(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111410933.4 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610000 四川省成 都市二环路北一段 (72)发明人 张雪霞　裴文慧　 (74)专利代理 机构 北京中创阳光知识产权代理 有限责任公司 1 1003 代理人 尹振启 (51)Int.Cl. H02J 3/06(2006.01) H02J 3/46(2006.01) H02J 3/18(2006.01) H02J 3/14(2006.01) H02J 3/38(2006.01) G06N 3/00(2006.01)G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于交流模型的输电网扩展规划优化 方法 (57)摘要 本发明公开一种基于交流模型的输电网扩 展规划优化方法， 包括建立两目标的输电网扩展 规划优化模 型； 根据随机原则在决策变量上下限 范围内产生初始决策变量， 得到初始种群P， 所述 决策变量为输电网线路拓扑； 对初始种群中每个 个体初始生成的线路拓扑进行优化， 通过扩建线 路去除孤立节 点和孤岛， 根据最终优化完成的拓 扑， 计算个体的线路扩建成本； 使用粒子群优化 算法计算无功补偿成本； 建立负荷、 风电和光电 的随机交流概率模型， 使用半不变量方法得到支 路潮流的半不变量， 利用半不变量计算有功及无 功的网损期望值； 使用多目标优化算法对初始种 群进行循环进化， 得到多目标规划结果。 本发明 能得到更精确， 而且能同时考虑到无功功率影 响 进行无功补偿。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 114243708 A 2022.03.25 CN 114243708 A 1.一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特 征在于， 包括 步骤： Step1:设置初始参数迭代次数、 种群大小和决策变量范围， 建立两目标的输电网扩展 规划优化模型； Step2:根据随机原则在决策变量上下限范围内产生初始决策变量， 得到初始种群P， 所 述决策变量 为输电网线路拓扑； Step3:对初始种群中每个个体初始生成的线路拓扑进行优化， 通过扩建线路去除孤立 节点和孤岛， 根据最终优化完成的拓扑， 计算个 体的线路扩建成本； Step4： 使用粒子群优化 算法计算无功补偿成本； Step5： 建立负荷、 风电和光电的随机交流概率模型， 使用半不变量方法得到支路潮流 的半不变量， 利用半不变量计算有功及无功的网损期望值； Step6： 使用多目标优化 算法对初始种群进行循环进化， 得到最后的多目标规划结果； Step7： 判断是否达到了设定的最大迭代次数， 若达到了， 则结束进化循环， 否则， 转到 Step3， 继续优化下一代种群。 2.根据权利要求1所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 构建包含两个目标的输电网扩展规划优化模型， 两目标分别为成本目标f1和网损目标f2。 3.根据权利要求2所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 成本目标f1包括线路建 设成本系数和无功补偿成本系数： min f1＝ω1+ω2 其中， ω1表示线路扩建成本， ω2表示无功补偿成本； 所述线路扩建成本以清除孤立节点和孤岛为原则， 在每条可建设线路的支路的线路建 设上下限范围内， 寻 求线路建 设成本最少的输电网络扩建规划拓扑 方案， 计算公式为： 其中， Nl表示可扩建线路的支路数目， ni表示支路i上扩建线路的数目， Ci表示支路i上 扩建单位长度的成本， li表示支路i的线路长度； 所述无功补偿成本通过建立以有功网损为目标的模型， 应用粒子群优化算法， 求解到 最优的无功补偿方案， 计算公式为： 其中， rqj表示节点j处的单位无功补偿成本， Qj表示节点j处的无功补偿 容量， rpj表示节 点j处的单位切负荷成本， Pj表示节点j处的有功切负荷容 量。 4.根据权利要求1所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 去除孤立节点及孤岛的线路扩建， 包括 步骤： 初始化线路拓扑的邻接矩阵、 可扩建矩阵和状态 矩阵； 判断邻接矩阵是否存在全为0的行向量， 若存在则修正邻 接矩阵并返回再次判断， 若不 存在则更新状态 矩阵并进行 下一步； 判断状态 矩阵中是否有所有的节点 好， 若没有则修 正状态矩阵并返回再次判断。 5.根据权利要求1所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 使用粒子群优化 算法计算无功补偿成本， 包括 步骤： 设置粒子群大小并随机产生粒子的初始位置和速度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114243708 A 2计算每个粒子的有功网损值； 比较并得到每 个粒子的自身最优位置； 比较并得到所有粒子的全局最优位置； 更新全部粒子的速度和位置 。 6.根据权利要求1所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 采用半不变量方法解决随机交流 概率模型包括 步骤： 确定算例及算例的具体参数， 确定负荷节点号以及风机、 光伏发电机接入的节点编号， 确定它们的随机变量的概 率密度模型的参数； 进行一次确定性交流潮流计算， 得到末次迭代的雅克比矩阵J0， 表示同时利用负荷、 发 电机的功率 随机变量的均值， 得到电力网络中每个节点的电压幅值向量和相位角向量X 的 均值X0和网络中支路有功功率及无功功率的向量Z的均值Z0， 计算Z对X在X取值为均值X0处 求导的灵敏度矩阵S0； 计算负荷、 发电机的变量的各阶原点矩； 计算负荷、 发电机的变量的半不变量； 得到节点电压幅值和支路潮流的半不变量； 根据半不变量， 拟合 概率分布函数。 7.根据权利要求6所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 计算所有负荷节点的有功和无功功率的1到8阶半不变量； 负荷服从正态分布概率模型， 其 一阶半不变量等于均值， 二阶半不变量等于方差， 3到8阶半不变量均为0； 对接入风机和光 伏发电机的节点， 计算风机和光伏发电机输出有功功率及无功功率的1到8阶原点矩， 根据 半不变量与原点矩的关系， 计算这些随机变量的1到8阶半不变量； 同时对于接入常规发电 机的节点， 用同样的方法计算 其各阶半不变量。 8.根据权利要求7所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 采用半不变量方法解决随机交流概率模 型， 并得到网损期 望值目标函数值， 利用负荷、 风电 及光电出力随机变量的8阶半不变量求解得到支路潮流的8阶半不变量， 并通过支路潮流的 半不变量得到有功和无功网损期望值， 计算公式为： 将上式转 化为： 其中， 表示支路i上初始的线路数目， ni表示规划后在支路i上扩建 的线路数目， ri表 示支路i的电阻， Pli表示支路i的有功潮流； xi表示支路i的电抗， Qli表示支路i的无功潮流； D (Pli)表示支路潮流的方差， 即支 路潮流的二阶半不变量； E(Pli)表示支路潮流的数学期望， 即支路潮流的一阶半不变量。 9.根据权利要求1所述的一种基于交流模型的输电网扩展规划优化方法， 其特征在于， 利用基于增强型反世代 距离指标的多目标进化 算法来处 理该多目标输电网扩展规划模型； 通过计算每个在真实普鲁托前沿面上的个体到算法获取的个体集合之间的最小距离权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114243708 A 3