式二 h (Z) ^ O 式三 式中，φ (α )是連通性判斷函數，子圖連通時φ ( α )=1，子圖不連通時φ (α)=0，α為規劃方案；式二和式三分別為電網潮流方程的等式和不等式約束，Z代表線路有功和無功潮流、節點上的有功發電及有功負荷、節點電壓和功角； 改進和聲搜索算法是基于一個多目標差異化規劃尋優準則來進行搜索更新直至得到最優解，該算法涉及的參數有:和聲庫容量、迭代總數、記憶庫內搜索概率最大和最小值、調節概率最大和最小值、慣性權重和學習因子； 然后進行以下步驟的操作: 步驟1，輸入多目標電網差異化規劃模型所需參數以及設定改進和聲搜索算法所涉及的參數，所述模型參數包括差異化線路新增單位成本、差異化線路長度、運行維護系數和處理系數、折舊率、規劃周期、售電電價和發電成本、累計停電時間、重要電源和普通電源的單位重啟費用、重要電源和負荷的保障系數、普通電源和負荷的保障系數、待規劃電網的節點與線路數據和初始潮流數據；算法相關參數包括和聲庫容量、迭代總數、記憶庫內搜索概率最大和最小值、調節概率最大和最小值、慣性權重和學習因子； 步驟2，初始化和聲記憶庫，具體是將和聲庫中的解集首先設置為空，采用混沌映射產生和聲記憶庫中的解向量；進行計算，然后基于約束條件進行判斷: 若滿足約束條件，即由解向量構成的規劃方案滿足Φ ( α )=1，且進行潮流計算后，滿足潮流等式和不等式約束，則進行目標函數值計算，加入和聲記憶庫Pareto解集； 若不滿足約束條件，則重新進行和聲記憶庫初始化，直到達到預定的記憶庫容量HMS為止；此時記憶庫內為初始的Pareto解；步驟3，根據目標函數值，確定局部最優和聲位置與全局最優和聲位置，同時在當前迭代次數下，更新和聲記憶搜索概率HMCR和調節概率PAR ;基于以下公式:
2.根據權利要求1所述的基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法，其特征在于，所述多目標差異化規劃尋優準則基于如下定義:G(f/ ,f2! ,f3/ )為新解的目標函數值，F(f\，f2，f3)為和聲庫中解向量的目標函數值；具體方法是包括以下判斷選擇步驟: 判斷選擇一:若f/ <f1,f2/ >f2，表示解G支配于解F，則解G為非支配解且優于F，用新解G替代F ; 判斷選擇二:若新解G支配于多個和聲庫中的解向量，則用新解替代所有被支配解中目標函數:?3最小的解向量； 判斷選擇三:若f/ > f1； f2' > f2，f3/ > f3，則選擇效益本比大的為較優方案，即解G優于解F ； 判斷選擇四:若出現f/ >f1,f2/ >f2，fV = f3的情況，則根據差異化規劃的原則，選擇新增成本小的為較優方案，即解F優于解G。
3.根據權利要求1所述的基于改進和聲搜索算法的電力系統多目標差異化規劃方法，其特征在于， 所述
【文檔編號】G06Q10/04GK103955864SQ201410147892
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】劉滌塵, 宋春麗, 吳軍, 董飛飛, 王浩磊, 趙一婕, 潘旭東, 柯麗娜 申請人:武漢大學