學術論文：【畢業(yè)論文】考慮安全等級的電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化

【畢業(yè)論文】考慮平安等級的電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化本科畢業(yè)設計〔論文〕考慮平安等級的電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化學院〔系〕：電氣工程學院專業(yè)：08及電力一班學生姓名：學號：060103030117指導教師：辯論日期：6月25日燕山大學畢業(yè)設計〔論文〕任務書學院：電氣工程學院系級教學單位：電力工程系學號060103030117學生姓名專業(yè)班級08級電力1班題目題目名稱考慮平安等級的電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化題目性質(zhì)1.理工類：工程設計〔√〕；工程技術實驗研究型〔〕；理論研究型〔〕；計算機軟件型〔〕；綜合型〔〕2.管理類〔〕；3.外語類〔〕；4.藝術類〔〕題目類型1.畢業(yè)設計〔√〕2.論文〔〕題目來源科研課題〔〕生產(chǎn)實際〔〕自選題目〔√〕主要內(nèi)容1.了解電力系統(tǒng)平安性分析及經(jīng)濟調(diào)度的意義及研究現(xiàn)狀；2.基于供電能力的輸電網(wǎng)平安等級劃分模型的建立；3.電網(wǎng)經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化數(shù)學模型的建立；4.不同平安等級要求下的電網(wǎng)經(jīng)濟性分析?；疽?.了解并掌握輸電網(wǎng)最大供電能力的求解方法以及BCC優(yōu)化算法；2.掌握重復潮流法，建立基于供電能力的輸電網(wǎng)平安等級劃分模型；3.建立電網(wǎng)經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化數(shù)學模型；4.設計說明書一份，不少于2萬字，符合畢業(yè)設計〔論文〕撰寫標準；遵守畢業(yè)設計紀律，按時參加答疑，獨立完成，培養(yǎng)根本工程實際能力。參考資料1.?配電網(wǎng)供電能力的實時評估分析?李振坤2.?基于細菌群體趨藥性的函數(shù)優(yōu)化方法?李威武3.電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的相關文獻和書籍周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～16周第17～18周應完成的內(nèi)容相關文獻及根底書籍的查閱，了解課題的意義和研究現(xiàn)狀；學習并掌握重復潮流法，建立基于供電能力的輸電網(wǎng)平安等級劃分模型；學習掌握BCC算法，建立電網(wǎng)經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化數(shù)學模型；用MATLAB仿真；整理論文思路和仿真結果，總結結論并撰寫論文，準備辯論；指導教師：職稱：教授2021年2月25日系級教學單位審批：2021年1月5日摘要近年來，隨著競爭性電力市場的建設和電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴大，以及有關節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟調(diào)度政策的公布，電力系統(tǒng)運行中諸多不確定因素日益凸顯，各種運行風險將難以預測。因此，研究電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度協(xié)調(diào)模型及機制，提高電網(wǎng)調(diào)度決策智能化水平，對確保電網(wǎng)平安與經(jīng)濟運行有著極其重要的意義。本文主要從電網(wǎng)的平安性評估和經(jīng)濟運行兩方面進行了研究，主要工作如下：首先，定義了評估電網(wǎng)平安性的指標。介紹了基于直流潮流的靜態(tài)平安分析方法及最大供電能力的模型和求解方法，在此根底之上，定義了危險指標、風險指標和平安指標。這些指標可描述電網(wǎng)事故后果的嚴重程度，找出電網(wǎng)網(wǎng)架結構和元件參數(shù)不合理的地方。然后，提出了較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分方法。在平安性指標的根底之上，綜合考慮電網(wǎng)預想事故的各種后果和電網(wǎng)承受負荷波動的能力，將電網(wǎng)平安等級劃分為五個等級，并且量化了各個等級標準，從而建立了一套較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分體系。最后，為實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟效益最大化，建立了系統(tǒng)購電本錢最小和有功損耗最小的多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，改進了細菌群體趨藥性算法，并將其應用于多目標優(yōu)化計算，得到Pareto最優(yōu)解集。為便于決策者挑選出最終的折衷解或滿意解，本文分別從網(wǎng)損率指標和多屬性決策兩個方面進行了研究，給出最優(yōu)折衷解。最后考慮了不同平安等級下的經(jīng)濟性要求，得到兼顧平安和經(jīng)濟的滿意解。關鍵詞平安等級；平安性指標；靜態(tài)平安分析；經(jīng)濟調(diào)度；多目標優(yōu)化；多屬性決策AbstractWiththeconstructionofcompetitivepowermarketsandthescale-upofpowersystem,aswellaspolicymeasuresforenergysaving,environmentalprotectionandeconomy,manyuncertaintieshasincreasedinpowersystem.Therefore,studyingtheschedulingmodelandcoordinationmechanismisextremelyimportantforthesafetyandeconomicoperationofpowersystem,andtheintellectuallevelofnetworkschedulingdecisions.Thispaperresearchfromtwoaspects:thenetworksecurityassessmentandeconomicoperation,themaincontentsasfollows:Firstly,thesafetypowergridindexesareestablished.ItisintroducedthatthestaticsecurityanalysisbasedonDCpowerflowandthemodelofpowersupplycapacity.Onthisbasis,thepaperdefinesthedangerindex,riskindexandsafetyindex.Theindexsystemcanquantitativelydescribethenetworksecuritysituationandfindnetworkunreasonableparametersofpowergridstructureandcomponents.Then,anintuitiveapproachisproposedwhichdividingthesaferanks.Onthebasisofthesafetypowergridindex,thenetworksecuritylevelisdividedintosixquantitativerankswhichconsideringtheexpectedconsequencesoftheaccidentgrid.Atlast,thispaperestablishesarelativelycompletesystemoftransmissionnetworksecurityclassification.Finally,toachievethemaximumeconomicefficiencypower,anewpowersystemoptimizationmodelhasbeenestablishedwhichconsideringthepowerpurchaseminimumandpowerlossminimum.Itisgivenamulti-objectiveoptimizationalgorithmbasedonbacterialcolonychemotaxis,solvingMulti-objectiveeconomicoperationoptimizationandgettingtheParetooptimalsolution.Inthesubsequentstage,inordertofacilitatedecision-makersobtainingthemostsatisfactorysolutionfromtheParetooptimalsolution,twowaysaregiven:networklossrateconstraintsandamulti-attributedecisionmaking.Consideringthedifferenceoftheeconomyindifferentsecuritylevels,amethodisproposedtogetthebestsatisfactorysolutionwhichisbothsafeandeconomic.KeywordsSecurityclassification;Securityindices;Statesecurity;Economicdispatch;Multi-objectiveoptimization;Multi-attributedecisionmaking目錄TOC\o"1-2"\h\z\u\t"標題3,3"l"_Toc327802770"摘要 