学术论文：【毕业论文】考虑安全等级的电力系统多目标经济运行综合优化

【毕业论文】考虑平安等级的电力系统多目标经济运行综合优化本科毕业设计〔论文〕考虑平安等级的电力系统多目标经济运行综合优化学院〔系〕：电气工程学院专业：08及电力一班学生姓名：学号：060103030117指导教师：辩论日期：6月25日燕山大学毕业设计〔论文〕任务书学院：电气工程学院系级教学单位：电力工程系学号060103030117学生姓名专业班级08级电力1班题目题目名称考虑平安等级的电力系统多目标经济运行综合优化题目性质1.理工类：工程设计〔√〕；工程技术实验研究型〔〕；理论研究型〔〕；计算机软件型〔〕；综合型〔〕2.管理类〔〕；3.外语类〔〕；4.艺术类〔〕题目类型1.毕业设计〔√〕2.论文〔〕题目来源科研课题〔〕生产实际〔〕自选题目〔√〕主要内容1.了解电力系统平安性分析及经济调度的意义及研究现状；2.基于供电能力的输电网平安等级划分模型的建立；3.电网经济运行多目标优化数学模型的建立；4.不同平安等级要求下的电网经济性分析。基本要求1.了解并掌握输电网最大供电能力的求解方法以及BCC优化算法；2.掌握重复潮流法，建立基于供电能力的输电网平安等级划分模型；3.建立电网经济运行多目标优化数学模型；4.设计说明书一份，不少于2万字，符合毕业设计〔论文〕撰写标准；遵守毕业设计纪律，按时参加答疑，独立完成，培养根本工程实际能力。参考资料1.?配电网供电能力的实时评估分析?李振坤2.?基于细菌群体趋药性的函数优化方法?李威武3.电力系统经济调度的相关文献和书籍周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～16周第17～18周应完成的内容相关文献及根底书籍的查阅，了解课题的意义和研究现状；学习并掌握重复潮流法，建立基于供电能力的输电网平安等级划分模型；学习掌握BCC算法，建立电网经济运行多目标优化数学模型；用MATLAB仿真；整理论文思路和仿真结果，总结结论并撰写论文，准备辩论；指导教师：职称：教授2021年2月25日系级教学单位审批：2021年1月5日摘要近年来，随着竞争性电力市场的建设和电力系统规模的逐渐扩大，以及有关节能、环保、经济调度政策的公布，电力系统运行中诸多不确定因素日益凸显，各种运行风险将难以预测。因此，研究电力系统优化调度协调模型及机制，提高电网调度决策智能化水平，对确保电网平安与经济运行有着极其重要的意义。本文主要从电网的平安性评估和经济运行两方面进行了研究，主要工作如下：首先，定义了评估电网平安性的指标。介绍了基于直流潮流的静态平安分析方法及最大供电能力的模型和求解方法，在此根底之上，定义了危险指标、风险指标和平安指标。这些指标可描述电网事故后果的严重程度，找出电网网架结构和元件参数不合理的地方。然后，提出了较为完整的输电网平安等级划分方法。在平安性指标的根底之上，综合考虑电网预想事故的各种后果和电网承受负荷波动的能力，将电网平安等级划分为五个等级，并且量化了各个等级标准，从而建立了一套较为完整的输电网平安等级划分体系。最后，为实现电网的经济效益最大化，建立了系统购电本钱最小和有功损耗最小的多目标经济运行综合协调优化模型，改进了细菌群体趋药性算法，并将其应用于多目标优化计算，得到Pareto最优解集。为便于决策者挑选出最终的折衷解或满意解，本文分别从网损率指标和多属性决策两个方面进行了研究，给出最优折衷解。最后考虑了不同平安等级下的经济性要求，得到兼顾平安和经济的满意解。