[发明专利]基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化方法

摘要

本发明公开了基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化方法，属于电力系统优化运行领域，包括：电网公司从数据库中获取相关基础数据；电网公司构建月度发输电一体化检修优化的数学模型；构建并求解松弛月度发输电一体化检修优化模型；构建并求解基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化模型；检修计划优化完成；电网公司向电厂反馈发电机组检修计划，电厂和电网公司分别安排发电机组和输电线路检修。本方法可用于解决大规模月度发输电一体化检修计划优化问题，在保证最优性的基础上大大加快了计算速度，在实际工程中具有良好的应用前景。

主权项

1.一种基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1）建立由目标函数和约束条件构成的月度发输电一体化检修优化模型:1-1）从数据库中获取相关基础数据；所需的基础数据包括检修设备相关数据、月度负荷预测数据、电网拓扑数据及优化参数数据；1-2）根据获取的基础数据构建月度发输电一体化检修优化模型,该模型由目标函数和约束条件组成，具体包括：1-2-1）构建月度发输电一体化检修优化模型的目标函数如下：min{Σi=1NgΣt=1T+1Wi,tgXi,t+Σj=1NlΣt=1T+1Wj,tgYj,t}---(1)]]>式(1)中，N_g为申报下月检修的发电机组数量，N_l为申报下月检修的输电线路数量，T为下月总天数，U_i为检修机组i检修所需时间；X_i,t表征机组i从t时刻开始检修的0-1变量，若检修机组i在下月的第α日开始检修，并持续U_i时间，则X_i,α＝1，其余时段为0；W_i,t为检修机组i的检修意愿函数，表示检修机组i在第t日开始检修的检修意愿；U_j为检修线路j检修所需时间；Y_j,t表征线路j从t时刻开始检修的0-1变量，若检修线路j在下月的第β日开始检修，并持续U_j时间，则Y_j,β＝1，其余时段为0；W_j,t为检修线路j的检修意愿函数，表示检修线路j在第t日开始检修的检修意愿；机组i的检修意愿函数W_i,t的具体表达式如下：Wi,t=Lei≤t≤liH1≤t<eili<t≤TMt=T+1---(2)]]>式（2）中，[e_i,l_i]为机组i的检修意愿区间；检修意愿函数W_i,t为分段函数：在次月检修意愿区间[e_i,l_i]内取值L，L为一很小的常数，在次月检修意愿区间外取值H，H为一极大的常数，在次月最后虚拟增加了一天，相对应的检修意愿函数W_i,T+1取值M，M为一较大的常数；当发电机组从虚拟天开始检修，则视为该发电机组在次月无法安排检修，需要延伸至未来月安排检修；其中，H＞＞M＞＞L，保证了发电机组安排检修时尽可能满足检修意愿，若无法满足则延伸至未来月安排检修；同理，输电线路j的检修意愿函数W_j,t的具体表达式如下：Wj,t=Lej≤t≤ljH1≤t<ejlj<t≤TMt=T+1---(3)]]>式（3）中，[e_j,l_j]为线路j的检修意愿区间；检修意愿函数W_j,t为分段函数：在检修意愿区间[e_j,l_j]内取值L，L为一很小的常数，在次月检修意愿区间外取值H，H为一极大的常数，在次月最后虚拟增加了一天，相对应的检修意愿函数W_j,T+1取值M，M为一较大的常数；当输电线路从虚拟天开始检修，则视为该输电线路在次月无法安排检修，需要延伸至未来月安排检修；其中，H＞＞M＞＞L，保证了输电线路安排检修时尽可能满足检修意愿，若无法满足则延伸至未来月安排检修；1-2-2）构建月度发输电一体化检修优化模型的约束条件,包括检修申报约束条件、机组出力上下限约束条件、节点功率平衡约束条件、系统备用约束条件、支路直流潮流约束条件、线路传输极限约束条件及开始检修状态整数性约束条件，分别说明如下：1-2-2-1）检修申报约束条件：对所有申报检修的机组，需满足：Σt=1T+1Xi,t=1,i=1,K,Ng]]>