Ⅰl"_Toc327802771"Abstract Ⅱl"_Toc327802772"第1章緒論 1l"_Toc327802773"1.1課題背景及意義 1l"_Toc327802774"1.2平安性的研究現(xiàn)狀 2l"_Toc327802775"1.3經(jīng)濟調(diào)度的研究現(xiàn)狀 2l"_Toc327802776"本章小結 3l"_Toc327802777"第2章輸電網(wǎng)平安性評估指標與輸電網(wǎng)平安等級研究 3l"_Toc327802778"2.1引言 3l"_Toc327802779"2.2輸電網(wǎng)最大供電能力評價 4l"_Toc327802780"2.3基于重復潮流的配電網(wǎng)供電能力評估算法 6l"_Toc327802781"2.4平安等級劃分的總體思路和原那么 8l"_Toc327802782"2.5電網(wǎng)平安等級的劃分標準 9l"_Toc327802783"2.6評估電網(wǎng)平安等級的根本過程 10l"_Toc327802784"2.7本章小結 11l"_Toc327802785"第3章電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化 11l"_Toc327802786"3.1引言 11l"_Toc327802787"3.2電網(wǎng)經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化數(shù)學模型 12l"_Toc327802788"3.3多目標細菌群體趨藥性算法及其改進 13l"_Toc327802789"3.4不同平安等級下的電網(wǎng)經(jīng)濟性分析 20l"_Toc327802790"3.5本章小結 21l"_Toc327802791"第4章MATLAB仿真 22l"_Toc327802792"4.1原始參數(shù) 22l"_Toc327802793"4.2仿真結果分析 25l"_Toc327802794"結論 26l"_Toc327802795"參考文獻 27l"_Toc327802796"致謝 28l"_Toc327802797"附錄1 29l"_Toc327802798"附錄2 33第1章緒論1.1課題背景及意義電網(wǎng)平安與經(jīng)濟社會開展、人民群眾切身利益休戚相關，是公司和電網(wǎng)開展的生命線。近年來，隨著特高壓工程的推進，我國電網(wǎng)建設正逐步進入全國聯(lián)網(wǎng)、南北互供的新階段，電網(wǎng)呈現(xiàn)出覆蓋面積廣、輸送功率大、輸電線路長、結構復雜等特點。如果出現(xiàn)電力系統(tǒng)重大事故，其影響涉及的范圍擴大，造成的損失也會大幅度增加，不僅令電力企業(yè)遭受重大損失，而且對人民生活甚至整個社會經(jīng)濟的開展都會造成嚴重的影響。2021年7月1日，華中電網(wǎng)發(fā)生重大事故，造成河南五市停電并涉及周邊地區(qū)，損失負荷約3800MW。2021年初南方雪災導致的大面積停電事故，造成17個省區(qū)出現(xiàn)線路跳閘斷線等現(xiàn)象，局部地區(qū)供電系統(tǒng)癱瘓，僅湖南電力損失就有16億元。因此，提高電力系統(tǒng)平安可靠的運行水平具有重要意義，必須作為一個重大戰(zhàn)略問題來解決。近年來，世界范圍內(nèi)大面積停電事故也時有發(fā)生。2003年8月14日，美加大停電震驚全世界，事故造成的負荷損失高達61.08GW，停電范圍超過9300平方英里，約5000萬人口受到影響。2021年11月4日，歐洲的法國、意大利、德國、西班牙等國家發(fā)生大面積停電事故，負荷損失約14.5GW，受影響的居民約1000多萬。英國、芬蘭、日本、巴基斯坦等國又相繼發(fā)生了多起重大停電事故。這些大停電事故給社會和經(jīng)濟開展帶來了巨大的損失，引起了學者們對電網(wǎng)平安問題的深入思考。為保障電力系統(tǒng)的平安運行，各國都規(guī)定了自己的可靠性標準(也稱為平安準那么或穩(wěn)定準那么)，在電力規(guī)劃設計和電力調(diào)度運行中，相應的平安性準那么必須得到滿足。然而，隨著電力市場化的改革，發(fā)電公司和電網(wǎng)公司成為獨立的經(jīng)濟實體，其追求的首要目標都將轉化成經(jīng)濟利益，使得電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與平安性的矛盾更加突出，電網(wǎng)平安運行面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此，研究如何在充分利用資源、追求經(jīng)濟效益的目標下，采用適宜的電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法來確保電網(wǎng)的平安、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定運行是極其重要的，這已成為電力系統(tǒng)領域全球范圍的重大問題。由于電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制和經(jīng)濟運行優(yōu)化問題本身的難度及復雜度，人們通常將這兩個問題分開考慮，側重于從不同角度來解決問題的某些方面。鑒于以上分析，首先從輸電網(wǎng)供電平安性出發(fā)，提出了一種直觀的劃分輸電網(wǎng)平安等級方法，從而定性定量分析電網(wǎng)運行平安性；隨后建立電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，以實現(xiàn)電網(wǎng)最大化經(jīng)濟效益，最后探討不同平安等級下的經(jīng)濟性，實現(xiàn)兼顧平安與經(jīng)濟的電網(wǎng)優(yōu)化協(xié)調(diào)運行。1.2平安性的研究現(xiàn)狀近年來，隨著競爭性電力市場的建設和電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴大，以及有關節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟調(diào)度政策的公布，電力系統(tǒng)運行中諸多不確定因素日益凸顯，各種運行風險將難以預測。因此，研究電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度協(xié)調(diào)模型及機制，提高電網(wǎng)調(diào)度決策智能化水平，對確保電網(wǎng)平安與經(jīng)濟運行有著極其重要的意義。主要從電網(wǎng)的平安性評估和經(jīng)濟運行兩方面進行了研究，主要工作如下：首先，定義評估電網(wǎng)平安性的指標。介紹了基于直流潮流的靜態(tài)平安分析方法及最大供電能力的模型和求解方法，在此根底之上，定義危險指標、風險指標和平安指標。這些指標可描述電網(wǎng)事故后果的嚴重程度，找出電網(wǎng)網(wǎng)架結構和元件參數(shù)不合理的地方。然后，提出較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分方法。在平安性指標的根底之上，綜合考慮電網(wǎng)預想事故的各種后果和電網(wǎng)承受負荷波動的能力，將電網(wǎng)平安等級劃分為五個等級，并且量化各個等級標準，從而建立一套較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分體系。最后，為實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟效益最大化，建立系統(tǒng)購電本錢最小和有功損耗最小的多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，改進了細菌群體趨藥性算法，并將其應用于多目標優(yōu)化計算，得到Pareto最優(yōu)解集。為便于決策者挑選出最終的折衷解或滿意解，分別從網(wǎng)損率指標和多屬性決策兩個方面進行了研究，給出最優(yōu)折衷解。最后考慮不同平安等級下的經(jīng)濟性要求，得到兼顧平安和經(jīng)濟的滿意解。1.3經(jīng)濟調(diào)度的研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題是滿足有功功率平衡條件下使全系統(tǒng)的燃料消耗量或發(fā)電本錢最小，機組出力、電壓水平及線路約束也相應得到滿足。隨著電力市場化的進程及國家節(jié)能減排政策的施行，經(jīng)濟調(diào)度所包括的工作愈來愈廣泛，主要有：(1)水火電經(jīng)濟協(xié)調(diào)隨著煤炭能源的日益緊缺及環(huán)境污染的加劇，梯級水電站的經(jīng)濟協(xié)調(diào)運行日漸受到重視。梯級水電站不僅要滿足電力系統(tǒng)運行要求，還要考慮發(fā)電和用水之間的協(xié)調(diào)，才能使綜合效益最大化，這給其調(diào)度問題帶來一定的復雜性。另外，由于入庫徑流、電價、機組運行狀況等不確定因素的影響，在構造水火電優(yōu)化調(diào)度策略時應該適當考慮風險。(2)考慮節(jié)能環(huán)保要求的經(jīng)濟調(diào)度隨著國家可持續(xù)開展戰(zhàn)略的提出，構建節(jié)約型社會、加大節(jié)能減排和環(huán)境保護力度已成為廣泛共識。如何將節(jié)能環(huán)保與經(jīng)濟調(diào)度統(tǒng)一起來，國內(nèi)外學者從多方面進行了研究。提出了以煤耗最小化為目標、考慮網(wǎng)損的日前節(jié)能調(diào)度方案的優(yōu)化模型，建立適應不同電力調(diào)度模式的CO2排放計算模型，提出了以機組年發(fā)電小時數(shù)差異為控制要素的電量分配方法，對節(jié)能發(fā)電調(diào)度方案的低碳效益進行了計算與比較。