基于圖論的智能電網(wǎng)最優(yōu)孤島劃分模型和算法.pdf

1、孤島運(yùn)行(或獨(dú)立子系統(tǒng)運(yùn)行)是互聯(lián)電網(wǎng)和含分布式發(fā)電(DG)配電系統(tǒng)的一類特殊運(yùn)行方式。對(duì)于前者而言，及時(shí)地將系統(tǒng)解列成多個(gè)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的孤島系統(tǒng)可以避免局部事故擴(kuò)散引發(fā)大面積停電甚至系統(tǒng)崩潰；對(duì)于后者而言，靈活、優(yōu)化的孤島運(yùn)行方式可以提高配電系統(tǒng)供電可靠性，充分發(fā)揮分布式能源的潛力。針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)最優(yōu)孤島劃分方面研究的不足，以圖論中的相關(guān)理論為研究工具，本文對(duì)智能輸電網(wǎng)最優(yōu)主動(dòng)解列斷面選擇和智能配電網(wǎng)最優(yōu)孤島劃分的模型和算法進(jìn)行了深

2、入和全面的研究，相關(guān)研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　 第一，首次建立了一類全新的圖論問(wèn)題--含連通圖約束的背包問(wèn)題(CGKP)并提出了其有效近似算法。本文引入了與圖連通性相關(guān)的四個(gè)新的節(jié)點(diǎn)集合，研究了新節(jié)點(diǎn)集合的性質(zhì)和搜索方法；以此為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)求解含圖約束背包問(wèn)題(GKP)的近似算法進(jìn)行擴(kuò)展，提出了求解CGKP的有效近似算法。
　　 第二，建立了大電網(wǎng)最優(yōu)主動(dòng)解列斷面選擇問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)模型，并提出了“搜索+調(diào)整”的兩階段求解

3、方法。本文將完整主動(dòng)解列數(shù)學(xué)模型分解成圖的最優(yōu)平衡分割和基于優(yōu)化潮流的調(diào)整兩個(gè)子問(wèn)題，并利用CGKP近似算法和電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)措施分兩個(gè)階段相繼求解這兩個(gè)子問(wèn)題從而得到最終的系統(tǒng)解列方案。
　　 第三，通過(guò)引入電氣距離測(cè)度改進(jìn)基于CGKP的圖平衡分割子問(wèn)題的求解方法。該方法將與某一同調(diào)發(fā)電機(jī)群電氣距離明顯更近的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)優(yōu)先劃入到同一孤島而顯著減少CGKP算法的搜索空間，也使得解列之后孤島結(jié)構(gòu)更加合理。
　　 第四，提出了基于

4、主從問(wèn)題交替優(yōu)化的最優(yōu)主動(dòng)解列斷面選擇方法。該方法將“搜索+調(diào)整”策略中相繼獨(dú)立求解的圖最優(yōu)平衡分割問(wèn)題和最優(yōu)潮流問(wèn)題分別設(shè)置為主問(wèn)題和從問(wèn)題，利用從問(wèn)題的優(yōu)化結(jié)果調(diào)整主問(wèn)題模型中的參數(shù)及求解過(guò)程，從而通過(guò)多次交替迭代得到整體上更為優(yōu)化的主動(dòng)解列方案。
　　 第五，提出了含DG配電系統(tǒng)最優(yōu)孤島劃分新模型，并利用“搜索+調(diào)整”策略進(jìn)行求解。該策略首先基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法和分枝定界算法通過(guò)求解包含多個(gè)樹(shù)背包問(wèn)題(TKP)的孤島建立和孤島

5、合并問(wèn)題而得到初始孤島組成，然后通過(guò)可行性校驗(yàn)和調(diào)節(jié)得到最終孤島劃分方案。在此基礎(chǔ)上，深入研究和比較了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法及分枝定界算法的孤島劃分策略的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。
　　 第六，基于簡(jiǎn)化等效網(wǎng)絡(luò)，提出了利用蒙特卡羅序貫仿真法對(duì)含風(fēng)力/光伏發(fā)電等DG電源的配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)估的新方法。該方法利用簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)得到區(qū)域元件故障影響表，然后基于序貫蒙特卡羅仿真方法對(duì)DG的隨機(jī)功率輸出、設(shè)備運(yùn)行/故障狀態(tài)，以及負(fù)荷的隨機(jī)容量對(duì)系統(tǒng)可靠性的