对所有申报检修的线路，需满足：Σt=1T+1Yj,t=1,j=1,K,Nl]]>1-2-2-2）机组出力上下限约束条件：0≤Pi,t≤(1-Στ=t-Ui+1tXi,τ)Gi,max,i=1,K,N1;t=1,K,T]]>上式中，N₁为发电机组总数，G_i,max为发电机组i最大容量；1-2-2-3）节点功率平衡约束条件：K*F=A*P-B*LK为节点支路关联矩阵，F为线路有功潮流向量，A为节点机组关联矩阵，P为机组出力有功向量，B为节点负荷关联矩阵，L为节点负荷有功向量；1-2-2-4）系统备用约束条件：Σi=1N1(1-Στ=t-Ui+1tXi,τ)Gi,max≥Dt(1+R),t=1,K,T]]>D_t为t时刻的负荷，R为正备用率；1-2-2-5）支路直流潮流约束条件：|Fj,t-(θa,t-θb,t)/xab|≤CΣτ=t-Uj+1tYj,τ,j=1,K,N2,t=1,K,T]]>其中，N₂为输电线路总数，F_j,t为线路j在t时刻的有功潮流，θ_a,t为节点a时段t的相角，x_ab为支路电抗，C为一个很大的常数；1-2-2-6）线路传输极限约束条件：|Fj,t|≤Fj,max(1-Στ=t-Uj+1tYj,τ)j=1,K,N2,t=1,K,T]]>F_j,max为线路j的传输容量极限；1-2-2-7）开始检修状态整数性约束条件：X_i,t∈{0,1},i＝1,2,...,N_g;t＝1,...,T+1Y_j,t∈{0,1},j＝1,K,N_l;t＝1,K,T+12）求解该模型的优化算法；2-1）将月度发输电一体化检修优化模型中的整数变量X_i,t和Y_j,t进行松弛，即令X_i,t和Y_j,t可以取[0,1]内的任何值，构建松弛月度发输电一体化检修优化模型；2-2）采用线性规划求解器求解步骤2-1）中构建的松弛月度发输电一体化检修优化模型，得到松弛模型的最优解为和2-3）根据步骤2-2）得到的松弛模型的最优解和构造诱导函数；定义表示机组i在t时刻的检修状态变量Xi,t‾=Στ=t-Ui+1tXi,τ′]]>若为1，则表示该机组处于检修状态；若为0，则表示该机组处于不检修的状态；定义表示机组i在t时刻开始检修意愿大小的变量为Xi,t‾‾=Στ=tt+Ui-1Xi,τ‾Ui]]>越大，表示机组i越倾向于在t时刻开始检修；因此，机组i的诱导函数定义如下：Wi,t‾=L-Xi,t‾‾ei≤t≤liH1≤t<eili<t≤TMt=T+1]]>机组i的诱导函数在检修意愿区间[e_i,l_i]内取值为在次月检修意愿区间外取值H，在次月最后也虚拟增加了一天，相对应的诱导函数取值M；同理，对于检修线路，引入变量表示线路j在t时刻的检修状态；则，Yj,t‾=Στ=t-Uj+1tYj,τ′]]>若为1，则表示该线路处于检修状态，若为0，则表示该线路处于不检修的状态；变量表示线路j在t时刻开始检修意愿大小：Yj,t‾‾=Στ=tt+Uj-1Yj,τ‾Uj]]>越大，线路j越倾向于在t时刻开始检修；因此，线路j的诱导函数定义如下：Wj,t‾=L-Yj,t‾‾ej≤t≤ljH1≤t<ejlj<t≤TMt=T+1]]>线路j的诱导函数在检修意愿区间[e_j,l_j]内取值为在次月检修意愿区间外取值H，为一极大的常数，在次月最后虚拟增加一天，相对应的诱导函数取值M，为较大的常数；2-4）根据步骤2-3）构造的诱导函数，构建基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化模型；该模型由目标函数和约束条件组成：其中，目标函数为：min{Σi=1NgΣt=1T+1Wi,t‾gXi,t+Σj=1NlΣt=1T+1Wj,t‾gYj,t}]]>模型的约束条件与步骤1-2）中构建的月度发输电一体化检修优化模型完全一致；2-5）求解基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化模型；采用混合整数规划求解器求解基于诱导函数的月度发输电一体化检修优化模型，得到月度发电机组和输电线路的检修计划；2-6）根据步骤2-5)得到的检修计划对检修设备进行检修；至此，本发明所提方法实施完毕。