(3)含風電場的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度近年來，風能作為最具潛力的新能源之一，受到極大關注，風力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比重也持續(xù)增加，因而含風電場的經(jīng)濟調(diào)度問題成為一個重要的研究課題。使用遺傳算法優(yōu)化風電機組和傳統(tǒng)發(fā)電機組的調(diào)度，且考慮風電機組的特性以及傳統(tǒng)機組的閥點效應。提出了一種含有風電場的經(jīng)濟調(diào)度模型，該模型是將風電機組參加到傳統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度模型中并用解析法求解。使用模糊最優(yōu)化的方法解含有風電場和光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題。(4)考慮購電費用的經(jīng)濟調(diào)度隨著電力市場化的改革，廠網(wǎng)別離，電網(wǎng)公司成為獨立的經(jīng)濟實體。如何降低購電費用，提高經(jīng)濟效益，對電網(wǎng)公司意義重大，因而以購電費用最小化為目標的經(jīng)濟調(diào)度引起了廣泛關注。以購電費用最小為目標函數(shù)并考慮網(wǎng)損的影響，建立地區(qū)電網(wǎng)日購電優(yōu)化數(shù)學模型。所建購電費用模型綜合考慮了供求約束和發(fā)電廠發(fā)送能力約束。另外將購電模型和節(jié)能減排相結合的經(jīng)濟調(diào)度研究也成為當前熱點之一。針對國務院頒發(fā)的?節(jié)能發(fā)電調(diào)度方法(試行)?，探討分析如何將節(jié)能發(fā)電調(diào)度與電力市場改革工作相結合，實現(xiàn)兼顧節(jié)能與經(jīng)濟的最正確運營方式。提出與電力市場機制相協(xié)調(diào)的發(fā)電交易和調(diào)度的節(jié)能減排調(diào)度方法，建立起以市場競爭為根底的長效節(jié)能機制。本章小結本章主要說明了課題的背景及意義并對課題從平安性的現(xiàn)狀和經(jīng)濟調(diào)度的現(xiàn)狀進行了研究。第2章輸電網(wǎng)平安性評估指標與輸電網(wǎng)平安等級研究配電網(wǎng)肩負著向用戶供電的重任，科學的對它們的供電能力進行實時評估，深入了解當前運行方式的供電裕度是很有必要的，因為充足的供電能力是保證配電網(wǎng)平安可靠運行的前提條件。特別是隨著配電管理系統(tǒng)(DMS)和配電自動化系統(tǒng)(DAS)的不斷成熟和完善，隨負荷的不斷變化實時的選擇一種經(jīng)濟的運行方式成為可能，這就更需要對靈活多變的運行方式進行不斷的實時評估，及時調(diào)整運行方式，這樣才能在追求經(jīng)濟性的同時保證配電網(wǎng)運行的可靠性和平安性。同時，配電網(wǎng)故障后應向相鄰網(wǎng)絡最大能力的轉移非故障區(qū)段的負荷，縮短停電時間，這也需要對相鄰網(wǎng)絡的可接受負荷能力進行實時評估。以確定可轉移負荷容量。因此，配電網(wǎng)供電能力的實時評估是配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的一項重要功能。．隨著電力市場化改革的進程，電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與平安性的矛盾更加突出。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，平安性高于經(jīng)濟性，而在電力市場環(huán)境下，維持電網(wǎng)平安可靠運行的動力來自市場各參與方對經(jīng)濟利益的追求。因此，如何在市場經(jīng)濟條件下，尋求平安性和經(jīng)濟性之間適當?shù)恼壑裕请娏ο到y(tǒng)運行中重要問題之一。本文基于配電網(wǎng)的實時運行方式，利用變步長重復潮流算法對其供電能力三個角度分別進行了評估，即整個配電網(wǎng)、一個區(qū)域和—個負荷點。根據(jù)對整個配電網(wǎng)供電能力的評估結果，將配電網(wǎng)的平安裕度分為高、中、低三種狀態(tài)，可對電網(wǎng)是否需要采取預防控制措施提供了科學依據(jù)；通過對某一負荷節(jié)點的供電能力的評估，準確得到了該節(jié)點可接入的最大負荷，為故障后恢復重構中計算可轉移負荷時提供入的最大負荷，為故障后恢復重構中計算可轉移負荷時提供依據(jù)。最后用一實際算例進行了仿真，證明了該算法對配電網(wǎng)供電能力進行評估的有效性和快速性。2.2輸電網(wǎng)最大供電能力評價輸電網(wǎng)最大供電能力是指輸電網(wǎng)中任意設備均不過負荷條件下，網(wǎng)絡所能供應的最大負荷。2.2.2配電網(wǎng)供電能力實時評估及其數(shù)學模型配電網(wǎng)的供電能力是指配電網(wǎng)在滿足支路功率約束和節(jié)點電壓約束的條件下所能供應的最大負荷，它由配電網(wǎng)的運行方式和負荷的增長模式所決定，因此，配電網(wǎng)的最大供電能力是時變的，網(wǎng)絡結構的調(diào)整、變壓器分接頭位置的變化、無功補償設備的投切都會對其有影響，必須根據(jù)實際運行方式進行在線實時評估。在輸電系統(tǒng)中，限制輸送容量的主要因素有：熱極限、電壓降極限、穩(wěn)定極限。在對配電網(wǎng)供電能力進行評估時可只考慮前兩者，不考慮穩(wěn)定極限。在評估過程中，可取線路或變壓器的經(jīng)濟負荷或最大負荷作為其功率約束，本文以導線支路熱極限決定的最大傳輸功率作為功率上限，變壓器支路的額定功率為其傳輸上限，并假設上級電網(wǎng)能提供充足的電量，負荷增長模式為評估區(qū)域內(nèi)的負荷成比例增長。根據(jù)以上所述，在對配電網(wǎng)供電能力進行評估時，優(yōu)化的目標函數(shù)為：其中，S為評估區(qū)域所能供應的最大負荷，為節(jié)點的當前實際負荷，為負荷節(jié)點數(shù)，所以目標函數(shù)中的第一項即為當前實際負荷之和為負荷增長區(qū)域中節(jié)點J的負荷增長基數(shù)，本文取，k為負荷增長倍數(shù)，D為進行供電能力評估的區(qū)域，當對整個配電網(wǎng)的供電能力進行評估時，D為整個配電網(wǎng)；當對配電網(wǎng)中的一個區(qū)域進行評估時，D為相應區(qū)域；當對配電網(wǎng)中的一個節(jié)點的供電能力進行評估時，D僅包含這個節(jié)點。約束條件包括潮流約束、節(jié)點電壓約束及導線和變壓器支路的容量約束，即式中：A為節(jié)點／支路關聯(lián)矩陣，i為所有支路的復電流矢量，I為所有節(jié)點的復電流注入矢量；Vk、Vuk、Vlk分別為節(jié)點足的電壓及其上下限；為各支路流過的電流和其允許的最大載流量；為各變壓器支路流出的功率值和最大容許值。對配電網(wǎng)的供電能力進行實時評估，要基于當前的實際運行方式，負荷的增長模式在本文中取為當前的實際負荷成比例增長，根據(jù)評估區(qū)域的不同，將配電網(wǎng)供電能力的評估分為三類：(1)對整個配電網(wǎng)供電能力的評估：即整個配電網(wǎng)的所有負荷成比例的持續(xù)增加，直到約束條件起作用為止。通過對整個配電網(wǎng)供電能力的評估。可得到當前運行方式下，配電網(wǎng)的最大供電能力及剩余供電裕度，對判斷配電網(wǎng)是否能承受一定的負荷波動，是否需要調(diào)整當前運行方式具有指導意義。設配電網(wǎng)中所有負荷增大為原有負荷的K倍時，恰好有一約束起作用，即假設繼續(xù)增大負荷，將會有越限發(fā)生，那么K可用以表征該配電網(wǎng)的最大供電能力。設目標函數(shù)(式1)中，S到達最大值時，變量K的值為，那么可見一正常運行的系統(tǒng)K是大于等于1的，K越大說明系統(tǒng)的最大供電能力水平越高，所能承受的負荷波動水平越大，因此，K可做為一評估配電網(wǎng)實時平安水平的指標。本文根據(jù)K的大小，將配電網(wǎng)的運行狀態(tài)分為高、中、低三個等級：當K>2時，那么認為配電網(wǎng)的平安裕度高，即所有負荷翻一番時，配電網(wǎng)依然可正常運行；當1.5<K<2，也認為配電網(wǎng)的平安裕度滿足要求，處于中等平安水平，不需要采取預防控制措施；當1<K<1.5時，那么認為配電網(wǎng)的平安裕度較低，當負荷波動較大時，可能發(fā)生越限，因此處于該運行狀態(tài)的配電網(wǎng)應盡快采取調(diào)整措施，以提高平安運行水平。(2)對配電網(wǎng)局部區(qū)域供電能力的評估：即僅評估區(qū)域內(nèi)的負荷成比例的持續(xù)增加，其他負荷維持當前水平不變，直到約束條件起作用為止。通過對配電網(wǎng)局部區(qū)域供電能力的評估，可得到該區(qū)域所能供應的最大負荷，對于當前運行方式下，判斷該區(qū)域是否能投入新的負荷，及最大可投入多少負荷具有指導意義。(3)對一負荷點供電能力的評估：即計算在其他負荷保持不變的前提下，該負荷點所能供應的最大負荷。這一點在配電管理系統(tǒng)中故障發(fā)生后的恢復控制中非常重要，因為目前配電網(wǎng)中的相鄰饋線一般都通過聯(lián)絡開關相連接，當某一饋線出現(xiàn)故障時，應盡可能多的將非故障區(qū)段的負荷轉移到相鄰饋線上，以盡快恢復供電，這就需要準確計算出相鄰配網(wǎng)的聯(lián)絡節(jié)點可容納轉移負荷的能力，以確定轉移負荷的大小。很多研究恢復重構的文獻。對這一點做了忽略，想當然的認為相鄰饋線可轉移全部的非故障區(qū)段負荷，在這種假設條件下進行開關操作次數(shù)與運行費用的優(yōu)化，這與實際情況是不符的。因此，對配電網(wǎng)聯(lián)絡節(jié)點供電能力的評估是很有必要的。