CN103455854A - 基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，主要应用于配电网调度系统的评估与优化。根据配电网调度系统的评估与优化需要计算的指标以及各指标之间存在的关系，建立全局优化目标模型，计算全局优化目标各层指标的权重，依托配网调度系统的系统运行数据和历史数据计算全局优化各指标的指标值，按照各指标最优值的情况，将指标分为极大型指标、极小型指标和固定型指标3类，给各指标值进行评分，计算出全局优化目标总分。利用基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，将计算值不同、变化趋势不同的各类指标进行一体化建模，得出配电网调度系统全局优化总目标，便于进行配电网调度系统多指标的一体化优化分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法。
背景技术
全局最优化问题广泛见于经济模型，金融，网络交通，数据库，集成电路设计，图象处理，化学工程设计及控制，分子生物学，环境工程学等等。因为存在多个不同于全局最优解的局部最优解，而传统的非线性规划方法都只能求其局部最优解，所以不能顺利地应用于求解全局最优化问题。在过去的几十年里，由于全局最优化在许多领域的重要应用，其理论和方法已经得到了很大的发展。这些方法主要包括确定性方法和随机方法。
实践中，人们经常遇到一类含有多个目标的建模规划问题。目标建模方法在实践中的应用十分广泛，它的重要特点是对各个目标分级加权与逐渐优化，这符合人们处理问题要分别轻重缓急，保证重点的思考方式。
发明内容
发明目的：根据研究的配电网调度系统全局目标涉及的指标，以及各指标之间存在的关系，建立配电网调度系统全局优化目标层次结构图，并对配电网调度系统全局优化目标进行建模。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，其特征在于：根据配电网调度系统的评估与优化需要计算的指标以及各指标之间存在的关系，建立配电网调度系统全局优化目标模型，形成全局优化目标层次结构图；利用层次分析法计算全局优化目标各层指标的权重，依托配网调度系统的系统运行数据和历史数据计算全局优化各指标的指标值，按照各指标最优值的情况，将指标分为极大型指标、极小型指标和固定型指标3类，按照3类指标不同的评分标准，给各指标值进行评分，最后汇总所有指标的权重和评分，计算出全局优化目标总分；该配电网调度系统优化建模方法包括如下步骤：
（1）确定配电网调度系统全局优化目标研究的指标，具体指标包括：1.极大型指标：线路网络满足N-1比例、配变网络满足N-1比例、重要用户供电可靠性、电压合格率、分布式电源发电效率；2.极小型指标：线路设备重载率、配变设备重载率、停电时户数、供电半径长度、倒闸操作次数、线路负荷峰谷差值、区域最大负荷峰值、线损；3. 固定型指标：区域平均负载率、区域负载均衡率；
（2）建立四层结构的配电网调度系统全局优化目标指标结构模型：
（2－1）模型的第一层是全局优化总目标；
（2－2）模型的第二层是基于时间维度的目标，分别是长期优化目标(长期是指1季度到1年)、中长期优化目标(中长期是指1月)、短期优化目标(短期是指日前，一般前1-3天)、超短期优化目标(超短期是指当天，一般1-23小时)、实时优化目标(实时是指小于1分钟)；
（2－3）模型的第三层是全局优化指标的分类总值，所有全局优化指标共分为4类，分别是安全性、可靠性、优质性、经济性；
（2－4）模型的第四层是全局优化的底层指标，即步骤（1）中提到的指标； 其中线路网络满足N-1比例、配变网络满足N-1比例、线路设备重载率、配变设备重载率属于第三层指标中的安全性；重要用户供电可靠性、停电时户数、供电半径长度、倒闸操作次数属于第三层指标中的可靠性；电压合格率属于第三层指标中的优质性；分布式电源发电效率、区域平均负载率、区域负载均衡率、线路负荷峰谷差值、区域最大负荷峰值、线损、供电半径长度、倒闸操作次数属于第三层指标中的经济性；供电半径长度、倒闸操作次数两个指标即属于可靠性又属于经济性；
（3）用层次分析法计算全局优化目标指标的权重；
