考虑分层分区约束的电网规划模型和用于电网规划的免疫遗传算法研究

摘要

随着电网规模的日益壮大，结构亦愈变复杂。500kV网架作为高一级输电网，将逐步取代220kV电网成为系统的主网架，电网稳定运行的基础是合理的电网结构，电网分层分区问题的提出，用来解决地区高低压电磁环网运行、短路电流增大，局部地区负荷集中部分线路将出现正常重载和n-1过载等情况，从构建合理电网结构入手保证电网的安全稳定运行。 现有的分层分区研究都是从运行规划的角度考虑，对已规划好的网架建模计算分析，出现问题再考虑分层分区运行。本文将分层分区的思想引入电网规划初期，将电网的分层分区作为电网规划的约束条件加入目标函数，实现安全基础上的经济性最优。将分层分区引入电网规划，目的在于选择地区电网在满足经济性和安全性的要求下是分层分区运行还是电磁环网运行。模型建立时考虑了电磁环网的事故后潮流转移，考虑了打开电磁环网的经济损失，以年度总费用为目标函数，考虑了正常方式下过负荷和N-1安全约束，根据不同的规划网架求得其经济性和安全性的最佳切入点。通过对14节点算例的规划计算，证明了本文考虑分层分区约束的电网规划模型的可行性。 由于电网规划是一个混合整数非线性规划问题，控制变量多，复杂程度高，普通的遗传算法存在计算参数设定困难，全局收敛性差和容易早熟等问题，免疫算法作为一种具有对多峰值函数进行多峰值搜索及全局寻优能力的新型算法被提出。本文通过对免疫遗传算法的深入研究，提出一种免疫接种自适应免疫接受率，通过对Garve-6节点系统的规划，证明该接受率不仅能够提高算法的收敛速度，还能够提高算法的全局搜索能力；本文还提出了一种免疫算子动态修正法，计算结果证明，通过对免疫算子的动态修正，能够提高单目标下的收敛速度和种群品质因数。 通过电网规划得到几个最优解，如何考虑在规划建模时未能加入约束条件或未能精确模拟的因素，本文采用了模糊层次分析法，建立分层分区方案优选的决策层次图，综合考虑各方面因素，得出最优方案之间的相对权值，供挑选最佳方案参考。

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第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2电网分层分区规划概述

1.2.1我国电网概况

1.2.2分层分区的概念

1.2.3电网结构不合理引起的事故

1.3电网规划国内外研究现状

1.4本文主要工作

第二章电网分层分区研究

2.1电网分层分区解环分析

2.2分层分区对电网其他方面的影响

2.3电网分层分区条件和一般原则研究

2.3.1电网分层分区的条件

2.3.2电网分层分区一般原则研究

2.4网架结构研究

2.4.1一般网架结构

2.4.2分层分区网架结构

2.5本章小结

第三章考虑分层分区的电网规划数学模型

3.1电网规划问题研究

3.1.1不同电压等级电网规划问题

3.1.2影响电网扩展规划的因素

3.2分层分区线路传输能力分析

3.3潮流模型

3.4资金的时间价值和项目的投资回收能力分析

3.4.1资金的时间价值分析

3.4.2项目的投资回收能力分析

3.5考虑分层分区的电网规划模型

3.5.1本文假设

3.5.2目标函数

3.5.3约束条件

3.6本章小结

第四章电网规划免疫遗传算法研究

4.1遗传算法介绍

4.1.1遗传算法的发展及其优点

4.1.2遗传算法的实现过程

4.1.3传统遗传算法的不足

4.2免疫算法介绍

4.2.1免疫算法的发展及其优点

4.2.2免疫算法与遗传算法比较

4.3改进免疫遗传规划算法在电网规划中的应用研究

4.3.1染色体编码

4.3.2本文算法改进

4.3.3适应度函数

4.3.4方案的可行性处理

4.3.5分层分区约束处理

4.4本章小结

第五章算法性能验证及分析

5.1免疫规划算法改进性能测试

5.1.1计算网架

5.1.2算法相关参数设置

5.1.3算法性能分析

5.1.4算例规划结果

5.2考虑分层分区约束的电网规划模型计算

5.2.1计算网架

5.2.2计算相关参数设置

5.2.3算例规划结果

5.2.4参数灵敏度分析

5.3本章小结

第六章基于模糊层次分析法的分层分区方案优选

6.1模糊层次分析法基本原理

6.1.1模糊层次分析法介绍

6.1.2基于三角模糊数的模糊层次分析法

6.2基于分层分区方案优选的模糊综合评判

6.2.1建立层次关系

6.2.2建立方案因素决策表

6.2.3建立方案判断矩阵和因素判断矩阵

6.3本章小结

第七章结论与展望

致 谢

参考文献

研究生期间发表论文

附 录