2.3基于重復潮流的配電網(wǎng)供電能力評估算法配電網(wǎng)供電能力的評估的本質(zhì)是在給定的運行方式及負荷增長模式下求取一臨界點，在該臨界點恰好有一約束起作用，當負荷有一微小增長，越過該臨界點時將有越限發(fā)生，該臨界點就對應著配電網(wǎng)的最大供電能力，最大供電能力與當前所供應負荷之差即為剩余的供電裕度。臨界點的求取方法很多，重復潮流(RPF)法是有效方法之一，其根本思想是通過不斷的增大系統(tǒng)的負荷，并反復進行潮流計算來確定系統(tǒng)所能供應的最大負荷，有人也將該方法成為嘗試法(CutandTry)，已經(jīng)在輸電網(wǎng)輸電能力(ATC)的計算中有所應用。利用重復潮流對配電網(wǎng)供電能力的實時評估，其思路為從當前的運行點出發(fā)，選取一個適宜的步長h，按照一定的負荷增長模式不斷的增大負荷，并求取它們的潮流解，直到發(fā)生越限為止。即將發(fā)生越限的那個臨界點所對應的負荷即為配電網(wǎng)的當前運行方式所能供應的最大負荷。2.3.2步長的變化策略在配電網(wǎng)最大供電能力的求解過程中，負荷增長倍數(shù)七的步長的選取是非常重要的，如果步長選的過大，計算結果的精度就會很低，如果步長過小，那么收斂速度又太慢。鑒于上述問題，本文采用自動變步長的方法逐步向前搜索：假設搜索成功(即沒有越限發(fā)生)，那么以原步長繼續(xù)向前搜索；假設搜索失敗(發(fā)生越限)，那么步長減半，如此反復，直到步長減小到滿足精度要求為止。詳細步驟如下：確定初始搜索步長及精度確定負荷增長模式，令S等于當前的實際負荷，確定初始搜索步長及精度確定負荷增長模式，令S等于當前的實際負荷，假設，繼續(xù)下一步；假設，計算結束，返回S和K，S即為配電網(wǎng)在前運行方式下可供應的最大負荷，即為剩余的供電裕度，K為最大供電倍數(shù)；計算以S’為基準進行潮流計算，判斷是否有越限發(fā)生，如果沒有越限，繼續(xù)下一步，否那么轉步驟(7)；令S=S’，轉步驟(4)；步長縮小為原來的一半，即轉步驟(3)。綜上所述，配電網(wǎng)供電能力的實時評估流程圖如圖l所示。2.3.3該方法優(yōu)點利用前文所述的連續(xù)潮流的方法對配電網(wǎng)供電能力進行評估具有以下優(yōu)點：1)適用范圍廣，考慮約束條件全面，可計及支路容量約束、節(jié)點電壓約束等各種運行約束條件；2)簡單、容易實現(xiàn)，且能夠準確的得到當前運行方式的最大供電能力和剩余供電裕度。3)計算量小，由于實際配電網(wǎng)的最大供電能力不會超過實際負荷很多倍，因此取初始步長時，一般迭代超過5次便會有越限發(fā)生，假設取收斂精度，整個迭代過程中，潮流計算的次數(shù)一般為10次左右，計算量明顯小于各種智能算法，因此可用于在線的實時分析。2.4平安等級劃分的總體思路和原那么本文主要是針對電網(wǎng)靜態(tài)平安性，利用預想事故分析，判斷系統(tǒng)是否存在隱患，并根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生事故后可能產(chǎn)生的后果，將電網(wǎng)的平安性劃分為假設干等級。本文提出以下平安分析原那么：(1)預想事故分析先將事故分為解列性事故和非解列性事故。解列性事故關系到系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，屬于最為嚴重的事故，當電網(wǎng)發(fā)生此類事故時，應把該電網(wǎng)運行狀況歸類為最不平安等級。(2)預想事故中可能出現(xiàn)某個發(fā)電機僅有一回輸電線路的情況，線路故障可能導致該發(fā)電機組與系統(tǒng)解列，此時應首先根據(jù)系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)整其他發(fā)電機和負荷的有功，假設系統(tǒng)有功最終不能平衡，那么該電網(wǎng)屬于不平安等級；假設系統(tǒng)可以到達平衡，那么按非解列性事故判斷電網(wǎng)平安等級。(3)對于非解列性事故，可通過越限量的情況，判斷其對電力系統(tǒng)平安運行的危害程度，確定電網(wǎng)平安等級。(4)當電網(wǎng)滿足所有預想事故時，那么說明電網(wǎng)運行平安，再由供電裕度的大小判斷電網(wǎng)承受負荷波動的能力，來確定電網(wǎng)的平安程度。本文將在上述原那么根底之上，評估電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并對電網(wǎng)平安等級進行詳細的分類?？傮w評估流程如圖3-1所示。圖2-1電網(wǎng)平安等級評估設計流程2.5電網(wǎng)平安等級的劃分標準建立平安等級的評價體系其根本目的，是為了科學的評估輸電網(wǎng)運行狀況，提高輸電網(wǎng)平安運行時間，防止大面積停電事故的發(fā)生。本文考慮電網(wǎng)運行的實際情況，依據(jù)電網(wǎng)滿足校驗情況以及供電能力的大小，并考慮電網(wǎng)運行平安穩(wěn)定性的相關導那么，將電網(wǎng)平安狀況相應的從高到低劃分為五個等級。Ⅰ級：很平安，電網(wǎng)結構合理，此時電網(wǎng)滿足校驗，而且電網(wǎng)供電裕度高，負荷有較大波動時，電網(wǎng)依然可正常運行；Ⅱ級：平安，電網(wǎng)結構較合理，此時電網(wǎng)滿足校驗，供電裕度滿足要求，處于比較平安水平，不需要采用預防控制措施；Ⅲ級：有風險，電網(wǎng)結構不太合理，此時電網(wǎng)有局部元件進行校驗時，支路有越限情況發(fā)生；Ⅳ級：危險，電網(wǎng)結構不合理，此時電網(wǎng)局部元件進行校驗時，使電網(wǎng)失去發(fā)電機，且系統(tǒng)無法通過有功功率調(diào)整以使系統(tǒng)功率平衡，給電網(wǎng)造成惡劣影響；Ⅴ級：很危險，電網(wǎng)結構很不合理，此時電網(wǎng)局部線路進行校驗時，使電網(wǎng)發(fā)生解列嚴重事故，給電網(wǎng)造成惡劣影響。結合平安性指標將各個平安等級標準量化，給出電網(wǎng)平安等級劃分標準見表2-1。表2-1電網(wǎng)平安等級劃分標準平安等級SIRIDIⅠ(1/2,1]000Ⅱ(0,1/2]000Ⅲ/(0,)00Ⅳ//(0,1]0Ⅴ///(0,1]2.6評估電網(wǎng)平安等級的根本過程基于上述模型，評估電網(wǎng)平安等級的流程如圖2-2所示。主要步驟如下：(1)首先形成電網(wǎng)的關聯(lián)矩陣，節(jié)點導納矩陣等，對原始情況下的電網(wǎng)進行直流潮流計算；(2)依次進行支路開斷計算和發(fā)電機開斷計算，并判斷當元件開斷時，電網(wǎng)是否發(fā)生解列、失電源、失負荷或支路越限等情況；(3)假設電網(wǎng)滿足校驗，那么進行最大供電能力求解；(4)通過上述步驟，求出指標、、、等平安性指標的大小，并依據(jù)表2-1確定電網(wǎng)平安等級。圖2-2評估電網(wǎng)平安等級具體流程圖正確、有效的評估電力系統(tǒng)的平安性，量化電網(wǎng)平安等級，對于電網(wǎng)平安穩(wěn)定運行具有重要意義。鑒于目前尚未對電網(wǎng)平安等級進行明確的定義，本章提出了一種直觀劃分輸電網(wǎng)平安等級的方法。首先基于靜態(tài)平安分析和供電能力，提出了平安等級劃分的總體思路和原那么。然后在平安性評估指標的根底上，將電網(wǎng)的平安性劃分為六個等級并量化各個等級標準。仿真算例說明該平安等級的劃分方法是可行的，平安等級的評估能夠定量的刻畫電網(wǎng)整體平安性狀況，定性定量地反映出電網(wǎng)結構和狀態(tài)的改變對電網(wǎng)平安性的影響，為輸電網(wǎng)靜態(tài)平安分析提供了一種新的思路。第3章電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化3.1引言隨著電力市場化改革的進程，電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與平安性的矛盾更加突出。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，平安性高于經(jīng)濟性，而在電力市場環(huán)境下，維持電網(wǎng)平安可靠運行的動力來自市場各參與方對經(jīng)濟利益的追求。因此，如何在市場經(jīng)濟條件下，尋求平安性和經(jīng)濟性之間適當?shù)恼壑?，是電力系統(tǒng)運行中重要問題之一。目前，在僅開放發(fā)電側市場的條件下，電網(wǎng)公司作為市場中的購電商，要實現(xiàn)利益最大化，就必需找到一個最優(yōu)的市場購電方案，即希望在保證系統(tǒng)平安與穩(wěn)定運行、滿足用戶側用電需求的條件下，從各發(fā)電主體購得的電力總費用最小。如何從傳統(tǒng)購電模式轉變?yōu)榻?jīng)濟模式，這使電網(wǎng)調(diào)度部門面臨巨大的壓力。而網(wǎng)損作為衡量和考核電網(wǎng)公司生產(chǎn)經(jīng)營的一項重要技術經(jīng)濟指標，反映出電網(wǎng)的規(guī)劃設計、生產(chǎn)技術和營銷管理水平，如何有效降低網(wǎng)損，對電網(wǎng)的經(jīng)濟運行具有重要意義。因此，有必要研究一種可以同時考慮降低購電本錢和網(wǎng)損的電力系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型和算法，使電能購置和輸送的綜合效益最大化。本章首先建立了電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的購電費用-網(wǎng)損協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，然后提出了改進的多目標細菌群體趨藥性優(yōu)化算法(MultipleObjectivesBacterialColonyChemotaxis,MOBCC)，將其應用于購電費用和網(wǎng)損的協(xié)調(diào)優(yōu)化問題中。得到Pareto最優(yōu)解后，為便于決策者從Pareto最優(yōu)解集中獲得最優(yōu)滿意解或折衷解，給出了計及有網(wǎng)損率約束情況下的最優(yōu)折衷解和多屬性決策方法得到的最優(yōu)折衷解兩種求解方法。