关键词平安等级；平安性指标；静态平安分析；经济调度；多目标优化；多属性决策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目录TOC\o"1-2"\h\z\u\t"标题3,3"l"_Toc327802770"摘要 Ⅰl"_Toc327802771"Abstract Ⅱl"_Toc327802772"第1章绪论 1l"_Toc327802773"1.1课题背景及意义 1l"_Toc327802774"1.2平安性的研究现状 2l"_Toc327802775"1.3经济调度的研究现状 2l"_Toc327802776"本章小结 3l"_Toc327802777"第2章输电网平安性评估指标与输电网平安等级研究 3l"_Toc327802778"2.1引言 3l"_Toc327802779"2.2输电网最大供电能力评价 4l"_Toc327802780"2.3基于重复潮流的配电网供电能力评估算法 6l"_Toc327802781"2.4平安等级划分的总体思路和原那么 8l"_Toc327802782"2.5电网平安等级的划分标准 9l"_Toc327802783"2.6评估电网平安等级的根本过程 10l"_Toc327802784"2.7本章小结 11l"_Toc327802785"第3章电力系统多目标经济运行综合优化 11l"_Toc327802786"3.1引言 11l"_Toc327802787"3.2电网经济运行多目标优化数学模型 12l"_Toc327802788"3.3多目标细菌群体趋药性算法及其改进 13l"_Toc327802789"3.4不同平安等级下的电网经济性分析 20l"_Toc327802790"3.5本章小结 21l"_Toc327802791"第4章MATLAB仿真 22l"_Toc327802792"4.1原始参数 22l"_Toc327802793"4.2仿真结果分析 25l"_Toc327802794"结论 26l"_Toc327802795"参考文献 27l"_Toc327802796"致谢 28l"_Toc327802797"附录1 29l"_Toc327802798"附录2 33第1章绪论1.1课题背景及意义电网平安与经济社会开展、人民群众切身利益休戚相关，是公司和电网开展的生命线。近年来，随着特高压工程的推进，我国电网建设正逐步进入全国联网、南北互供的新阶段，电网呈现出覆盖面积广、输送功率大、输电线路长、结构复杂等特点。如果出现电力系统重大事故，其影响涉及的范围扩大，造成的损失也会大幅度增加，不仅令电力企业遭受重大损失，而且对人民生活甚至整个社会经济的开展都会造成严重的影响。2021年7月1日，华中电网发生重大事故，造成河南五市停电并涉及周边地区，损失负荷约3800MW。2021年初南方雪灾导致的大面积停电事故，造成17个省区出现线路跳闸断线等现象，局部地区供电系统瘫痪，仅湖南电力损失就有16亿元。因此，提高电力系统平安可靠的运行水平具有重要意义，必须作为一个重大战略问题来解决。近年来，世界范围内大面积停电事故也时有发生。2003年8月14日，美加大停电震惊全世界，事故造成的负荷损失高达61.08GW，停电范围超过9300平方英里，约5000万人口受到影响。2021年11月4日，欧洲的法国、意大利、德国、西班牙等国家发生大面积停电事故，负荷损失约14.5GW，受影响的居民约1000多万。英国、芬兰、日本、巴基斯坦等国又相继发生了多起重大停电事故。这些大停电事故给社会和经济开展带来了巨大的损失，引起了学者们对电网平安问题的深入思考。为保障电力系统的平安运行，各国都规定了自己的可靠性标准(也称为平安准那么或稳定准那么)，在电力规划设计和电力调度运行中，相应的平安性准那么必须得到满足。然而，随着电力市场化的改革，发电公司和电网公司成为独立的经济实体，其追求的首要目标都将转化成经济利益，使得电力系统运行的经济性与平安性的矛盾更加突出，电网平安运行面临着巨大挑战。