[发明专利]一种多时间尺度协调的检修计划优化方法

摘要

本发明提出了一种多时间尺度协调的检修计划优化方法，属于电力系统调度运行领域，该方法首先建立年度检修计划优化模型；求解模型并通过安全校核后得到年度检修计划并进行月度分解；然后建立月度检修计划优化模型，求解模型并通过安全校核后得到月度检修计划并进行周分解；对周检修计划进行安全校核，通过后得到包括年度检修计划、月度检修计划和周检修计划的多时间尺度协调的检修计划优化方案。本发明实现了多时间尺度检修计划的耦合协调，考虑全年检修均衡、新增检修需求，并通过断面安全校核，确保编制的检修计划满足电力系统安全稳定运行需求，为检修计划的合理制定提供了有效工具。

主权项

1.一种多时间尺度协调的检修计划优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取制定检修计划的基础数据；所述制定检修计划的基础数据包括预备进行检修的电网的系统控制参数、线路数据、联络线数据、节点数据、电厂数据、地区数据、断面数据、机组数据、负荷数据、检修信息数据、年度检修计划申请数据和月度新申请检修计划数据；2)建立年度检修计划优化模型并进行求解，对求解结果进行安全校核，得到年度检修计划的月度分解量；具体步骤如下；2‑1)建立年度检修优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：2‑1‑1)设立年度检修计划优化模型的决策目标；年度检修计划优化模型的决策目标是机组等备用率，表达式如下：ΔPi＝ΔPj(i∈t,j∈t,t＝1,2,…,NTy)  (1)其中，ΔPi代表时段i的备用容量，等于系统装机容量减去时段i的最大负荷和检修停运容量，t代表检修时段，NTy表示年度可用于检修的时段总数；2‑1‑2)建立年度检修计划优化模型的约束条件；年度检修计划优化模型的约束条件包括：年度发电机组检修约束、年度输电线路检修约束、年度检修计划专家库约束和年度电网运行安全约束；2‑1‑2‑1)年度发电机机组检修约束；表达式如下：其中，Xi,t＝1表示机组i从t时段开始检修，NGy表示年度需要检修的机组总数；2‑1‑2‑2)年度输电线路检修约束；表达式如下：其中，Yj,t表示线路j从t时段开始检修，NLy表示年度需要检修的线路总数；2‑1‑2‑3)年度检修计划专家库约束包括：同时检修约束、顺序检修约束、互斥检修约束；同时检修约束即停电一次一个区域内的检修全部完成；顺序检修约束即按照地理位置就近原则安排检修顺序；互斥检修约束即将不在同时段检修的设备安排在不同时段检修；2‑1‑2‑4)年度电网运行安全约束包括年度发电侧约束及年度电网侧约束；年度发电侧约束由年度机组出力上下限约束、年度系统备用容量约束和年度机组电量约束组成；年度机组出力上下限约束，表达式如下：其中，X_i,τ表示机组i从τ时段开始检修；表示机组i检修需要的时间，P_i,t,c代表状态c情况下机组i在时段t的出力；Z_i,c代表状态c情况下机组i的故障状态，c＝0代表基态；c＝1代表故障态；P_i,max与P_i,min分别为机组i出力的上限与下限；年度系统备用容量约束，表达式如下：其中，Dt为时段t的系统负荷，R为系统备用率；机组电量约束表达式如下：其中，Wi,down为机组i合约电量下限，Wi,up为机组i合约电量上限，H0为发电计划周期内的时段长度，Pi,t代表机组i在时段t的出力，Wi为机组i的合约电量，λ为偏移系数，Wi,down＝(1‑λ)Wi，Wi,up＝(1+λ)Wi；年度电网侧约束由年度节点功率平衡约束、年度支路直流潮流约束和年度线路传输上限约束组成；年度节点功率平衡约束，表达式如下：其中，F_j,t,c代表状态c情况下线路j在t时段的潮流，d_k,t代表节点k在t时段的负荷，为以k为初始节点的线路集合，为以k为终止节点的线路集合；年度支路直流潮流约束，表达式如下：其中，θ_a,t,c为状态c情况下起始节点a在t时段的电压相角；θ_b,t,c为状态c情况下线路j的终止节点b在t时段的电压相角；x_ab为起始节点a与终止节点b之间的支路电抗；C为常数；表示线路j检修需要的时间；Y_j,τ表示线路j从τ时段开始检修；Z_j,c代表状态c情况下线路j的故障状态；年度线路传输上限约束，表达式如下：其中，Fj,max为线路j的传输上限；2‑2)对年度检修计划优化模型求解；根据年度检修申请数据，对年度检修计划优化模型求解，得到年度检修计划并进行月度分解，得到年度检修计划的月度分解量；2‑3)对步骤2‑2)得到求解结果进行年度检修计划安全校核；年度检修计划安全校核考虑年度极限断面约束，表达式