[发明专利]计及元件综合重要度和网络抗毁性的骨干网架搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及元件综合重要度和网络抗毁性的骨干网架搜索方法，属于电网骨干网架构建和电网重构计算领域。

背景技术

随着输电网的大规模和多区域互联建设，电网对大范围停电事故的抵御能力逐步增强。但自然界中存在不可避免的极端天气和自然灾害，这些均会对电力设施带来不同程度的破坏以及造成不可抵御的大面积停电事故，进而造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。为了提高电网抵御停电事故能力以及有助于大停电后的供电恢复和重构，多采用在电网中构建骨干网架。为了找到一种最优的电网骨干网架的搜索方法，国内外专家学者展开了相关研究。现有骨干网架搜索方法主要是基本图论法和基于图论的人工智能方法。虽然这类方法能对电网骨架进行搜索，但这类方法没有全面的考虑到元件、线路和节点等电网各环节的重要度，在搜索电网骨干网架时存在不精确、不实用、不全面等问题，如：将元件重要性指标作为构成目标函数元素之一，但它们仅从结构方面评估元件重要度，没有考虑元件的其它属性；利用成本效益法选择重要支路，构建骨干网架，其支路重要度评价指标是从骨干网架的功能出发进行构建，不能反应支路对整个网络的重要程度。因此，到目前为止没有一种能综合考虑元件、线路和节点并同时考虑网络抗毁性的骨干网架搜索方法出现。

烟花算法作为一种新型的群智能优化算法，由北京大学谭营教授于2010年提出，主要由爆炸算子、变异操作、映射规则和选择策略组成，由于其不弱于PSO的寻优效果得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种计及元件综合重要度和网络抗毁性的骨干网架搜索方法。

本发明的技术方案是，计及元件综合重要度和网络抗毁性的骨干网架搜索方法，包括在传统电气介数的基础上，引入经济因子，构建评价支路重要度指标；根据节点邻居信息以及集聚系数构建评价节点重要度指标；基于支路和节点重要度指标，并引入网络整体抗毁性指标，构建考虑元件重要度和网络抗毁性的骨干网架数学模型；基于引导烟花算法对所述模型的实施步骤。

本发明在传统电气介数的基础上，引进了表征发电机和负荷的社会属性的经济因子改进电气介数，设计了一种用于衡量线路重要度的评估指标的计算方法；将线路重要度作为边权重计算节点加权度，在考虑邻接节点间的紧密程度的基础上，基于加权度和集聚系数设计了一种用于衡量节点重要度的评估指标的计算方法；在考虑元件重要度的同时，引入网络抗毁性，设计了基于元件重要度和网络抗毁性的骨干网架搜索模型，该模型在保证纳入重要程度高的元件的同时，还能使骨干网架具有较好的抗毁性；采用搜索能力强、收敛速度快、收敛精度高的引导烟花算法搜索骨干网架。

所述评价支路重要度指标的构建方法如下：

式中：I^ij(l)为在“发电–负荷”节点对(i,j)间加上单位注入电流元后在线路l上引起的电流；W_i、W_j分别是考虑经济因子后发电机节点i和负荷节点j的综合权重；ε_i、ε_j分别是发电机节点i和负荷节点j的经济因子；ω_i是发电机节点i的权重，取发电机的实际出力或额定值；ω_j是负荷节点j的权重，取负荷实际值或峰值；N_G、N_L分别是系统发电机和负荷节点数。

在所述构建方法中，式(1)是支路的重要度指标计算公式；式(2)、(3)分别用于计算发电机节点和负荷节点的综合权重，值得注意的是，本发明采用的是趋同化函数进行求解，以正确反应两者作用的综合结果。

所述基于节点邻居信息以及集聚系数的评价节点重要度指标构建方法如下：

式中：D_W(i)表示节点i的加权度；R_i表示节点i所连支路集；Γ_i表示节点i的邻居节点集合；N_B为网络节点数；e_i表示节点i与其任意两个邻居节点之间所形成的三角形的个数；k_i为节点i相邻节点数。

在所述构建方法中，式(4)为节点重要度计算公式，式(5)为节点i加权度计算公式，式(6)为节点i与其邻居节点加权度之和计算公式，式(7)为节点i的集聚系数计算公式，式(8)为节点i的邻接节点间紧密程度计算公式。