lt; 'S&·
[0044] 支路潮流约束：1.?卜(4 + %)八
[0045] 式中：S、f1、g1、d1分别为节点支路关联矩阵、支路有功功率列向量、发电机有功出 力列向量、负荷列向量；g为常规发电机有功出力上限列向量为支路ij新建线路数上 限； < 为支路ij的有功潮流，《；；为支路ij原有线路数，为支路ij新增线路数，为支 路ij单条线路输电容量。
[0046]N-1安全约束包括任一设备故障情况下所述的功率平衡约束、支路潮流约束、发电 机出力约束和支路新建线路数量约束。
[0047] 规划模块（4)进行扩展规划时，以投资成本1C、维护成本MC、运行成本0C和缺电 成本LSC的总和最小为规划目标，并受安全约束条件的约束，得到输电网各支路新增线路 的数量。
[0048] 一种使用所述的经济性与安全性协调的输电网规划平台进行输电网规划的应用， 包括以下步骤：
[0049]SO 1，根据已有输电网，搭建经济性与安全性协调的输电网规划平台；
[0050]S02,设定输电网安全指标，并通过输入模块（2)向从分析模块（3)输送输电网安 全指标、输电网的负荷数据、发电设备数据和输电设备数据；
[0051]S03,规划模块（4)利用分析模块（3)计算投资成本1C、维护成本MC、运行成本0C 和缺电成本LSC，并进行安全约束条件判断，采用改进小生境遗传算法，得到输电网各支路 新增线路的数量；
[0052]S04,输出模块（5)输出规划结果。
[0053] 如图2所示，步骤S03具体包括以下步骤：
[0054] 1)随机产生10 ·ρ〇ρ_??ΖΘ个个体，并利用深度优先搜索算法对所有个体进行连通 性校验；
[0055] 2)判断通过连通性校验的个体数是否大于p〇p_siZe，若满足连通性要求的个体 数大于p〇P_size，则对个体适应值从小到大进行排序，并选择前pop_size个个体作为迭代 初始种群，否则返回步骤1);
[0056] 3)对初始种群执行4轮联赛选择机制，并采取精英保留策略，保留m个精英个体；
[0057] 4)确定自适应交叉概率p。，从交配池中随机选择p。·pop_size个个体；判断随机 选择的个体是否相同，若不同则执行交叉操作，若相同则执行逆转操作，进而产生新的子代 个体；若子代个体优于母代，则保留子代个体，反之则保留母代个体；
[0058] 5)确定自适应变异概率pm，从交配池中随机选择口"1 ·pop_size个个体进行变异； 若变异后的子代个体优于母代，则保留子代个体并转到步骤6)继续执行，反之则保留母代 个体；
[0059] 6)计算当前种群中所有个体的适应度值，执行小生境淘汰运算，调整各个体的适 应度；
[0060] 7)判断迭代是否满足收敛条件或达到最大迭代次数，若满足则输出最优个体及其 相应的适应度值，反之则转到步骤3)并进入下一次迭代。
[0061] 使用改进的小生境遗传算法进行扩展规划，克服了传统遗传算法随着迭代进行群 体多样性减弱且易收敛于局部最优解的缺陷，也有效改善小生境遗传算法的局部寻优能 力，提高了算法的寻优效率和速度。
[0062] 将所述的输电网规划平台应用在如图3所示的输电网原有网架基础上，进行电网 规划，该系统的节点数据和支路数据分别如表1和表2所示。对如图3所示的输电网采用两 种方法进行扩展规划，第一种方法为仅考虑经济性的输电网规划，即在改进小生境遗传算 法中，目标函数为投资成本1C、维护成本MC、运行成本0C的总和最小，其余与第二种方法相 同；第二种方法为本发明的考虑经济性安全性协调的规划方法。规划结果如表3所示。表 3中规划方案一栏列出两种规划模型下的具体新增线路方案，如表中4-9(2)表示在原有网 架线路的基础上，在节点4与节点9之间新增2条输电线路。
[0063]表1某输电系统节点数据[0064]
[0066] 其中：一表示该节点不是发电节点。
[0067] 表2某输电系统支路数据
[0068]
[0070] 表3输电网规划方案结果
[0071]
[0072] 通过两个规划方案的对比，可知考虑经济性的输电网规划平台得到的规划方案更 多注重的是经济性方面，因而其网架新增线路数仅为8条，且年投资成本为3695万元。但 第一种方案由于过于注重减少投资成本，仅考虑经济性因素而在一定程度上忽略了安全性 因素，导致其缺电成本要比本发明考虑经济性安全性协调的输电网规划方案高出1675万 元。而本发明考虑经济性安全性协调的输电网规划方案虽然年投资成本比考虑经济性的输 电网规划平台得到的规划方案的年投资成本高，但由于该方案在规划阶段综合考虑了安全 性及经济性因素，因而考虑经济性安全性协调的输电网规划方案在增加一定投资成本的前 提下减少了缺电成本，并且该规划方案在增加一定投资成本的情况下进一步控制了规划方 案的阻塞情况。因而，本发明的考虑经济性安全性协调的输电网规划方案与仅考虑经济性 的输电网规划相比，虽然在规划阶段增加了一定投资，但规划方案的年综合成本相比减少 了 1040万元。
[0073]综上可知，本发明的输电网规划平台可以有效地对输电网进行考虑经济性安全性 协调的扩展规划。
【主权项】