隨后考慮了電網(wǎng)不同平安性的要求，進行電網(wǎng)平安經(jīng)濟綜合優(yōu)化。3.2電網(wǎng)經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化數(shù)學模型在Pool模式下ISO根據(jù)負荷預測，對每個時段的電量空間進行競價。系統(tǒng)運行人員的購電目標為滿足負荷需求、電網(wǎng)平安的購電費用最小化即其中，為第臺發(fā)電機有功出力；為發(fā)電機總臺數(shù)；為機組的報價函數(shù)。考慮負荷水平等因素影響，報價曲線形式有多種，一般有上升型、下降型、平報型、V型等，本文采用上升型報價曲線，即，那么式(3-1)等價為 (3-2)其中，、為競價機組的報價曲線系數(shù)。在購電本錢最小化的驅(qū)使下，電網(wǎng)公司必然會從電價低的電廠多買電，從電價高的電廠少買電。但是完全按照本錢進行調(diào)度也是不合理的，這是因為由于不同電廠在電網(wǎng)中所處的位置不同，產(chǎn)生的網(wǎng)損也不同，例如同樣是發(fā)電1kWh，甲、乙兩廠真正為供電公司所用的電量是不同的。因此，在實際的經(jīng)濟調(diào)度實踐中，應該綜合考慮購電費用和網(wǎng)損，從而到達電網(wǎng)經(jīng)濟效益與節(jié)能效益的綜合最優(yōu)。因此，本文以電網(wǎng)購電費用本錢最小和電網(wǎng)有功損耗最小作為目標函數(shù)，建立電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，目標函數(shù)如下： (3-3)其中，為電網(wǎng)有功損耗，可以表示為考慮穩(wěn)定性和平安性要求，電力系統(tǒng)潮流約束方程為 (3-4)其中，和為節(jié)點的注入有功功率和無功功率；和是線路的電導和電納；和分別是節(jié)點和節(jié)點的電壓幅值；是節(jié)點之間的電壓相角差；為所有節(jié)點數(shù)。不等式約束有：(1)發(fā)電機有功、無功功率限值 (3-5)其中，、是每臺發(fā)電機有功出力和無功出力；、分別為發(fā)電機有功上下限值；、分別為發(fā)電機無功上下限值。(2)節(jié)點電壓約束 (3-6)其中，、分別為節(jié)點電壓幅值的上下限值；(3)考慮動熱穩(wěn)定極限的輸電線路容量約束 (3-7)其中，。3.3多目標細菌群體趨藥性算法及其改進3.3.1多目標優(yōu)化概算對于多目標優(yōu)化模型，通常的處理方法是將多目標問題轉化為單目標問題，然后結合各類優(yōu)化方法進行尋優(yōu)，但針對不同的目標函數(shù)，權重因子的取值比較困難而且容易受主觀因素的影響。在多目標優(yōu)化問題中，各目標之間通常相互制約，往往不存在唯一的全局最優(yōu)解，而是存在一個最優(yōu)解的集合，稱為Pareto最優(yōu)解集。多目標優(yōu)化問題的目的就是尋找其Pareto最優(yōu)解集。Schaffer于1985年首次應用進化算法求解多目標優(yōu)化問題，近年又有許多基于進化算法的多目標優(yōu)化問題的研究，如基于非支配排序遺傳算法(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm-II,NSGA-II)、強度Pareto進化算法(StrengthParetoEvolutionaryAlgorithm,SPEA)、多目標粒子群算法(Multi-objectiveOptimizationParticleSwarmOptimization,MOPSO)等方法在尋找Pareto最優(yōu)解集方面取得了較大開展。(1)NSGA-IINSGA-II是NSGA的改進算法，是目前優(yōu)秀的多目標進化算法之一，最初的NSGA是基于非支配分類的進化算法，DebK于2000年在原來的根底上改進了NSGA，提出了帶精英保存策略的非支配排序遺傳算法NSGA-II，提高了算法的運算速度和魯棒性，使算法在整體尋優(yōu)方面具有較大優(yōu)勢。目前NSGA-II已經(jīng)被廣泛應用于多種領域，如電力系統(tǒng)有功多目標優(yōu)化、變結構控制系統(tǒng)等。(2)SPEASPEA算法是Zitzler和Thiele在1999年提出來的，在此根底上，Zitzler和Thiele在2001年對根本的SPEA算法進行了改進，提出了SPEA-II算法[67]，該算法因穩(wěn)健性強、運算速度快、解集分散等特點，被認為是目前比較成熟的多目標遺傳算法，已成功應用于許多工程優(yōu)化設計問題。(3)MOPSO粒子群優(yōu)化算法具有并行處理、魯棒性好和計算效率高等特點，這使其在多目標問題中的應用逐漸成為研究熱點。文獻采用動態(tài)搜索粒子鄰域以確定個體極值的PSO算法來求解多目標優(yōu)化問題；文獻應用聚類函數(shù)的方法尋找Pareto最優(yōu)解集。3.3.2多目標優(yōu)化問題多目標優(yōu)化的數(shù)學模型可以表示為： find (3-8) (3-9) (3-10)其中，為決策變量(即待優(yōu)化的變量)；目標函數(shù)定義了個由決策空間向目標空間的映射函數(shù)；表示決策變量應滿足的約束條件；為決策變量的可行域(或稱為設計空間)。在Pareto多目標優(yōu)化中，有如下關系：假設是搜索空間中一點，當且僅當不存在(在搜索空間中)使得成立，那么為非劣最優(yōu)解，即為多目標優(yōu)化問題的Pareto最優(yōu)解，所有Pareto最優(yōu)解構成最優(yōu)解集。最優(yōu)解向量有如下支配關系：設，，那么向量支配向量，記作，當且僅當 (3-11)根本BCC算法的細菌進化可分為趨化和感知兩個過程，趨化過程是細菌本身的思考，依靠記憶指導移動路線；感知是細菌的群體信息共享，依靠同伴的經(jīng)驗指導移動路線。多目標進化算法需保證Pareto前沿的收斂性和多樣性特征，因此將單目標BCC改造為MOBCC，關鍵是設置合理的Pareto集多樣性維持策略和細菌群全局最優(yōu)值更新操作。參見文獻，本文給出MOBCC算法的主要實現(xiàn)步驟。Step1：初始化系統(tǒng)參數(shù)。選定種群規(guī)模，設置系統(tǒng)參數(shù)，，，初始收斂精度，最終收斂精度，最大迭代次數(shù)等；Step2：初始化種群。每個變量位置的初始化按下式生成： (3-12)其中，為第個細菌中的第個變量的值；為[0,1]區(qū)間的隨機數(shù)；每個變量代表競價機組的出力；Step3：令t=t+1，迭代計算，開始循環(huán)；Step4：由細菌的趨化過程，計算新的位置；(1)精度更新，并計算新的參數(shù)；(2)計算細菌在新軌線上的移動時間，它由指數(shù)概率分布決定，其密度函數(shù)的表達式為： (3-13) (3-14)其中，為細菌的最小平均移動時間；和分別是細菌當前位置與前一位置兩個目標函數(shù)值之差；是連接前一位置與當前位置的向量的模；是細菌前一位置向量；是細菌當前位置向量；b是一個與維數(shù)無關的參數(shù)；(3)計算細菌新軌線的移動方向，細菌當前方向和前一方向的夾角服從高斯分布，向左和向右偏轉分別表示為： (3-15) (3-16)其中，，它們的數(shù)學期望和方差由下式?jīng)Q定： (3-17)(4)計算細菌新的位置()。 (3-18)Step5：由細菌的感知過程，計算新的位置；(1)計算非支配中心()，在移動到新位置之前，每個細菌都要感知周圍環(huán)境中是否有支配自己的細菌，如果有，那么以這些細菌占據(jù)位置的中心作為非支配中心，這里以細菌i為例，其非支配中心可以表示如下： (3-19)其中，，m為支配細菌i的個數(shù)；為細菌i和細菌j的距離；是細菌i的感知范圍；(2)計算趨化中心()，在細菌的移動過程中，一定數(shù)量的細菌移向較好位置，以此為根底，可以計算出群趨化方向，并且用于修正非支配中心，從而得到趨下： (3-20)其中，，n是移向較好位置的細菌的個數(shù)；(3)計算細菌新的位置() (3-21)其中，是區(qū)間[0,1]之間服從均勻分布的隨機數(shù)。Step6：細菌移動到新的位置；(1)生成參考種群()，這里取和的較好位置作為參考種群，如果它們互不支配，那么選取作為參考種群，數(shù)學表達式如下： (3-22)其中，如果，那么a=1，否那么a=0；(2)細菌移向新的位置，對于每個細菌所占據(jù)的位置i，比較參考種群中的位置，如果在參考種群中有一個位置j支配i，那么該細菌從位置i移動到位置j，并且對j位置進行標記，其他細菌不能再移動到該位置，如果參考種群中沒有位置支配i，那么細菌不移動。其數(shù)學表達式為： (3-23)Step7：引入自適應變異。為防止算法過快的收斂而導致算法早熟、陷入局部最優(yōu)，本文引入自適應變異算子，使算法在進化初期有較大的變異率以保持種群的多樣性，防止陷入局部最優(yōu)；在后期逐步降低變異率，提高算法搜索效率。變異率： (3-24)其中，為變異常數(shù)(本文取0.2)；是最大進化代數(shù)；為當前進化代數(shù)；Step8：判斷是否滿足終止條件，假設不滿足返回Step3。3.3.4MOBCC算法對約束的處理對于多目標優(yōu)化問題的約束處理方法是根據(jù)Deb等人在非被主導排序算法(NSGA-II)中定義的約束主導原理：一個解可稱為約束主導另一個解，當且僅當以下條件滿足：(1)解是可行解而解不是可行解；(2)解與都不是可行解，但解的總體約束沖突值小于解；(3)解與都是可行解且主導。本文引入自適應罰函數(shù)以定量得到問題中每個解的約束沖突程度，或者不可行程度，使進化搜索由整個解空間逐步向著可行域中的Pareto最優(yōu)解靠近。3.3.5最優(yōu)衷解確實定多目標問題的求解不僅僅是一個優(yōu)化問題，還存在一個決策問題，在得到Pareto最優(yōu)解后，通常需要從多個優(yōu)化方案中選擇一種綜合性能最優(yōu)的結果作為最滿意的解，即有一個決策選擇機制。圖3-1展示了這種優(yōu)化和決策的過程。