因此，研究如何在充分利用资源、追求经济效益的目标下，采用适宜的电网经济调度方法来确保电网的平安、优质、稳定运行是极其重要的，这已成为电力系统领域全球范围的重大问题。由于电力系统平安稳定控制和经济运行优化问题本身的难度及复杂度，人们通常将这两个问题分开考虑，侧重于从不同角度来解决问题的某些方面。鉴于以上分析，首先从输电网供电平安性出发，提出了一种直观的划分输电网平安等级方法，从而定性定量分析电网运行平安性；随后建立电力系统多目标经济运行综合协调优化模型，以实现电网最大化经济效益，最后探讨不同平安等级下的经济性，实现兼顾平安与经济的电网优化协调运行。1.2平安性的研究现状近年来，随着竞争性电力市场的建设和电力系统规模的逐渐扩大，以及有关节能、环保、经济调度政策的公布，电力系统运行中诸多不确定因素日益凸显，各种运行风险将难以预测。因此，研究电力系统优化调度协调模型及机制，提高电网调度决策智能化水平，对确保电网平安与经济运行有着极其重要的意义。主要从电网的平安性评估和经济运行两方面进行了研究，主要工作如下：首先，定义评估电网平安性的指标。介绍了基于直流潮流的静态平安分析方法及最大供电能力的模型和求解方法，在此根底之上，定义危险指标、风险指标和平安指标。这些指标可描述电网事故后果的严重程度，找出电网网架结构和元件参数不合理的地方。然后，提出较为完整的输电网平安等级划分方法。在平安性指标的根底之上，综合考虑电网预想事故的各种后果和电网承受负荷波动的能力，将电网平安等级划分为五个等级，并且量化各个等级标准，从而建立一套较为完整的输电网平安等级划分体系。最后，为实现电网的经济效益最大化，建立系统购电本钱最小和有功损耗最小的多目标经济运行综合协调优化模型，改进了细菌群体趋药性算法，并将其应用于多目标优化计算，得到Pareto最优解集。为便于决策者挑选出最终的折衷解或满意解，分别从网损率指标和多属性决策两个方面进行了研究，给出最优折衷解。最后考虑不同平安等级下的经济性要求，得到兼顾平安和经济的满意解。1.3经济调度的研究现状传统电力系统经济调度问题是满足有功功率平衡条件下使全系统的燃料消耗量或发电本钱最小，机组出力、电压水平及线路约束也相应得到满足。随着电力市场化的进程及国家节能减排政策的施行，经济调度所包括的工作愈来愈广泛，主要有：(1)水火电经济协调随着煤炭能源的日益紧缺及环境污染的加剧，梯级水电站的经济协调运行日渐受到重视。梯级水电站不仅要满足电力系统运行要求，还要考虑发电和用水之间的协调，才能使综合效益最大化，这给其调度问题带来一定的复杂性。另外，由于入库径流、电价、机组运行状况等不确定因素的影响，在构造水火电优化调度策略时应该适当考虑风险。(2)考虑节能环保要求的经济调度随着国家可持续开展战略的提出，构建节约型社会、加大节能减排和环境保护力度已成为广泛共识。如何将节能环保与经济调度统一起来，国内外学者从多方面进行了研究。提出了以煤耗最小化为目标、考虑网损的日前节能调度方案的优化模型，建立适应不同电力调度模式的CO2排放计算模型，提出了以机组年发电小时数差异为控制要素的电量分配方法，对节能发电调度方案的低碳效益进行了计算与比较。(3)含风电场的电力系统经济调度近年来，风能作为最具潜力的新能源之一，受到极大关注，风力发电在电力系统中的比重也持续增加，因而含风电场的经济调度问题成为一个重要的研究课题。使用遗传算法优化风电机组和传统发电机组的调度，且考虑风电机组的特性以及传统机组的阀点效应。提出了一种含有风电场的经济调度模型，该模型是将风电机组参加到传统的经济调度模型中并用解析法求解。使用模糊最优化的方法解含有风电场和光伏发电系统的经济调度问题。