一种基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于免疫算法的多级电磁环网优化 解环方法。
【背景技术】
[0002] 2013年秋，1000 kV皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程（以下简称"淮 沪特高压"）建成投产，形成皖北电源中心向沪、苏、浙负荷中心输送电能的最高电压等级新 通道，显著提高了皖电送出能力。与此同时在淮沪特高压投产初期，1000 kV电网与500kV电 网将采取合环运行的方式，在特高压沿线形成了 1000/500/220kV三级电磁环网。高低压电 磁环网是电网发展过程中一种过渡阶段的网络结构，在提高电网断面输电能力方面发挥了 重要作用。然而在电磁环网中，高一级电压线路开断引起的功率转移会加重低压线路的输 送能力，甚至超过了其输送能力，从而扩大事故范围。而且，该运行方式一般存在短路电流 大、潮流分布及安全保护装置复杂、调度运行管理困难等问题。因此，避免和消除严重影响 电网安全稳定的不同电压等级之间的电磁环网，实现电网分层分区运行，对电网安全稳定 运行起到非常重要的作用，是电网发展的必然趋势。而且，《电力系统安全稳定导则》要求， 随着网架结构的逐步完善，电网将逐步解开电磁环网，实现分层分区运行。
[0003] 近年来，随着电网规模的不断扩大，国内外对电磁环网的解环原则以及解环方案 评估方法做了大量研宄。但这些解环方法存在以下问题：（1)多指标综合评价问题：孤立 计算并逐个比较各评判指标，缺乏整体性和科学性；主成分分析法的计算过程繁琐；层次 分析法依据专家经验确定权重，受到专家知识的制约，具有极大的主观性和偶然性；（2)根 据解环原则，由运行人员制定初始解环方案，没有建立完善的理论体系，缺乏通用性和理论 性。因此，如何自动生成解环方案，并行自动计算各解环方案的评价指标，科学智能地判断 选择出最优解环方案，是需要深入探讨和研宄的重要课题。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于免疫算法的多级电磁环网优 化解环方法，采用多目标免疫算法进行优化问题求解，通过相对目标占优策略解决多目标 综合评价问题，以启发式随机组合方式自动生成初始分区方案，并行计算各评价指标，综合 评价分区方案，筛选得到电磁环网最优解环策略。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] 本发明提供一种基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，所述方法包括以下 步骤：
[0007] 确定多级电磁环网优化解环目标函数；
[0008] 确定多级电磁环网优化解环约束条件；
[0009] 对多级电磁环网优化解环进行求解。
[0010] 以提高输电能力、降低网络有功损耗、提高线路和变压器运行状态评价指标作为 电磁环网优化解环目标，多级电磁环网优化解环目标函数包括最大化输电能力目标函数、 最小化网络有功损耗目标函数以及最大化线路和变压器运行状态评价指标目标函数。
[0011] 最大化输电能力目标函数表示为：
[0012]
【主权项】
1. 一种基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于：所述方法包括以下 步骤： 确定多级电磁环网优化解环目标函数； 确定多级电磁环网优化解环约束条件； 对多级电磁环网优化解环进行求解。
2. 根据权利要求1所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 以提高输电能力、降低网络有功损耗、提高线路和变压器运行状态评价指标作为电磁环网 优化解环目标，多级电磁环网优化解环目标函数包括最大化输电能力目标函数、最小化网 络有功损耗目标函数以及最大化线路和变压器运行状态评价指标目标函数。
3. 根据权利要求2所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 最大化输电能力目标函数表示I·
其中，&为系统所能供应的负荷，用于表示输电能力；Pm为负荷节点i的有功出力； ΔPm为负荷节点i的有功出力增量；ND为负荷节点个数。
4. 根据权利要求2所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 最小化网络有功损耗目标函数表示为：
其中，Plt5st为系统有功网损；P μ为负荷节点i的有功出力；Pw为发电机节点j的有功 出力；为发电机节点j的有功出力增量；Ne为发电机节点个数。
5. 根据权利要求2所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 最大化线路和变压器运行状态评价指标目标函数表示为：
其中，^为线路和变压器运行状态评价指标；φ_、φ_分别为1000、500、 220kV线路集合；Au_、分别为1000、500、220kV线路运行状态指标权重； ΦΤ1_、ΦΤ5〇〇分别为l〇〇〇、5〇〇kV变压器集合；λ Τ1_、λΤ5。。分别为1000、500kV变压器运行 状态指标权重；a U为第m条线路运行状态评价指标，α Tn为第η台变压器运行状态评价指 标，α ini和α τη分别表不为：
其中，Ita为线路m的负载率，γ 为线路m的负载率阈值，I Tns变压器η的越限率，γ Tn 为变压器η的越限率阈值，和β 为大于1的正实数。
6. 根据权利要求1所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 多级电磁环网优化解环约束条件包括N-1-1静态安全约束、短路电流约束、有功平衡约束 和变量约束。
7. 根据权利要求6所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 所述N-1-1静态安全约束表示为：
其中，Pta为线路m的传输功率，P ^^和P ^iax分别为P 的下限值和上限值；S Tn为变压 器η的传输功率，Stain和S τ_分别为S τη的下限值和上限值；N # N τ分别为线路数和变压 器数。
8. 根据权利要求6所述的基于免疫算法的多级电磁环网优化解环方法，其特征在于： 所述短路电流约束表示为：
其中，Iselk为网络节点k的单相短路电流，I sc;lkma!^ I sc;lk的上限；I sc;3k为网络节点k的 三相短路电流，Ise3kmax为I se3k的上限；Nn为网络节点数，网络节点包括负荷节点、变压器节 点和线路节点。