本章給出了計及有網(wǎng)損率約束情況下的最優(yōu)折衷解和多屬性決策方法得到的最優(yōu)折衷解兩種求解方法。圖3-1Pareto最優(yōu)解和決策過程示意圖計及網(wǎng)損率約束的最優(yōu)衷解網(wǎng)損率是電力部門一項重要的綜合性技術經(jīng)濟指標，其上下直接影響到電力企業(yè)的經(jīng)濟效益和利潤。電力部門往往通過線損理論計算的結果，對電網(wǎng)結構和運行方式的合理性、經(jīng)濟性進行鑒定，并下達合理的網(wǎng)損率考核指標進行考核。電力公司及相關部門制定了一系列的管理規(guī)定和方法，如?國家電力公司電力網(wǎng)電能損耗管理規(guī)定?、?節(jié)能降損技術手冊?等。因此，電網(wǎng)公司在考慮購電本錢時，往往希望將網(wǎng)損率控制在一定的范圍內(nèi)。所以決策者在Pareto前沿曲線上尋求最優(yōu)折衷解時，可在網(wǎng)損率允許的范圍內(nèi)，找尋購電費用最小的點。網(wǎng)損率的表達式為： (3-25)其中，為電網(wǎng)總有功發(fā)電量；為總有功負荷量。由式(4-25)可推導出： (3-26)那么 (3-27)在負荷確定的情況下，網(wǎng)損率指標就可以轉化成網(wǎng)損指標，即的約束條件決定了Pareto前沿曲線上的最優(yōu)折衷解。多屬性決策假設不考慮網(wǎng)損率的考核指標，當Pareto最優(yōu)解集求出來之后，決策者可根據(jù)實際情況的要求或偏好，挑選出最終的折衷解或滿意解。本文在查閱大量資料的根底上，進行了多屬性決策研究，提出一種客觀的選擇最優(yōu)折衷解的方法，首先構造滿意度函數(shù)，然后采用客觀賦權的主成分分析法對最優(yōu)解的屬性進行權值計算，最后對Pareto最優(yōu)解給出排序，選擇排序為1的解作為最優(yōu)折衷解。1.目標滿意度本文用模糊隸屬度函數(shù)分別表示每個Pareto解中各個目標函數(shù)對應的滿意度，表示如下：(3-28)(3-29)其中，和分別為目標和目標達成程度的目標滿意度函數(shù)；、和、分別為所有非劣解中對應于目標函數(shù)和的最大值和最小值。2.綜合滿意度假設系統(tǒng)有個變量，對第個變量取值的滿意度為，那么對于整個系統(tǒng)運行的綜合滿意度為 (3-30)其中，為第個變量的滿意度相對整個系統(tǒng)的權重，它反映了各個變量的重要程度，。考慮到人為選擇權重因子主觀因素比較大，本文采用主成分分析法來客觀的求解權重，并得到Pareto最優(yōu)解排序。3.權重確實定權重的計算方法主要分為兩類：一類是客觀賦權的方法，如主成分分析法、灰色關聯(lián)度法、熵值法等；另一類為主觀賦權的方法，如層次分析法、德爾菲法等。為防止決策者的主觀任意性，本文采用主成分分析法來求解權重。主成分分析法(PrincipalComponentsAnalysis,PCA)也稱主分量分析，它是一種降維的統(tǒng)計方法，借助于一個正交變換，將其分量相關的原隨機向量轉化成其分量不相關的新隨機向量，然后對多維變量系統(tǒng)進行降維處理，使之能以一個較高的精度轉換成低維變量系統(tǒng)，再通過構造適當?shù)膬r值函數(shù)，進一步把低維系統(tǒng)轉化成一維系統(tǒng)。主成分分析法因具有客觀性和實用性而得到了廣泛應用。針對某一評估對象，主成分分析法確定各指標權重的步驟如下：(1)建立原始信息矩陣設樣本數(shù)為，指標數(shù)為，指標變量為(=1，2，…)，那么原始數(shù)據(jù)信息矩陣為： (3-31)其中，為第個樣本第個指標實際值。(2)對Z矩陣中的數(shù)據(jù)進行標準化處理，得到標準化矩陣： (3-32)元素可依下式確定： (3-33)其中，；；；。由此，指標變量(=1，2，…)標準化后變量為(=1，2，…)。(3)求各指標相關矩陣 (3-34)其中，為指標和指標的相關程度。 (3-35)(4)求指標相關矩陣R的特征值、特征向量及特征值累計奉獻率矩陣R及其特征值、特征向量應滿足： (3-36)其中，為特征向量矩陣；為特征值對角陣。特征值由大到小排列構成向量： (3-37)各特征值百分率為： (3-38)按特征值由大到小排序，累計奉獻率為： (3-39)(5)選取主成分確定各指標權重假設>75%，那么主成分有個，第個主成分為： (3-40)其中，為特征向量的第維分量；為特征變量標準化后變量。各指標權重對應值為： ， (3-41)取的歸一化值為最終各指標權重 (4-42)得到權重之后，計算出每個解的綜合得分，將該得分進行排序，找出最優(yōu)折衷解。3.4不同平安等級下的電網(wǎng)經(jīng)濟性分析不同地區(qū)的電網(wǎng)對平安性的要求是不同的，有的電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度考慮正常運行狀態(tài)的平安約束即能滿足要求，但是有的電網(wǎng)還要計及線路平安約束的經(jīng)濟調(diào)度。因此不同平安等級下電網(wǎng)經(jīng)濟性是不能一概而論的。每個電網(wǎng)都有自己的具體情況，如電網(wǎng)結構、運行方式、元件故障率、負荷賠償價格等因素的影響，所有這些使得維護電力系統(tǒng)平安性的本錢不同，提高平安性所帶來的經(jīng)濟效益也不同。所以必須先對電網(wǎng)的平安水平進行總體評估，才能判斷該電網(wǎng)目前的運行狀態(tài)是否經(jīng)濟。因此，在得到Pareto最優(yōu)解集后，需對各個最優(yōu)解的運行狀態(tài)進行平安等級評估，將屬于同一個平安等級的最優(yōu)解歸類。這樣便于決策者在相同的平安水平下比較經(jīng)濟性。最后再按照多屬性決策方法或網(wǎng)損率指標從這些解中得到最優(yōu)折衷解，該解兼顧了系統(tǒng)對平安性和經(jīng)濟性的要求。整體優(yōu)化流程如圖4-2所示，主要步驟如下：圖3-2電網(wǎng)平安經(jīng)濟性優(yōu)化流程圖Fig.3-2Flowchartofnetworksecurityandeconomicoptimization步驟1：綜合考慮購電費用和網(wǎng)損兩個方面，建立多目標優(yōu)化的數(shù)學模型；步驟2：改進MOBCC算法，并應用于多目標優(yōu)化求解，得到Pareto最優(yōu)解集；步驟3：按照本文第三章提出的平安等級劃分方法，依次對Pareto最優(yōu)解集中的優(yōu)化解進行平安等級評估，直到所有解都評估完畢；步驟4：將屬于同一個平安等級的最優(yōu)解歸類；步驟5：電網(wǎng)考慮實際情況及自身要求，從相應的平安等級中選擇最優(yōu)折衷解。3.5本章小結本章首先建立了電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化模型，兼顧電網(wǎng)的購電費用和網(wǎng)損兩方面。然后改進了細菌群體趨藥性算法，并將其應用于多目標優(yōu)化計算，采用自適應罰函數(shù)來處理約束條件，并且引入自適應變異算子以提高算法性能。得到Pareto最優(yōu)解后，為防止決策者對Pareto最優(yōu)解選擇的盲目性，本章給出了兩種求解方法來獲得最優(yōu)折衷解：一種方法是考慮網(wǎng)損率指標約束情況；另一種方法那么由多屬性決策方法得到最優(yōu)折衷解。最后考慮電網(wǎng)不同平安性的要求，對Pareto最優(yōu)解進行平安等級評估，將屬于同一個平安等級的最優(yōu)解歸類，最終得到不同平安等級下的電網(wǎng)最優(yōu)折衷解。第4章MATLAB仿真以IEEE30節(jié)點系統(tǒng)為例進行分析，該系統(tǒng)有6臺競價機組，基準功率為100MVA，總有功負荷為283.4詳細數(shù)據(jù)參見文獻。算法參數(shù)設置如下：種群大小為150，最大迭代次數(shù)為100，初始精度，最終精度，精度更新常數(shù)。表1列出競價機組的報價曲線系數(shù)、的值及出力限值。發(fā)電機號發(fā)電機120050150-20發(fā)電機2802060-20發(fā)電機3701563-15發(fā)電機4351050-15發(fā)電機5801040-10發(fā)電機6401245-15表1競價機組的報價曲線系數(shù)及出力限值試驗系統(tǒng)目標函數(shù)購電本錢網(wǎng)損IEEE30優(yōu)化前本錢最小網(wǎng)損最小表2單目標優(yōu)化結果表2是分別以系統(tǒng)總購電本錢最小和電網(wǎng)有功損耗最小為目標函數(shù)進行單目標優(yōu)化的結果?？梢姡斠粋€目標函數(shù)到達最小值時，另一個目標函數(shù)的值往往較大。比較兩個方案可以看出，如果單獨追求購電費用最小時，網(wǎng)損有可能增大近一倍。圖2Pareto優(yōu)化前沿圖2為經(jīng)濟運行多目標優(yōu)化問題的Pareto前沿，可以看出購電費用最小和網(wǎng)損最小兩個目標是相互競爭的,也就是說難以找到唯一的全局最優(yōu)解。決策者可根據(jù)實際情況或偏好，從Pareto前沿曲線上選擇某個解作為最優(yōu)解，也可以由網(wǎng)損率指標或多屬性決策方法選擇出最正確理想解?？紤]網(wǎng)損率指標約束情況，分別以1.2%和2.0%作為網(wǎng)損率允許值上限時，計算出對應的網(wǎng)損值允許上限分別為3.44和5.78。當網(wǎng)損值不允許超過3.44時，對應的購電費用最小點對應于圖2中的A點。該解的數(shù)據(jù)為：，46.14，45.38，33.76，67.02，，，。當網(wǎng)損值不允許超過5.78時，從圖2中可以看出，所有的pareto前沿曲線上的點均滿足要求，此時可采用多屬性決策方法尋找最有滿意解。由MOBCC方法得到150個Pareto解符合條件，以此為根底，構建1502的決策矩陣，得到每個Pareto解和函數(shù)值，利用主成分分析法得到購電費用和網(wǎng)損的屬性權值分別為0.53和0.47。再進行綜合滿意度評估，對這150個Pareto最優(yōu)解進行排序。選擇排序為1的方案作為最終的滿意解，用B點表示在圖1中。該解的數(shù)據(jù)為：，32.04，65.54，32.60，67.64，，，。