[发明专利]一种基于混合整数线性规划的弹性保底网架搜索建模方法

说明书

本发明涉及保底网架规划技术领域，具体涉及一种基于混合整数线性规划的弹性保底网架搜索建模方法，具体步骤包括S1：建立以线路电气介数为参考因素的目标函数；S2：建立优化模型的等式约束，以基尔霍夫电流定律为基础建立节点电流等式约束；S3：建立优化模型的不等式约束，包括发电机功率限制约束、线路功率限制约束、经济性约束和连通性约束；S4：求解此混合整数规划模型，得出保底网架搜索结果。采用本发明可有效避免了传统智能算法求解效率低、鲁棒性差和结果不确定性的问题。利用现有的成熟的算法可有效解决该混合整数规划模型，提高了保底网架搜索的速度和准确性。

技术领域

本发明涉及保底网架规划技术领域，具体涉及一种基于混合整数线性规划的弹性保底网架搜索建模方法。

背景技术

近年来，中国电网多次遭受冰冻、台风、地震等极端自然灾害的破坏，造成了一系列损失惨重的大停电事故，电力系统大停电事故得到了越来越密切的关注。大停电事故一般由内部或外部因素造成的故障使电网中某些脆弱线路或重要节点退出运行，引发大范围潮流转移，进而导致连锁故障，最终导致大范围停电事故。因此，有必要搜索电网中关键线路，针对这部分线路所处环境进行差异化设计，提高其抗灾能力，这对于增强电力系统运行稳定性、减小由于自然灾害对电网损害进行抢修、重建的二次投资以及保障电网在严重自然灾害下的安全可靠运行具有重要意义。

保底网架搜索涉及复杂网络理论和大规模电力系统动态研究。有学者基于等值导纳的电力系统小世界特性识别方法基础上提出输电线路“电气介数”的概念，将其用于关键线路识别，这种方法可以反映潮流的实际传输情况，物理背景更符合电力系统实际。保底网架在搜索过程中，必须始终满足系统潮流约束和连通性约束。因此所建立的约束方程的正确性和复杂性直接影响保底网架搜索结果和编程计算复杂程度。

现有的保底网架搜索建模方法中，多考虑系统潮流约束以满足电网安全运行约束条件，建立混合整数非线性规划模型。传统潮流约束，以节点功率表达式为基础，公式如下：

式中，P_i为各节点注入有功功率，Q_i为各节点注入无功功率，U_i、U_j分别为为节点i、j的节点电压，n为系统节点数，G_ij、B_ij分别为连接节点i、j的支路电导和电纳，δ_ij为节点i电压相位角δ_i与节点j电压相位角δ_j之差。

目前还没有一种成熟的算法可以完美地解决混合整数非线性规划问题，在求解混合整数非线性规划问题时，只能采取各种人工智能算法，不断改进，计算结果在每次求解后都有变化。可知，传统保底网架搜索建模方法求解难度大，无论采用何种智能算法都需要多次搜索，速度慢，效率低，不能适应现代电力系统高速、简便的建模要求。因此，如何建立有效快速的保底网架搜索模型对于电力系统稳定运行及灾后重建是一个至关重要的问题。

骨干网架构建问题是一个多变量、非线性、多约束的组合优化问题，近年来对于这类问题的求解大多采用人工智能算法。