一种电力系统主动解列断面的实用化快速搜索方法_2

文档序号:8543809阅读:来源:国知局
不考虑拓扑连通约束的情况下加入约束条件X1+X2+…+x,=s-i(i= 1,2,…,S-1),通过目标寻优将不考虑拓扑约束的优化解进行连通性校验,后续可将校验环 节扩展至静态、暂态稳定性校验,当不考虑拓扑约束的优化解未通过校验时,有W下两种情 形之一:一是,返回寻优过程再将次优解依次送入校验环节,直至得到满足校验约束的最优 解;二是,返回寻优过程再将次优解依次送入校验环节,当返回寻优过程后,寻优过程未能 继续改善当前分区结果,则维持当前分区结果为最优解,并退出寻优校验循环。
[002引步骤=中,在校验时,根据多层图分割理论利用粗化过程中节点聚合信息构造最 小化校验子图的具体步骤包括;创建一个空容器用来存放需要参加连通性校验的节点,同 时将所有节点的可添加标志符置1 ;正向的深度优先捜索,即W变动节点为起点发起一次 深度优先捜索,从叶节点一直寻找到根节点,将过程中捜索到节点的可添加标志符置0;逆 向的广度优先捜索,即由根节点开始发起一次广度优先捜索,将可添加标志符为1的节点 放入容器中,同时,停止捜索标志位为1的节点的子节点;对可添加标志符为0的节点递归 采用广度优先捜索,直至捜索到标志位为1的子节点;至此,通过上述步骤纳入容器中的的 聚合节点构成一张最小化校验子图。
[0029] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0030] 本发明W多层图分割理论为基础框架,通过粗化、分区和还原优化=个阶段完成 电力系统主动解列断面的捜索,适宜于进行大型图的平衡分割。通过"寻优-校验"的捜索 策略进行边界的还原优化,避免了含复杂逻辑约束的0-1规划问题的求解,方法具备更好 的可靠性和扩展性。在图的粗化过程有效存储节点的聚合信息,并利用该信息构造一个用 于连通性校验的最小化校验子图,与边界有关的拓扑关系并不受影响,但节点规模可大大 降低,实现了子分区连通性的快速判断校验。
【附图说明】
[0031] 图1为多层图分割理论示意图;
[0032] 图2为基于寻优-校验过程的求解策略流程图;
[0033] 图3为粗化过程的节点聚合信息图;
[0034] 图4(a)为从新英格兰测试系统为例的、含校验子图A的解列断面优化说明图;
[0035] 图4(b)为W新英格兰测试系统为例的、含校验子图B的解列断面优化说明图;
[0036] 图5为W新英格兰系统为例的、含校验子图A构造过程的粗化阶段节点聚合信息 图;
[0037] 图6为W新英格兰系统为例的、含校验子图B构造过程的粗化阶段节点聚合信息 图。
【具体实施方式】
[003引下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述,所描述的具体 实施例仅对本发明进行解释说明,并不用W限制本发明。
[0039] 对于电网的解列控制而言,电网运行场景变得更加复杂与多变,传统基于预想场 景设定系统解列点的方式可能愈来愈不合时宜。本发明W多层图分割理论(如图1所示) 为框架,结合图论和电力系统的自身特点,通过粗化、初始分区和还原优化=步实现电力系 统主动解列断面的快速捜索。在还原优化阶段,可构造一个完整的考虑连通性约束的边界 优化模型,实质上是一个包含多个逻辑约束的0-1规划问题。对该问题的直接求解是可行 的,通过调用商业软件(例如GAMS的油b计算软件包)直接求解的求解时间约在几个到几 百ms之间,其计算速度是可W接受的。但考虑边界优化问题的实际特点,本发明中是采用 实用的快速求解策略替代上述的0-1规划问题的求解,即采用基于寻优-校验过程的求解 策略获取优化解来改善分区的不平衡度,从而进一步提高了捜索效率。
[0040] 本发明提出的一种电力系统主动解列断面的实用化快速捜索方法,过程如下:
[0041] 步骤一、对原始图G。进行粗化,即对原始图G。的点或边进行合并,得到粗化过程图 Gi,对粗化过程图Gi的点或边进行合并,得到粗化过程图G2,W此类推,重复该步骤直至得 到最终简化图G。,该最终简化图G。要求包含少量节点W便于利用现有分区方法巧-6]进行 简单分区,一般控制在20节点W下,本实施例最终简化图G。包括2个节点,如图5所示;在 上述自原始图G。至最终简化图G。的粗化过程中同时完成一个高效的节点聚合信息结构的 存储,即在每一个聚合节点的对象生成过程中完成关联结构的构建,父辈及子辈的指针应 有效存储在各节点对象中,W便在访问子辈、父辈时可直接通过内存寻址完成。
[0042] 步骤二、对步骤一得到的最终简化图G。进行初始分割,得到初始解列断面;
[0043] 步骤S、将最终简化图G。还原到粗化过程图0。_1,自粗化过程图Gw还原到粗化过 程图G"_2,依次类推,直至还原得到原始图G。,并在每一步还原过程中通过基于寻优-校验过 程的求解策略获取优化解来改善分区的不平衡度;在校验时,根据多层图分割理论利用粗 化过程中节点聚合信息构造最小化校验子图,从而提高校验效率。
[0044] 图2给出了该基于寻优-校验的求解策略的具体流程,包括两个过程;策略寻优过 程和校验过程。假设规划问题具有S个变量,则寻优过程可分为S个子问题,在不考虑拓扑 连通约束的情况下加入约束条件X1+X2+…+x,=s-i(i= 1,2,…,S-1),意味着该子问题仅 允许i个节点交换。通过目标寻优将不考虑拓扑约束的优化解(待校验的结果)进行连通 性、甚至包括静态、暂态稳定性等校验,未通过校验时返回寻优过程再将次优解依次送入校 验环节,直至得到满足校验约束的最优解,若返回寻优过程后,寻优过程未能继续改善当前 分区结果,则维持当前分区结果为最优解,并退出寻优校验循环。
[0045] 该基于寻优-校验的求解策略有W下几个特点:
[0046] 1)在寻优过程中,不含拓扑约束的各子问题计算简单,变量规模较为有限;同时, 因为节点权重往往具备足够的多样性,一般不需要交换大量节点来改善优化解。通常完成 i《4的子问题即可得到最优解或者相当接近最优解的结果。而且该方法各子问题之间互 相并行,可采用并行技术加快计算。
[0047] 2)在还原优化阶段,连通拓扑约束是强制约束,是潮流收敛、电网稳定的基础,保 证拓扑连通性是一个可行解的必要条件,即便是目标值的改进做出让步。
[0048] 3)为提高本捜索策略的稳定性和可靠性,对捜索流程进行良好的控制,可设置"预 筛选"及"控制"过程,在"预筛选"时存放当前通过校验的最优解,如果待校验子问题的最 优解未能优于目前最优解,则直接忽略校验。此外,还可W扩展定制一些简单的筛选逻辑, 提前中止某些无效解的校验,例如部分交换节点通过调整后直接变为孤立节点等可W快速 识别的情况。控制模块是指如果在线环境对计算时间有严格要求,则可设置最大等待时间 (或迭代次数),当计算时间(迭代步数)超过设定值时,终止各进程,比较输出最优可行 解。
[0049] 从上述说明可W看出通过该基于寻优-校验的求解策略可W在实际中有效地求 解具有复杂约束的0-1规划问题,与基于优化算法的技术相比,该基于寻优-校验的求解 策略在取得理想结果的同时不必顾忌收敛性问题,对计算时间、流程可W进行良好的控制, 除完成连通性校验外,便于与电力系统安全稳定分析中的其他校验模块,例如潮流、静暂态 分析等进行衔接,具有良好的可扩展性。同时本发明要求连通性的校验必须具有较高的效 率,因此,本发明中是根据多层图分割理论利用粗化过程中节点聚合信息构造最小化校验 子图,用来提高校验过程的效率。
[0化0] 连通性校验的主要任务是对归为不同分区的节点分别进行拓扑,W保证归在同一 分区内的所有节点构成一个连通图。从捜索量上来看,每次校验捜索的范围是图中的所有 节点,对于节点规模较大的网络,W该种形式进行校验显然是不合适的。考虑到该问题的具 体特点,由于优化过程仅仅是边界节点,除此之外,其余节点的拓扑关系并没有受到影响, 因此可W考虑利用粗化过程中形成的聚合节点来替代分散的各个节点参与拓扑捜索,聚合 节点本身是一个连通子图,W此为代表参与拓扑捜索忽略了其内部节点间的拓扑关系,可 大大减少了节点数量,因而提高捜索的效率。
[0051] 图3说明了根据多层图分割理论利用粗化过程中节点聚合信息构造最
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