方案1方案2方案3方案4購電費用/萬元網(wǎng)損/表3多目標優(yōu)化方案表3給出了該系統(tǒng)在不同優(yōu)化方案中的結果。其中，方案1和方案2分別為Pareto前沿曲線上購電費用最小和網(wǎng)損最小的兩個端點解，它們在數(shù)值上和表2給出的單目標優(yōu)化的結果相差很小；方案3是以1.2%作為網(wǎng)損率允許值上限時計算出的最正確滿意解；方案4是通過多屬性決策方法得到的最正確滿意解。決策者可根據(jù)實際系統(tǒng)的要求進行最優(yōu)解選擇：當以購電費用最小為主要目標時，方案1是最正確選擇；當以網(wǎng)損最小為主要目標時，可選擇方案2；假設考慮網(wǎng)損率約束要求〔1.2%網(wǎng)損率允許上限〕，方案3為最正確方案；假設希望從系統(tǒng)整體角度進行經(jīng)濟優(yōu)化，方案4比較適宜。這樣防止了對多目標進行加權求解的盲目性，為電網(wǎng)平安經(jīng)濟運行提供了依據(jù)。對于平安性要求較高的電網(wǎng)，在得到pareto最優(yōu)解后，還需進行靜態(tài)平安性分析。本節(jié)仍以IEEE30節(jié)點系統(tǒng)為例，給出不同支路極限容量約束下Pareto優(yōu)化解個數(shù)的變化情況。從支路極限容量100%為功率約束條件開始，以1%的步長遞減，進行N-1校驗，優(yōu)化解個數(shù)的變化情況如圖3所示。圖3Pareto解個數(shù)的變化情況從圖3中可以看出，在當前的支路功率約束下，5.1節(jié)得到的Pareto前沿曲線上的點均滿足平安性的要求。決策者可根據(jù)實際情況選擇某個解作為電網(wǎng)平安經(jīng)濟運行的最優(yōu)解，也可根據(jù)多屬性決策方法，選擇方案4作為平安經(jīng)濟運行的最優(yōu)折衷點。當約束條件取為各支路極限容量的85%左右時，Pareto優(yōu)化解的個數(shù)急劇減小。通過仿真發(fā)現(xiàn)，不滿足N-1校驗的優(yōu)化解主要是在支路21和支路27處越限。支路21和支路27極限容量都較小，分別為16和32，遠小于其他支路的極限容量。因此，假設能更換這兩條支路的型號，那么電網(wǎng)平安經(jīng)濟運行的水平將能得到較大的提高。圖4給出了4種運行方式下的Pareto前沿曲線的變化情況：方式1為以各支路極限容量的85%為功率約束條件；方式2為以各支路極限容量的83%為功率約束條件；方式3為以各支路極限容量的81.5%為功率約束條件；方式4為以各支路極限容量的81%為功率約束條件。圖4Pareto優(yōu)化前沿的變化從圖4可以看出，隨著功率限值的逐漸減小，Pareto前沿曲線的點逐漸減少，而且靠近縱軸的解的個數(shù)減小的更快。這說明了平安約束條件越嚴格,經(jīng)濟目標的優(yōu)化性就越差，證明了電網(wǎng)平安性與經(jīng)濟性的矛盾關系，即為提高電網(wǎng)平安裕度而犧牲了經(jīng)濟性?！?〕建立了電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化模型，兼顧電網(wǎng)的購電費用和網(wǎng)損兩方面。綜合考慮電網(wǎng)不同平安性的要求，對于平安等級高的電網(wǎng)進行N-1校驗分析。所提模型和方法能夠較好地適應電力市場環(huán)境下對系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的要求?！?〕改進了細菌群體趨藥性算法，并將其應用于多目標優(yōu)化計算，采用自適應罰函數(shù)來處理約束條件，并且引入自適應變異算子以提高算法性能。〔3〕給出了計及有網(wǎng)損率約束情況下的最優(yōu)折衷解和多屬性決策方法得到的最優(yōu)折衷解兩種求解方法，防止決策者對Pareto最優(yōu)解選擇的盲目性?！?〕算例分析證明了平安性與經(jīng)濟性的矛盾關系，反映出電網(wǎng)為提高平安裕度而付出的經(jīng)濟代價，為調(diào)度人員提高電網(wǎng)運行的平安經(jīng)濟性提供了理論依據(jù)。結論實現(xiàn)電力系統(tǒng)的平安經(jīng)濟運行，不僅可以獲得巨大的經(jīng)濟效益，而且可以在系統(tǒng)發(fā)生事故時提高其抗擾動能力。因此，在電力市場環(huán)境下，采用適宜的電網(wǎng)平安經(jīng)濟調(diào)度策略是極其重要的。本文在廣泛查閱電力系統(tǒng)平安經(jīng)濟運行領域相關文獻根底上，針對電網(wǎng)平安性和經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度問題進行了深入研究，主要研究成果和結論如下：(1)提出了一種直觀的劃分輸電網(wǎng)平安等級的方法。定義了危險指標、風險指標、平安指標等反映電網(wǎng)的平安性狀況，定性定量的分析電網(wǎng)解列、越限、供電裕度等情況。在此根底上，將電網(wǎng)平安等級劃分為六個等級，并且量化了各個等級標準。該指標體系能夠定量的刻畫電網(wǎng)整體的平安狀況，準確地反映系統(tǒng)平安性的上下，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)網(wǎng)架結構和元件參數(shù)不合理的地方。算例分析說明文中提出的輸電網(wǎng)平安性指標以及平安等級的劃分方法是可行的。(2)為實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟效益最大化，綜合考慮系統(tǒng)購電本錢和電網(wǎng)有功損耗兩個方面，建立了電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型。引入自適應變異算子改進了細菌群體趨藥性算法，采用自適應罰函數(shù)來處理約束條件，從而提高了算法性能。(3)得到Pareto最優(yōu)解后，本文分別從網(wǎng)損率指標和多屬性決策兩個角度考慮，給出了兩種獲得最優(yōu)折衷解的方法，防止了決策者對最優(yōu)解選擇的盲目性。并且考慮了不同平安等級下的經(jīng)濟性，得到平安和經(jīng)濟的最正確滿意解。IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)仿真結果說明，該方法能較好地兼顧購電本錢、有功損耗和平安性的綜合要求。在電力市場環(huán)境下，實現(xiàn)電網(wǎng)的平安經(jīng)濟運行是一個復雜的工程，本文僅是選擇了一個切入點進行研究。雖然本文在平安經(jīng)濟運行方面取得了一些成果，但仍有許多工作需要改進和完善，例如：(1)本文給出了基于靜態(tài)平安性和供電能力的平安等級劃分方法，可進一步考慮事故發(fā)生的概率等不確定情況下平安等級的研究。(2)本文實現(xiàn)了單時段下的電網(wǎng)購電交易，還可以將多時段競價交易模型嵌入到優(yōu)化調(diào)度中，考慮發(fā)電機爬坡約束等問題。參考文獻丁平,李亞樓,徐得超,等.電力系統(tǒng)快速靜態(tài)平安分析的改進算法.中國電機工程學報,2021,30(31):77-82ZarateLAL,CastroCA.FastComputationofSecurityMarginstoVoltageCollapseBasedonSensitivityAnalysis.IEETrans.Distribution,2021,153(1):35-43王守相,趙瑋,王成山,等.計及不確定性的預想事故自動選擇區(qū)間方法.電力系統(tǒng)自動化,2021,31(20):27-31袁智強,陳宇晨,劉涌.改進直流法在靜態(tài)平安分析中的應用.繼電器,2003,31(7):23-27吳政球,曾興嘉,趙柯.N-1故障電壓穩(wěn)定極限高階靈敏度快速計算.電力系統(tǒng)及其自動化學報,2021,22(2):134-139杜正旺,哈恒旭,宋揚,等.基于靈敏度-補償法的電力網(wǎng)絡開斷潮流新算法.電力系統(tǒng)保護與控制,2021,38(16):103-107尹亮,蔡澤祥.基于補償法的電網(wǎng)圖形化開斷分析.繼電器,2021,33(15):41-44於益軍,耿建,龔成明.基于節(jié)點注入量修正的改進補償法.江蘇電機工程,2021,25(6):1-3SharmanMC,BrandwajnV.PartialMatrixRefactorization.IEEETrans.onPowerSystem,1986,PAS-1(1):193-200何洋,洪潮,陳昆薇.稀疏向量技術在靜態(tài)平安分析中的應用.中國電機工程學報,2003,23(1):41-44容文光,吳政球,匡文凱.基于泰勒級數(shù)展開的N-1牛頓拉夫遜法快速潮流修正計算.電網(wǎng)技術,2021,31(2):42-46T.KimpeC.Marchessoux.ImprovedDisplayCalibrationAlgorithmforWideViewingAngleDICOMGSDFCompliance.ProceedingsoftheIEEEPowerEngineeringSocietyTransmissionandDistributionConference,2021:172-176張智晟,樊秀娟,林濤.基于量子蟻群優(yōu)化算法的梯級水電系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度.電力自動化設備,2021,12(10):17-21胡國強,賀仁睦.梯級水電站長期多目標模糊優(yōu)化調(diào)度新模型.