(4)考虑购电费用的经济调度随着电力市场化的改革，厂网别离，电网公司成为独立的经济实体。如何降低购电费用，提高经济效益，对电网公司意义重大，因而以购电费用最小化为目标的经济调度引起了广泛关注。以购电费用最小为目标函数并考虑网损的影响，建立地区电网日购电优化数学模型。所建购电费用模型综合考虑了供求约束和发电厂发送能力约束。另外将购电模型和节能减排相结合的经济调度研究也成为当前热点之一。针对国务院颁发的?节能发电调度方法(试行)?，探讨分析如何将节能发电调度与电力市场改革工作相结合，实现兼顾节能与经济的最正确运营方式。提出与电力市场机制相协调的发电交易和调度的节能减排调度方法，建立起以市场竞争为根底的长效节能机制。本章小结本章主要说明了课题的背景及意义并对课题从平安性的现状和经济调度的现状进行了研究。第2章输电网平安性评估指标与输电网平安等级研究配电网肩负着向用户供电的重任，科学的对它们的供电能力进行实时评估，深入了解当前运行方式的供电裕度是很有必要的，因为充足的供电能力是保证配电网平安可靠运行的前提条件。特别是随着配电管理系统(DMS)和配电自动化系统(DAS)的不断成熟和完善，随负荷的不断变化实时的选择一种经济的运行方式成为可能，这就更需要对灵活多变的运行方式进行不断的实时评估，及时调整运行方式，这样才能在追求经济性的同时保证配电网运行的可靠性和平安性。同时，配电网故障后应向相邻网络最大能力的转移非故障区段的负荷，缩短停电时间，这也需要对相邻网络的可接受负荷能力进行实时评估。以确定可转移负荷容量。因此，配电网供电能力的实时评估是配电网管理系统的一项重要功能。．随着电力市场化改革的进程，电力系统运行的经济性与平安性的矛盾更加突出。在传统的电力系统中，平安性高于经济性，而在电力市场环境下，维持电网平安可靠运行的动力来自市场各参与方对经济利益的追求。因此，如何在市场经济条件下，寻求平安性和经济性之间适当的折衷，是电力系统运行中重要问题之一。本文基于配电网的实时运行方式，利用变步长重复潮流算法对其供电能力三个角度分别进行了评估，即整个配电网、一个区域和—个负荷点。根据对整个配电网供电能力的评估结果，将配电网的平安裕度分为高、中、低三种状态，可对电网是否需要采取预防控制措施提供了科学依据；通过对某一负荷节点的供电能力的评估，准确得到了该节点可接入的最大负荷，为故障后恢复重构中计算可转移负荷时提供入的最大负荷，为故障后恢复重构中计算可转移负荷时提供依据。最后用一实际算例进行了仿真，证明了该算法对配电网供电能力进行评估的有效性和快速性。2.2输电网最大供电能力评价输电网最大供电能力是指输电网中任意设备均不过负荷条件下，网络所能供应的最大负荷。2.2.2配电网供电能力实时评估及其数学模型配电网的供电能力是指配电网在满足支路功率约束和节点电压约束的条件下所能供应的最大负荷，它由配电网的运行方式和负荷的增长模式所决定，因此，配电网的最大供电能力是时变的，网络结构的调整、变压器分接头位置的变化、无功补偿设备的投切都会对其有影响，必须根据实际运行方式进行在线实时评估。在输电系统中，限制输送容量的主要因素有：热极限、电压降极限、稳定极限。在对配电网供电能力进行评估时可只考虑前两者，不考虑稳定极限。在评估过程中，可取线路或变压器的经济负荷或最大负荷作为其功率约束，本文以导线支路热极限决定的最大传输功率作为功率上限，变压器支路的额定功率为其传输上限，并假设上级电网能提供充足的电量，负荷增长模式为评估区域内的负荷成比例增长。根据以上所述，在对配电网供电能力进行评估时，优化的目标函数为：其中，S为评估区域所能供应的最大负荷，为节点的当前实际负荷，为负荷节点数，所以目标函数中的第一项即为当前实际负荷之和为负荷增长区域中节点J的负荷增长基数，本文取，k为负荷增长倍数，D为进行供电能力评估的区域，当对整个配电网的供电能力进行评估时，D为整个配电网；当对配电网中的一个区域进行评估时，D为相应区域；当对配电网中的一个节点的供电能力进行评估时，D仅包含这个节点。