如下：其中，b为关键断面，Pb(t)为断面b在t时段的最大输送容量限制，IG,b为与断面b相关的机组集合，Id,b与断面b相关的负荷集合；根据式(10)所示的约束对所有关键断面进行核验，若所有关键断面均通过核验，则进入步骤3)；若任意关键断面核验不通过，则将该断面对应的年度极限断面约束添加到年度检修计划优化模型的约束条件中，然后重新返回步骤2‑2)对更新后的年度检修计划优化模型求解；3)建立月度检修计划优化模型并进行求解，对求解结果进行安全校核，得到初始周检修计划；具体步骤如下：3‑1)建立月度检修计划优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：3‑1‑1)设立月度检修计划优化模型的决策目标；表达式如下：minω1F1+ω2F2  (11)其中，表示线路的检修意愿成本，W_j,t表示线路j在t时段的检修意愿成本函数，X_j,t表示线路j从t时段开始检修，并且持续MD_j时间，否则X_j,t＝0；NT_m表示月度检修时段总数，NL_m为月度检修线路总数；表示各断面的新能源受限电量，Q_s,t表示断面s在t时段的总受限电量，η_s表示断面s的新能源运行同时率参数，NS为断面总数；ω1、ω2分别为检修意愿成本权重和新能源受限电量权重，且ω1+ω2＝1；3‑1‑2)建立月度检修计划优化模型的约束条件；月度检修计划优化模型的约束包括：月度发电机组检修约束、月度输电线路检修约束、月度机组组合变量与发电机组检修开始时段变量的耦合约束、月度检修计划专家库约束和月度电网运行约束，其中月度检修计划专家库约束与年度检修计划专家库约束相同；3‑1‑2‑1)月度发电机机组检修约束，表达式如下：其中，Xi,t＝1表示机组i从t时段开始检修，NGm表示月度需要检修的机组总数；3‑1‑2‑2)月度输电线路检修约束，表达式如下：其中，Yj,t表示线路j从t时段开始检修，NLm表示月度需要检修的线路总数；3‑1‑2‑3)机组组合变量与发电机组检修开始时段变量的耦合约束，表达式如下：其中，Ii,t,s是机组i在时刻mmt组合方式s的状态，开机为1，关机为0；时刻mmt是时段中的时间点；3‑1‑2‑4)月度电网运行安全约束包括月度发电侧约束及月度电网侧约束；月度发电侧约束由月度机组出力上下限约束、月度系统备用容量约束和月度机组电量约束三部分组成；月度机组出力上下限约束表达式如下：月度系统备用容量约束表达式如下：月度机组电量约束表达式如下：月度电网侧约束由月度节点功率平衡约束、月度支路直流潮流约束和月度线路传输上限约束三部分组成；月度节点功率平衡约束，表达式如下：月度支路直流潮流约束，表达式如下：月度线路传输上限约束表达式如下：3‑2)对月度检修计划优化模型求解；根据步骤(1)得到的年度检修计划的月度分解量和月度新申请检修计划，对月度检修计划优化模型求解，得到月度检修计划；3‑3)对步骤3‑2)得到的求解结果进行安全校核；具体步骤如下：3‑3‑1)对步骤3‑2)得到的求解结果进行年度检修计划安全校核；重复步骤2‑3)，将步骤3‑2)得到的求解结果进行年度检修计划安全校核，若所有关键断面均通过核验，则进入步骤3‑3‑2)；若任意关键断面核验不通过，则将该断面对应的年度极限断面约束添加到月度检修计划优化模型的约束条件中，然后重新返回步骤3‑2)对更新后的月度检修计划优化模型求解；3‑3‑2)对步骤3‑2)得到的求解结果进行月度检修计划安全校核；月度检修计划安全校核考虑月度极限断面约束，表达式如下：其中，I_b为关键断面b所包含的线路集合，和为断面b在t时段的正向传输极限和负向传输极限，和为t时段因线路检修方案对断面b产生的正向和负向受限电力值；若所有关键断面均通过核验，则将步骤3‑2)得到的求解结果进行周分解，得到初始周检修计划，然后进入步骤4)；若任意关键断面核验不通过，则将该断面对应的月度极限断面约束添加到月度检修计划优化模型的约束条件中，重新返回3‑2)对更新后的月度检修计划优化模型求解；4)构建周检修计划并进行安全校核，最终得到多时间尺度协调的检修计划优化方案；具体步骤如下：4‑1)构建周检修计划；将周内接受的临时检修申报和步骤3)得到的初始周检修计划形成周检修计划；4‑2)对步骤4‑1)得到的周检修计划进行周检修计划安全校核；周检修计划安全校核考虑周检修计划关键断面极限约束，表达式如下：若所有关键断面均通过核验，则方法结束，得到包括年度检修计划、月度检修计划和周检修计划的多时间尺度协调的检修计划优化方案；若任意断面核验不通过，则重新返回步骤4‑1)，重新修订周检修计划，在周内范围进行调整，直至通过周检修计划关键极限断面约束核验。