電力自動化設備,2021,27(4):23-27PABLEe.Nateyumbla,JUANm.Ramirez,CARLOSacoello.OptimalPowerFlowSubjecttoSecurityConstraintsSolvedWithaParticleSwarmOptimizer.IEEETransactionsonPowerSystems,2021,23(l):33-40BoLu,MohammadShahidehpour,UnitCommitmentWithFlexibleGeneratingUnits.IEEETransonP.S,2021,20(2):1022-1034JaeseokChoi,SangheonJeong,ShiBo,etal.CO2,SOxandNOxEmissionsConstrainedMulti-Criteria-BestGenerationMixUsingFuzzySetTheory.In:2021LargeEngineeringSystemsConferenceonPowerEngineering,2021:118–124張寧,陳慧坤,駱曉明,等.廣東電網(wǎng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度方案模型與算法.電網(wǎng)技術,2021,32(24):11-15致謝本論文是在導師盧志剛教授的悉心指導和關心下完成的。同時感謝賈彬?qū)W長給予我熱心的指導和無私的教誨，使我能夠順利地完成課題研究。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、實事求是的工作作風、博大精深的學識和平易近人的師長風范時刻感染、鞭策著我，相信這些會使我受益終身，在論文完成之際向他表示最衷心的感謝!本課題的研究工作還得到了許多同學、老師的大力支持，在此對所有給予我關心和幫助的各位老師、同學、同行們表示深深的感謝！最后，感謝在百忙之中評閱論文和參加辯論的各位老師。附錄1開題報告：一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義電網(wǎng)平安與經(jīng)濟社會開展、人民群眾切身利益休戚相關，是公司和電網(wǎng)開展的生命線。近年來，隨著特高壓工程的推進，我國電網(wǎng)建設正逐步進入全國聯(lián)網(wǎng)、南北互供的新階段，電網(wǎng)呈現(xiàn)出覆蓋面積廣、輸送功率大、輸電線路長、結構復雜等特點。如果出現(xiàn)電力系統(tǒng)重大事故，其影響涉及的范圍擴大，造成的損失也會大幅度增加，不僅令電力企業(yè)遭受重大損失，而且對人民生活甚至整個社會經(jīng)濟的開展都會造成嚴重的影響。2021年7月1日，華中電網(wǎng)發(fā)生重大事故，造成河南五市停電并涉及周邊地區(qū)，損失負荷約3800MW。2021年初南方雪災導致的大面積停電事故，造成17個省區(qū)出現(xiàn)線路跳閘斷線等現(xiàn)象，局部地區(qū)供電系統(tǒng)癱瘓，僅湖南電力損失就有16億元。因此，提高電力系統(tǒng)平安可靠的運行水平具有重要意義，必須作為一個重大戰(zhàn)略問題來解決。近年來，世界范圍內(nèi)大面積停電事故也時有發(fā)生。2003年8月14日，美加大停電震驚全世界，事故造成的負荷損失高達61.08GW，停電范圍超過9300平方英里，約5000萬人口受到影響。2021年11月4日，歐洲的法國、意大利、德國、西班牙等國家發(fā)生大面積停電事故，負荷損失約14.5GW，受影響的居民約1000多萬。英國、芬蘭、日本、巴基斯坦等國又相繼發(fā)生了多起重大停電事故。這些大停電事故給社會和經(jīng)濟開展帶來了巨大的損失，引起了學者們對電網(wǎng)平安問題的深入思考。為保障電力系統(tǒng)的平安運行，各國都規(guī)定了自己的可靠性標準(也稱為平安準那么或穩(wěn)定準那么)，在電力規(guī)劃設計和電力調(diào)度運行中，相應的平安性準那么必須得到滿足。然而，隨著電力市場化的改革，發(fā)電公司和電網(wǎng)公司成為獨立的經(jīng)濟實體，其追求的首要目標都將轉化成經(jīng)濟利益，使得電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與平安性的矛盾更加突出，電網(wǎng)平安運行面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此，研究如何在充分利用資源、追求經(jīng)濟效益的目標下，采用適宜的電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法來確保電網(wǎng)的平安、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定運行是極其重要的，這已成為電力系統(tǒng)領域全球范圍的重大問題。由于電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制和經(jīng)濟運行優(yōu)化問題本身的難度及復雜度，人們通常將這兩個問題分開考慮，側重于從不同角度來解決問題的某些方面。鑒于以上分析，首先從輸電網(wǎng)供電平安性出發(fā)，提出了一種直觀的劃分輸電網(wǎng)平安等級方法，從而定性定量分析電網(wǎng)運行平安性；隨后建立電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，以實現(xiàn)電網(wǎng)最大化經(jīng)濟效益，最后探討不同平安等級下的經(jīng)濟性，實現(xiàn)兼顧平安與經(jīng)濟的電網(wǎng)優(yōu)化協(xié)調(diào)運行。二、研究的根本內(nèi)容，擬解決的主要問題近年來，隨著競爭性電力市場的建設和電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴大，以及有關節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟調(diào)度政策的公布，電力系統(tǒng)運行中諸多不確定因素日益凸顯，各種運行風險將難以預測。因此，研究電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度協(xié)調(diào)模型及機制，提高電網(wǎng)調(diào)度決策智能化水平，對確保電網(wǎng)平安與經(jīng)濟運行有著極其重要的意義。主要從電網(wǎng)的平安性評估和經(jīng)濟運行兩方面進行了研究，主要工作如下：首先，定義評估電網(wǎng)平安性的指標。介紹了基于直流潮流的靜態(tài)平安分析方法及最大供電能力的模型和求解方法，在此根底之上，定義危險指標、風險指標和平安指標。這些指標可描述電網(wǎng)事故后果的嚴重程度，找出電網(wǎng)網(wǎng)架結構和元件參數(shù)不合理的地方。然后，提出較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分方法。在平安性指標的根底之上，綜合考慮電網(wǎng)預想事故的各種后果和電網(wǎng)承受負荷波動的能力，將電網(wǎng)平安等級劃分為五個等級，并且量化各個等級標準，從而建立一套較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分體系。最后，為實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟效益最大化，建立系統(tǒng)購電本錢最小和有功損耗最小的多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，改進了細菌群體趨藥性算法，并將其應用于多目標優(yōu)化計算，得到Pareto最優(yōu)解集。為便于決策者挑選出最終的折衷解或滿意解，分別從網(wǎng)損率指標和多屬性決策兩個方面進行了研究，給出最優(yōu)折衷解。最后考慮不同平安等級下的經(jīng)濟性要求，得到兼顧平安和經(jīng)濟的滿意解。三、研究步驟、方法及措施鑒于電力系統(tǒng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要性，從電網(wǎng)的平安性評估和經(jīng)濟運行兩方面進行研究，主要工作如下：(1)定義評估電網(wǎng)運行平安性的指標依據(jù)靜態(tài)平安分析的結果，定義危險指標、風險指標，并引入失電源率，以此評估電網(wǎng)解列、越限和失電源等情況。通過最大供電能力的求解，定義平安指標以反映電網(wǎng)的供電裕度情況。這些指標可描述事故后果的嚴重程度，定性定量地反映出電網(wǎng)結構和狀態(tài)的改變對電網(wǎng)平安性的影響。(2)提出較為完整的輸電網(wǎng)平安等級劃分方法針對電網(wǎng)靜態(tài)平安性，利用預想事故分析，判斷系統(tǒng)是否存在隱患，然后根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生事故后可能產(chǎn)生的后果，將電網(wǎng)的平安性劃分為五個等級，并量化各個等級標準，該平安等級的劃分同時也考慮了電網(wǎng)承受負荷波動的能力。(3)建立了電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型在電力市場環(huán)境下，為實現(xiàn)電網(wǎng)最大化經(jīng)濟效益，以系統(tǒng)總購電本錢最小和電網(wǎng)有功損耗最小為目標函數(shù)，建立電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型。改進了細菌群體趨藥性優(yōu)化算法，并應用到多目標經(jīng)濟運行優(yōu)化問題當中，得到Pareto最優(yōu)解。(4)為便于決策者從Pareto最優(yōu)解集中獲得滿意解或折衷解，給出了考慮網(wǎng)損率約束情況和多屬性決策兩種求解最優(yōu)折衷解的方法，防止決策者對最優(yōu)解選擇的盲目性。最后考慮了不同平安等級下的經(jīng)濟性，在得到Pareto最優(yōu)解集后，對各個最優(yōu)解進行平安等級評估，將屬于同一個平安等級的最優(yōu)解歸類，最后再由多屬性決策方法從這些解中得到兼顧平安和經(jīng)濟的最優(yōu)折衷解。四、研究工作進度我這次的課題是“考慮平安等級的電力系統(tǒng)多目標經(jīng)濟運行綜合優(yōu)化〞?？偣残枰酥艿臅r間。應完成的任務分為五個階段：(1