1. 一种经济性与安全性协调的输电网规划平台，其特征在于，包括依次连接的数据库 模块（1)、输入模块（2)、分析模块（3)、规划模块（4)和输出模块（5)，所述的输入模块（2) 存储输电网安全指标，从数据库（1)模块获取输电网的负荷数据、发电设备数据和输电设 备数据，并将所述的指标和数据输送给分析模块（3)，所述的分析模块（3)计算输电网的投 资成本、维护成本、运行成本和缺电成本，并输送给规划模块（4)，所述的规划模块（4)采用 小生境遗传算法，对输电网进行安全性与经济性协调的扩展规划计算，所述的输出模块（5) 输出规划结果信息。2. 根据权利要求1所述的一种经济性与安全性协调的输电网规划平台，其特征在于， 所述的分析模块（3)包括投资成本计算子模块（31)、维护成本计算子模块（32)、运行成本 计算子模块（33)、缺电成本计算子模块（34)和输电网安全约束子模块（35)，所述的投资成 本计算子模块（31)计算输电网的投资成本1C，所述的维护成本计算子模块（32)计算输电 网的维护成本MC，所述的运行成本计算子模块（33)计算输电网的运行成本0C，所述的缺电 成本计算子模块（34)计算输电网的缺电成本LSC，所述的输电网安全约束子模块（35)对输 电网进行安全约束，所述的安全约束条件包括功率平衡约束、支路潮流约束、发电机出力约 束、支路新建线路数量约束和N-I安全约束。3. 根据权利要求2所述的一种经济性与安全性协调的输电网规划平台，其特征在于， 各所述的成本计算式如下：式中：k(r，η)为资金收回系数，Cl]为支路ij新建单条线路的投资成本，n u为支路ij 新增线路数，Ω +表示可新增线路的支路集合；ndOT1_为电网中元件设备集合，λ i为第i个 元件每年平均故障次数，< 为第i个元件每次平均维修费用；(；和Pe分别为煤价系数和电 价系数，s为总的负荷水平级数，T1为负荷水平级1的负荷持续时间，R ^为线路ij的电阻， ng为系统所有的发电机数目，贫L为在系统负荷水平级1下，考虑线路潮流约束时第i台发 电机的发电成本，为在系统负荷水平级1下，不考虑线路潮流约束时第i台发电机的发 电成本；Ω u和P l k分别为在负荷水平级1下系统出现故障状态的集合及出现故障状态k 的概率；A为节点i间接断电损失与直接断电损失的比例；PSIC 1为缺电损失评价率；I欠 为负荷水平级1下，出现故障状态k时节点i的切负荷量。4. 根据权利要求2所述的一种经济性与安全性协调的输电网规划平台，其特征在于， 各所述的约束条件具体为： 功率平衡约束：发电机出力约束：支路新建线路数量约束：支路潮流约束：式中：S、f1、g1、d1分别为节点支路关联矩阵、支路有功功率列向量、发电机有功出力列 向量、负荷列向量；i.为常规发电机有功出力上限列向量；&为支路ij新建线路数上限； 为支路ij的有功潮流，< 为支路ij原有线路数，Iil j为支路ij新增线路数，为支 路ij单条线路输电容量，所述的N-I安全约束包括任一设备故障情况下所述的功率平衡约 束、支路潮流约束、发电机出力约束和支路新建线路数量约束。5. 根据权利要求2所述的一种经济性与安全性协调的输电网规划平台，其特征在于， 所述的规划模块（4)进行扩展规划时，以投资成本1C、维护成本MC、运行成本OC和缺电成 本LSC的总和最小为规划目标，并受安全约束条件的约束，得到输电网各支路新增线路的 数量。6. -种使用权利要求5所述的经济性与安全性协调的输电网规划平台进行输电网规 划的应用，其特征在于，包括以下步骤： SO1，根据已有输电网，搭建经济性与安全性协调的输电网规划平台； 502, 设定输电网安全指标，并通过输入模块（2)向从分析模块（3)输送输电网安全指 标、输电网的负荷数据、发电设备数据和输电设备数据； 503, 规划模块（4)利用分析模块（3)计算投资成本1C、维护成本MC、运行成本OC和缺 电成本LSC，并进行安全约束条件判断，采用小生境遗传算法，得到输电网各支路新增线路 的数量； 504, 输出模块（5)输出规划结果信息。
【专利摘要】本发明涉及一种经济性与安全性协调的输电网规划平台及应用，所述的平台包括依次连接的数据库模块(1)、输入模块(2)、分析模块(3)、规划模块(4)和输出模块(5)，输入模块(2)存储输电网安全指标，从数据库(1)模块获取输电网的负荷数据、发电设备数据和输电设备数据，并将所述的指标和数据输送给分析模块(3)，分析模块(3)计算输电网的投资成本、维护成本、运行成本和缺电成本，并输送给规划模块(4)，规划模块(4)采用改进小生境遗传算法，对输电网进行安全性与经济性协调的扩展规划分析，输出模块(5)输出规划结果信息。与现有技术相比，使用本发明规划的输电网具有综合成本低、经济效益高的优点。
【IPC分类】H02J3/00
【公开号】CN105356465
【申请号】CN201510917161
【发明人】严太山, 程浩忠, 张立波, 孙腾飞, 柳璐, 周勤勇, 贺海磊
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 上海交通大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月10日