一种基于自演化过程的电网网架规划方法技术

本发明专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种基于自演化过程的电网网架规划方法，以线路为研究对象，视为自适应主体，以建设成本最小，功率缺额最小以及缺电损失最小为目标函数，建立了多目标规划模型。通过线路主体间的合作，背叛的演化过程，最终生成一种动态模式的系统规划方案，并且与逐步扩展法进行比较，验证了所提出的电网规划方法能够获得更加合理的规划结果，提高了系统运行的稳定性。本发明专利技术有效兼顾系统经济成本和稳定性要求，降低系统因故障造成的停电损失，从而保证电力系统运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自演化过程的电网网架规划方法
本专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种基于自演化过程的电网网架规划方法。
技术介绍
电网规划是根据电力系统的负荷预测以及电源规划对输电系统的主要网架做出发展规划，是电力系统规划的一个重要组成部分。首先电网规划要考虑具体的网络拓扑结构，各待选线路都必须作为独立的决策变量来处理，因此电网规划决策变量的维数较高。其次电网规划应满足的约束条件非常复杂，其中一些约束条件不仅涉及非线性方程，甚至还涉及微分方程。因此电网规划一直是电力系统研究领域的重点和热点。目前，关于电网规划方法的研究已取得了一定成果。张鑫；田春筝；宋云亭等人专利技术了一种基于电网拓扑结构可靠性指标的远期电网规划方法，考虑了网架结构和负荷分布等情况对系统稳定性的影响，综合相关数据对规划方案进行评价，确定最优方案。(专利号201610946759.8)孙东磊；李雪亮；郑志杰等人专利技术了一种考虑电网结构优化的输电网扩展规划方法，优化模型以最小化规划周期内输电网规划投资成本和发电成本之和为目标并包括约束条件，采用混合整数线性规划法对优化模型进行求解，得到最终的考虑电网结构优化的输电网扩展规划方案。(专利号201810880261.5)可以看出，目前对电网规划的数学建模以及优化算法研究较多。然而，建模过程均围绕系统特性建立目标函数及约束条件，这就使得电网规划缺乏灵活性和自组织性。基于此，有鉴于此，本专利技术提供一种自演化过程的电网网架规划方法，描述电网生长过程，为电力系统规划的理论研究和实际建设工作提供参考。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考自演化过程的电网网架规划方法，通过选取电网规划中合适元素作为主体，并面向主体进行建模，描述电网生长过程，以建设成本最小，功率缺额最小以及缺电损失最小为目标函数，建立了多目标规划模型。通过线路主体间的合作，背叛的演化过程，最终生成一种动态模式的系统规划方案，以期为电力系统规划的理论研究和实际建设工作提供参考。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：步骤(1)：在电网规划中过程中，选取线路为主体研究对象，构建主体结构。步骤(2)：依据主体特性，确定主体接收刺激信号的范围I。步骤(3)：确定适应程序τ。适应程序应包括受益、合作、背叛、聚集等等行为。步骤(4)：建立适应性环境ε。在电网规划中，将电源及负荷节点设置为适应性环境。步骤(5)：规定主体的效用函数μ。线路主体依据自身利益的最大化来调整自身特性以求更为合理地适应实时变化的外部环境，最终得到整体网架的规划方案。本专利技术所述步骤(1)中，所有主体结构A构成的集合Λ为适应程序的作用域。通常主体结构展现出可组合的性质，用来表示主体的聚集特性，即：式(1)中，符号″×″是组合的含义。本专利技术所述步骤(2)中，确定的主体接收刺激信号的范围I如下：式(2)中，符号″×″是组合的含义。适应性主体区分各种环境的能力是由其所能接收到的信号或者刺激的范围决定的。设在时刻t，对于主体结构A(t)∈Λ，适应系统的特定环境ε(t)通过产生信号I(t)而作用于主体。对于不同的主体结构A(t)≠A′(t)接收到的信号范围也不相同IA(t)≠IA′(t)。I通常以多信号组合的形式表示。本专利技术所述步骤(3)中，确定的适应性程序如下：对于输电线路主体来说，从连接电源与负荷间进行电力传输的过程中获得收益；若通过多条线路的连接，使得网络特性得到优化，则选定主体进行“合作”行为，反之采取“背叛”行为；若多主体间合作系数较高则进行聚集行为，即多主体聚集为复杂单主体。适应程序对当前主体结构以及环境信息做出响应，输出下一时刻主体结构：τ：I(t)×Λ(t)→Λ(t+1)(3)为不失一般性，将随机过程引入适应程序，即τ在一定范围内的结构上分配概率，并根据概率从中选择，而不是通过I(t)以及Λ(t)决定一个唯一的结构Λ(t+1)。更一般的，设Ψ为Λ上允许的概率分布集合，则有：τ：I×Λ→Ψ表示给每一个对子(I(t)，Λ(t))，分配特定的概率分布Ψ(t+1)∈Ψ。也就是在时刻t+1，主体结构Λ(t+1)根据概率分布Ψ(t+1)＝τ(I(t)，Λ(t))在Λ上随机地取样。本专利技术所述步骤(5)中，规定的效用函数如下：效用函数μ是对每一个结构在给定环境下表现好坏的度量，需要考虑各种不同环境下主体行为的效率，以便适应各种情况。在建立效用函数时，可适当平滑掉在短期因不确定性带来的影响，采取长期平均效用率：其中Λ(τ，t)表示τ在时刻t以及环境ε下的主体结构，με(Λ(τ，t))是对应效用函数值，μτ，ε(T)是τ到时刻T在环境E下的总效用。基于此，还可以对主体行为优化速率进行评价。