约束条件包括潮流约束、节点电压约束及导线和变压器支路的容量约束，即式中：A为节点／支路关联矩阵，i为所有支路的复电流矢量，I为所有节点的复电流注入矢量；Vk、Vuk、Vlk分别为节点足的电压及其上下限；为各支路流过的电流和其允许的最大载流量；为各变压器支路流出的功率值和最大容许值。对配电网的供电能力进行实时评估，要基于当前的实际运行方式，负荷的增长模式在本文中取为当前的实际负荷成比例增长，根据评估区域的不同，将配电网供电能力的评估分为三类：(1)对整个配电网供电能力的评估：即整个配电网的所有负荷成比例的持续增加，直到约束条件起作用为止。通过对整个配电网供电能力的评估。可得到当前运行方式下，配电网的最大供电能力及剩余供电裕度，对判断配电网是否能承受一定的负荷波动，是否需要调整当前运行方式具有指导意义。设配电网中所有负荷增大为原有负荷的K倍时，恰好有一约束起作用，即假设继续增大负荷，将会有越限发生，那么K可用以表征该配电网的最大供电能力。设目标函数(式1)中，S到达最大值时，变量K的值为，那么可见一正常运行的系统K是大于等于1的，K越大说明系统的最大供电能力水平越高，所能承受的负荷波动水平越大，因此，K可做为一评估配电网实时平安水平的指标。本文根据K的大小，将配电网的运行状态分为高、中、低三个等级：当K>2时，那么认为配电网的平安裕度高，即所有负荷翻一番时，配电网依然可正常运行；当1.5<K<2，也认为配电网的平安裕度满足要求，处于中等平安水平，不需要采取预防控制措施；当1<K<1.5时，那么认为配电网的平安裕度较低，当负荷波动较大时，可能发生越限，因此处于该运行状态的配电网应尽快采取调整措施，以提高平安运行水平。(2)对配电网局部区域供电能力的评估：即仅评估区域内的负荷成比例的持续增加，其他负荷维持当前水平不变，直到约束条件起作用为止。通过对配电网局部区域供电能力的评估，可得到该区域所能供应的最大负荷，对于当前运行方式下，判断该区域是否能投入新的负荷，及最大可投入多少负荷具有指导意义。(3)对一负荷点供电能力的评估：即计算在其他负荷保持不变的前提下，该负荷点所能供应的最大负荷。这一点在配电管理系统中故障发生后的恢复控制中非常重要，因为目前配电网中的相邻馈线一般都通过联络开关相连接，当某一馈线出现故障时，应尽可能多的将非故障区段的负荷转移到相邻馈线上，以尽快恢复供电，这就需要准确计算出相邻配网的联络节点可容纳转移负荷的能力，以确定转移负荷的大小。很多研究恢复重构的文献。对这一点做了忽略，想当然的认为相邻馈线可转移全部的非故障区段负荷，在这种假设条件下进行开关操作次数与运行费用的优化，这与实际情况是不符的。因此，对配电网联络节点供电能力的评估是很有必要的。2.3基于重复潮流的配电网供电能力评估算法配电网供电能力的评估的本质是在给定的运行方式及负荷增长模式下求取一临界点，在该临界点恰好有一约束起作用，当负荷有一微小增长，越过该临界点时将有越限发生，该临界点就对应着配电网的最大供电能力，最大供电能力与当前所供应负荷之差即为剩余的供电裕度。临界点的求取方法很多，重复潮流(RPF)法是有效方法之一，其根本思想是通过不断的增大系统的负荷，并反复进行潮流计算来确定系统所能供应的最大负荷，有人也将该方法成为尝试法(CutandTry)，已经在输电网输电能力(ATC)的计算中有所应用。利用重复潮流对配电网供电能力的实时评估，其思路为从当前的运行点出发，选取一个适宜的步长h，按照一定的负荷增长模式不断的增大负荷，并求取它们的潮流解，直到发生越限为止。