（4）设定指标的评分标准：设定极大型指标、极小型指标和固定型指标3类的评分标准，以设定的各指标期望最优值为基准，根据各指标实际值与期望最优值的差值以及各指标向期望最优值逼近的难易程度建立评分函数；同一类型的指标，评分函数的类型相同，评分函数中的相关参数根据指标的具体情况设定；
（5）计算全局优化目标指标值，依据步骤（4）相关标准评分标准对指标评分；
（6）综合评分，得出配电网调度系统全局优化总目标。
将全局优化总目标在时间尺度上分解为长期、中长期、短期、超短期、实时5个时间尺度目标，长期指1季度到1年，中长期指1月，短期指日前，超短期指当天，实时指小于1分钟。
将各时间尺度目标分解到安全、可靠、经济、优质四大类型上的分解目标。
全局优化目标指标结构和目标模型：根据全局优化目标指标，分析各指标的定义、内涵，将全局优化目标指标按照以下结构分为4层。第一层是全局优化总目标，第二层是全局优化总目标在长期、中长期、短期、超短期、实时5个时间尺度上分解的各时间尺度目标，第三层是从各时间尺度目标分解到安全、可靠、经济、优质四大类型上的分解目标，第四层是每个分解目标大类下全局优化能够优化的指标。
依据指标性能优劣和指标值之间的关系分为极大型指标、极小型指标和固定型指标，极大型指标是指指标值越大指标性能越优，极小型指标是指指标值越小指标性能越优，固定型指标是指指标数值在处于某一固定区间或接近某一固定值时指标性能越优。
全局优化目标指标的权重：全局优化目标指标权重的设置采用层次分析法。
有益效果：利用基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，将计算值不同、变化趋势不同的各类指标进行一体化建模，得出配电网调度系统全局优化总目标，便于进行配电网调度系统多指标的一体化优化分析。
附图说明
图1为全局优化目标建模流程图；
图2为全局优化目标指标结构图；
图3为全局优化目标指标权重计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
集成于配电网调度系统中的全局优化调度方案中，包括一套具备标准组件化的配电网调度系统（DMS），一套全局优化调度功能模块。配电网调度系统（DMS）作为全局优化调度功能功能模块的支持平台，为全局优化调度功能模块的指标计算和评估分析提供数据支撑和功能支撑；全局优化调度功能功能模块负责对配电网调度系统所监控的配电网区域的运行状态进行分析评估和指标计算，根据分析评估和计算结果，结合用户的指标要求，运用基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法建立全局优化总目标，根据全局优化总目标进行优化分析，最终形成全局优化方案。其中全局优化总目标的模型结构和建模方法即本发明的关键所在。
本发明提供的基于全局优化的目标建模方法主要应用于配电网调度系统的评估与优化。
如图1所示，优化建模方法包括如下步骤：
（1）分析全局目标指标间的关系，确定全局优化目标研究的指标；
（2）建立全局优化目标指标结构；
（3）形成全局优化目标模型；用层次分析法计算全局优化目标指标的权重；
（4）设定指标的评分标准；
（5）计算全局优化目标指标值，依据步骤（4）相关标准评分标准对指标评分；
（6）综合评分，得出全局优化总目标。
如图2和图3所示，根据全局优化目标指标，分析各指标的定义、内涵，将全局优化目标指标按照以下结构分为4层。第一层是全局优化总目标，第二层是全局优化总目标在长期、中长期、短期、超短期、实时5个时间尺度上分解的各时间尺度目标，第三层是从各时间尺度目标分解到安全、可靠、经济、优质四大类型上的分解目标，第四层是每个分解目标大类下全局优化能够优化的指标。
全局优化的总目标模型具体到长期、中长期、短期、超短期、实时5个时间尺度上，各时间尺度下全局优化目标指标结构如下：
（1）长期优化目标主要由可靠性和经济性三类指标组成。其中经济性占的比重较大，是主要优化目标。
（2）中长期优化目标主要由安全性、可靠性和经济性三类指标组成。其中经济性占的比重较大，是主要优化目标。
（3）短期优化目标主要由安全性、可靠性和经济性三类指标组成。其中经济性占的比重较大，是主要优化目标。
（4）超短期优化目标主要由安全性、可靠性和优质性三类指标组成。其中安全性、可靠性占的比重较大，是主要优化目标。
（5）实时优化主要由可靠性指标组成，重要用户供电可靠性和停电时户数是主要优化目标。