设μ*τ，ε(T)为T时刻前最大可能效用值，可设计函数c(T)趋于0，若存在μτ，ε(T)/μ*τ，ε(T)＞(1-c(T))则主体满足渐进最优标准速率，并且以不低于c(T)接近0的速率来趋近最优速率。每个独立主体对象依据自身利益的最大化来调整自身特性以求更为合理地适应实时变化的外部环境，其效用函数依据实际情况设置为：式中：miny1(x)和miny2(x)为效用函数；h1为最大负荷持续时间；h2为故障持续时间；Ci(x)为支路建设成本；s为缺电损失评价率；pi为单位长度线路故障概率；di为线路长度；P1i(x)为对应支路功率损耗；P2j(x)为对应节点的功率缺额；P3k(x)为对应支路的故障损失。与现有的技术方案相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术设计的基于自演化过程的电网网架规划方法，以建设成本最小，功率缺额最小以及缺电损失最小为目标函数，建立了依据节点主体以及线路主体的电网规划模型。将非线性多目标规划问题转化为各类对象之间、各个主体之间类似生命活动的适应过程，这就使得抽象的规划过程具体化、统一化。最终生成的系统规划方案是一种动态模式，是下层主体不断适应的结果。对比传统电网规划方法，本专利技术所提出的电网规划方法能够获得更加合理的规划结果，可为电力系统规划的理论研究和实际建设工作提供参考。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于自演化过程的电网网架规划方法算法流程图；图2为本专利技术实施例提供的18节点系统网架结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的网架结构演化过程示意图；图4为本专利技术实施例提供的与逐步扩展法相对比的目标函数变化曲线图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，现结合附图及实施例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术设计的一种基于自演化过程的电网网架规划方法，算法整体流程如图1所示，包括如下步骤：步骤(1)：在电网规划中过程中，选取线路为主体研究对象，构建主体结构。步骤(2)：依据主体特性，确定主体接收刺激信号的范围I。步骤(3)：确定适应程序τ。适应程序应包括受益、合作、背叛、聚集等等行为。步骤(4)：建立适应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自演化过程的电网网架规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤(1)：在电网规划中过程中，选取线路为主体研究对象，构建主体结构。/n步骤(2)：依据主体特性，确定主体接收刺激信号的范围I。/n步骤(3)：确定适应程序τ。适应程序应包括受益、合作、背叛、聚集等等行为。/n步骤(4)：建立适应性环境ε。在电网规划中，将电源及负荷节点设置为适应性环境。/n步骤(5)：规定主体的效用函数μ。线路主体依据自身利益的最大化来调整自身特性以求更为合理地适应实时变化的外部环境，最终得到整体网架的规划方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自演化过程的电网网架规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤(1)：在电网规划中过程中，选取线路为主体研究对象，构建主体结构。
步骤(2)：依据主体特性，确定主体接收刺激信号的范围I。
步骤(3)：确定适应程序τ。适应程序应包括受益、合作、背叛、聚集等等行为。
步骤(4)：建立适应性环境ε。在电网规划中，将电源及负荷节点设置为适应性环境。
步骤(5)：规定主体的效用函数μ。线路主体依据自身利益的最大化来调整自身特性以求更为合理地适应实时变化的外部环境，最终得到整体网架的规划方案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中选定的主体结构特征如下：
所有主体结构A构成的集合Λ为适应程序的作用域。通常主体结构展现出可组合的性质，用来表示主体的聚集特性，即：



式(1)中，符号″×″是组合的含义。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中确定的主体接收刺激信号的范围I如下：
适应性主体区分各种环境的能力是由其所能接收到的信号或者刺激的范围决定的。设在时刻t，对于主体结构A(t)∈Λ，适应系统的特定环境ε(t)通过产生信号I(t)而作用于主体。对于不同的主体结构A(t)≠A′(t)接收到的信号范围也不相同IA(t)≠IA′(t)。I通常以多信号组合的形式表示：



式(2)中，符号″×″是组合的含义。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中确定的适应性程序如下：
对于输电线路主体来说，从连接电源与负荷间进行电力传输的过程中获得收益；若通过多条线路的连接，使得网络特性得到优化，则选定主体进行“合作”行为，反之采取“背叛”行为；若多主体间合作系数较高则进行聚集行为，即多主体聚集为复杂单主体。
适应程序对当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵书强，索璕，马燕峰，刘首文，宋云亭，丁剑，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，国网湖北省电力有限公司，中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13