即将发生越限的那个临界点所对应的负荷即为配电网的当前运行方式所能供应的最大负荷。2.3.2步长的变化策略在配电网最大供电能力的求解过程中，负荷增长倍数七的步长的选取是非常重要的，如果步长选的过大，计算结果的精度就会很低，如果步长过小，那么收敛速度又太慢。鉴于上述问题，本文采用自动变步长的方法逐步向前搜索：假设搜索成功(即没有越限发生)，那么以原步长继续向前搜索；假设搜索失败(发生越限)，那么步长减半，如此反复，直到步长减小到满足精度要求为止。详细步骤如下：确定初始搜索步长及精度确定负荷增长模式，令S等于当前的实际负荷，确定初始搜索步长及精度确定负荷增长模式，令S等于当前的实际负荷，假设，继续下一步；假设，计算结束，返回S和K，S即为配电网在前运行方式下可供应的最大负荷，即为剩余的供电裕度，K为最大供电倍数；计算以S’为基准进行潮流计算，判断是否有越限发生，如果没有越限，继续下一步，否那么转步骤(7)；令S=S’，转步骤(4)；步长缩小为原来的一半，即转步骤(3)。综上所述，配电网供电能力的实时评估流程图如图l所示。2.3.3该方法优点利用前文所述的连续潮流的方法对配电网供电能力进行评估具有以下优点：1)适用范围广，考虑约束条件全面，可计及支路容量约束、节点电压约束等各种运行约束条件；2)简单、容易实现，且能够准确的得到当前运行方式的最大供电能力和剩余供电裕度。3)计算量小，由于实际配电网的最大供电能力不会超过实际负荷很多倍，因此取初始步长时，一般迭代超过5次便会有越限发生，假设取收敛精度，整个迭代过程中，潮流计算的次数一般为10次左右，计算量明显小于各种智能算法，因此可用于在线的实时分析。2.4平安等级划分的总体思路和原那么本文主要是针对电网静态平安性，利用预想事故分析，判断系统是否存在隐患，并根据系统发生事故后可能产生的后果，将电网的平安性划分为假设干等级。本文提出以下平安分析原那么：(1)预想事故分析先将事故分为解列性事故和非解列性事故。解列性事故关系到系统稳定性问题，属于最为严重的事故，当电网发生此类事故时，应把该电网运行状况归类为最不平安等级。(2)预想事故中可能出现某个发电机仅有一回输电线路的情况，线路故障可能导致该发电机组与系统解列，此时应首先根据系统静态特性调整其他发电机和负荷的有功，假设系统有功最终不能平衡，那么该电网属于不平安等级；假设系统可以到达平衡，那么按非解列性事故判断电网平安等级。(3)对于非解列性事故，可通过越限量的情况，判断其对电力系统平安运行的危害程度，确定电网平安等级。(4)当电网满足所有预想事故时，那么说明电网运行平安，再由供电裕度的大小判断电网承受负荷波动的能力，来确定电网的平安程度。本文将在上述原那么根底之上，评估电网的运行状态，并对电网平安等级进行详细的分类。总体评估流程如图3-1所示。图2-1电网平安等级评估设计流程2.5电网平安等级的划分标准建立平安等级的评价体系其根本目的，是为了科学的评估输电网运行状况，提高输电网平安运行时间，防止大面积停电事故的发生。本文考虑电网运行的实际情况，依据电网满足校验情况以及供电能力的大小，并考虑电网运行平安稳定性的相关导那么，将电网平安状况相应的从高到低划分为五个等级。Ⅰ级：很平安，电网结构合理，此时电网满足校验，而且电网供电裕度高，负荷有较大波动时，电网依然可正常运行；Ⅱ级：平安，电网结构较合理，此时电网满足校验，供电裕度满足要求，处于比较平安水平，不需要采用预防控制措施；Ⅲ级：有风险，电网结构不太合理，此时电网有局部元件进行校验时，支路有越限情况发生；Ⅳ级：危险，电网结构不合理，此时电网局部元件进行校验时，使电网失去发电机，且系统无法通过有功功率调整以使系统功率平衡，给电网造成恶劣影响；Ⅴ级：很危险，电网结构很不合理，此时电网局部线路进行校验时，使电网发生解列严重事故，给电网造成恶劣影响。