全局优化目标指标权重的设置采用层次分析法，具体的全局优化目标指标权重计算步骤如下：
（1）根据对各层指标两两之间重要程度的分析形成判断矩阵；
（2）计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量；
（3）将判断矩阵最大特征根对应的特征向量归一化，得到各单层指标相对与其直接上级指标的单排序权重值；
（4）进行单排序一致性校验，如通过校验则继续步骤（5），如未通过一致性校验则返回步骤（1）；
（5）进行层次总排序一致性校验，如通过校验则继续步骤（6），如未通过一致性校验则返回步骤（1）；
（6）基于单排序权重的计算结果求得各单项指标的层次总排序权重。
Claims (4)
1. 基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，其特征在于：根据配电网调度系统的评估与优化需要计算的指标以及各指标之间存在的关系，建立配电网调度系统全局优化目标模型，形成全局优化目标层次结构图；利用层次分析法计算全局优化目标各层指标的权重，依托配网调度系统的系统运行数据和历史数据计算全局优化各指标的指标值，按照各指标最优值的情况，将指标分为极大型指标、极小型指标和固定型指标3类，按照3类指标不同的评分标准，给各指标值进行评分，最后汇总所有指标的权重和评分，计算出全局优化目标总分；该配电网调度系统优化建模方法包括如下步骤：
（1）确定配电网调度系统全局优化目标研究的指标，具体指标包括：1.极大型指标：线路网络满足N-1比例、配变网络满足N-1比例、重要用户供电可靠性、电压合格率、分布式电源发电效率；2.极小型指标：线路设备重载率、配变设备重载率、停电时户数、供电半径长度、倒闸操作次数、线路负荷峰谷差值、区域最大负荷峰值、线损；3. 固定型指标：区域平均负载率、区域负载均衡率；
（2）建立四层结构的配电网调度系统全局优化目标指标结构模型：
（2－1）模型的第一层是全局优化总目标；
（2－2）模型的第二层是基于时间维度的目标，分别是长期优化目标、中长期优化目标、短期优化目标、超短期优化目标、实时优化目标；
（2－3）模型的第三层是全局优化指标的分类总值，所有全局优化指标共分为4类，分别是安全性、可靠性、优质性、经济性；
（2－4）模型的第四层是全局优化的底层指标，即步骤（1）中提到的指标；
（3）用层次分析法计算全局优化目标指标的权重；
（4）设定指标的评分标准：设定极大型指标、极小型指标和固定型指标3类的评分标准，以设定的各指标期望最优值为基准，根据各指标实际值与期望最优值的差值以及各指标向期望最优值逼近的难易程度建立评分函数；同一类型的指标，评分函数的类型相同，评分函数中的相关参数根据指标的具体情况设定；
（5）计算全局优化目标指标值，依据步骤（4）相关标准评分标准对指标评分；
（6）综合评分，得出配电网调度系统全局优化总目标。
2.根据权利要求1所述的基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，其特征在于：将全局优化总目标在时间尺度上分解为长期、中长期、短期、超短期、实时5个时间尺度目标，长期指1季度到1年，中长期指1月，短期指日前，超短期指当天，实时指小于1分钟。
3.根据权利要求1所述的基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，其特征在于：将各时间尺度目标分解到安全、可靠、经济、优质四大类型上的分解目标。
4.根据权利要求1所述的基于全局优化的配电网调度系统目标建模方法，其特征在于：
模型的第四层是全局优化的底层指标，即步骤（1）中提到的指标；其中线路网络满足N-1比例、配变网络满足N-1比例、线路设备重载率、配变设备重载率属于第三层指标中的安全性；重要用户供电可靠性、停电时户数、供电半径长度、倒闸操作次数属于第三层指标中的可靠性；电压合格率属于第三层指标中的优质性；分布式电源发电效率、区域平均负载率、区域负载均衡率、线路负荷峰谷差值、区域最大负荷峰值、线损、供电半径长度、倒闸操作次数属于第三层指标中的经济性；供电半径长度、倒闸操作次数两个指标即属于可靠性又属于经济性。
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