结合平安性指标将各个平安等级标准量化，给出电网平安等级划分标准见表2-1。表2-1电网平安等级划分标准平安等级SIRIDIⅠ(1/2,1]000Ⅱ(0,1/2]000Ⅲ/(0,)00Ⅳ//(0,1]0Ⅴ///(0,1]2.6评估电网平安等级的根本过程基于上述模型，评估电网平安等级的流程如图2-2所示。主要步骤如下：(1)首先形成电网的关联矩阵，节点导纳矩阵等，对原始情况下的电网进行直流潮流计算；(2)依次进行支路开断计算和发电机开断计算，并判断当元件开断时，电网是否发生解列、失电源、失负荷或支路越限等情况；(3)假设电网满足校验，那么进行最大供电能力求解；(4)通过上述步骤，求出指标、、、等平安性指标的大小，并依据表2-1确定电网平安等级。图2-2评估电网平安等级具体流程图正确、有效的评估电力系统的平安性，量化电网平安等级，对于电网平安稳定运行具有重要意义。鉴于目前尚未对电网平安等级进行明确的定义，本章提出了一种直观划分输电网平安等级的方法。首先基于静态平安分析和供电能力，提出了平安等级划分的总体思路和原那么。然后在平安性评估指标的根底上，将电网的平安性划分为六个等级并量化各个等级标准。仿真算例说明该平安等级的划分方法是可行的，平安等级的评估能够定量的刻画电网整体平安性状况，定性定量地反映出电网结构和状态的改变对电网平安性的影响，为输电网静态平安分析提供了一种新的思路。第3章电力系统多目标经济运行综合优化3.1引言随着电力市场化改革的进程，电力系统运行的经济性与平安性的矛盾更加突出。在传统的电力系统中，平安性高于经济性，而在电力市场环境下，维持电网平安可靠运行的动力来自市场各参与方对经济利益的追求。因此，如何在市场经济条件下，寻求平安性和经济性之间适当的折衷，是电力系统运行中重要问题之一。目前，在仅开放发电侧市场的条件下，电网公司作为市场中的购电商，要实现利益最大化，就必需找到一个最优的市场购电方案，即希望在保证系统平安与稳定运行、满足用户侧用电需求的条件下，从各发电主体购得的电力总费用最小。如何从传统购电模式转变为经济模式，这使电网调度部门面临巨大的压力。而网损作为衡量和考核电网公司生产经营的一项重要技术经济指标，反映出电网的规划设计、生产技术和营销管理水平，如何有效降低网损，对电网的经济运行具有重要意义。因此，有必要研究一种可以同时考虑降低购电本钱和网损的电力系统综合协调优化模型和算法，使电能购置和输送的综合效益最大化。本章首先建立了电力系统经济运行的购电费用-网损协调优化模型，然后提出了改进的多目标细菌群体趋药性优化算法(MultipleObjectivesBacterialColonyChemotaxis,MOBCC)，将其应用于购电费用和网损的协调优化问题中。得到Pareto最优解后，为便于决策者从Pareto最优解集中获得最优满意解或折衷解，给出了计及有网损率约束情况下的最优折衷解和多属性决策方法得到的最优折衷解两种求解方法。随后考虑了电网不同平安性的要求，进行电网平安经济综合优化。3.2电网经济运行多目标优化数学模型在Pool模式下ISO根据负荷预测，对每个时段的电量空间进行竞价。系统运行人员的购电目标为满足负荷需求、电网平安的购电费用最小化即其中，为第台发电机有功出力；为发电机总台数；为机组的报价函数。考虑负荷水平等因素影响，报价曲线形式有多种，一般有上升型、下降型、平报型、V型等，本文采用上升型报价曲线，即，那么式(3-1)等价为 (3-2)其中，、为竞价机组的报价曲线系数。在购电本钱最小化的驱使下，电网公司必然会从电价低的电厂多买电，从电价高的电厂少买电。但是完全按照本钱进行调度也是不合理的，这是因为由于不同电厂在电网中所处的位置不同，产生的网损也不同，例如同样是发电1kWh，甲、乙两厂真正为供电公司所用的电量是不同的。因此，在实际的经济调度实践中，应该综合考虑购电费用和网损，从而到达电网经济效益与节能效益的综合最优。因此，本文以电网购电费用本钱最小和电网有功损耗最小作为目标函数，建立电力系统经济运行的综合协调优化模型，目标函数如下： (3-3)其中，为电网有功损耗，可以表示为考虑稳定性和平安性要求，电力系统潮流约束方程为 (3-4)其中，和为节点的注入有功功率和无功功率；和是线路的电导和电纳；和分别是节点和节点的电压幅值；是节点之间的电压相角差；为所有节点数。不等式约束有：(1)发电机有功、无功功率限值 (3-5)其中，、是每台发电机有功出力和无功出力；、分别为发电机有功上下限值；、分别为发电机无功上下限值。(2)节点电压约束 (3-6)其中，、分别为节点电压幅值的上下限值；(3)考虑动热稳定极限的输电线路容量约束 (3-7)其中，。3.3多目标细菌群体趋药性算法及其改进3.3.1多目标优化概算对于多目标优化模型，通常的处理方法是将多目标问题转化为单目标问题，然后结合各类优化方法进行寻优，但针对不同的目标函数，权重因子的取值比较困难而且容易受主观因素的影响。在多目标优化问题中，各目标之间通常相互制约，往往不存在唯一的全局最优解，而是存在一个最优解的集合，称为Pareto最优解集。多目标优化问题的目的就是寻找其Pareto最优解集。Schaffer于1985年首次应用进化算法求解多目标优化问题，近年又有许多基于进化算法的多目标优化问题的研究，如基于非支配排序遗传算法(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm-II,NSGA-II)、强度Pareto进化算法(StrengthParetoEvolutionaryAlgorithm,SPEA)、多目标粒子群算法(Multi-objectiveOptimizationParticleSwarmOptimization,MOPSO)等方法在寻找Pareto最优解集方面取得了较大开展。(1)NSGA-IINSGA-II是NSGA的改进算法，是目前优秀的多目标进化算法之一，最初的NSGA是基于非支配分类的进化算法，DebK于2000年在原来的根底上改进了NSGA，提出了带精英保存策略的非支配排序遗传算法NSGA-II，提高了算法的运算速度和鲁棒性，使算法在整体寻优方面具有较大优势。目前NSGA-II已经被广泛应用于多种领域，如电力系统有功多目标优化、变结构控制系统等。(2)SPEASPEA算法是Zitzler和Thiele在1999年提出来的，在此根底上，Zitzler和Thiele在2001年对根本的SPEA算法进行了改进，提出了SPEA-II算法[67]，该算法因稳健性强、运算速度快、解集分散等特点，被认为是目前比较成熟的多目标遗传算法，已成功应用于许多工程优化设计问题。(3)MOPSO粒子群优化算法具有并行处理、鲁棒性好和计算效率高等特点，这使其在多目标问题中的应用逐渐成为研究热点。文献采用动态搜索粒子邻域以确定个体极值的PSO算法来求解多目标优化问题；文献应用聚类函数的方法寻找Pareto最优解集。3.3.2多目标优化问题多目标优化的数学模型可以表示为： find (3-8) (3-9) (3-10)其中，为决策变量(即待优化的变量)；目标函数定义了个由决策空间向目标空间的映射函数；表示决策变量应满足的约束条件；为决策变量的可行域(或称为设计空间)。在Pareto多目标优化中，有如下关系：假设是搜索空间中一点，当且仅当不存在(在搜索空间中)使得成立，那么为非劣最优解，即为多目标优化问题的Pareto最优解，所有Pareto最优解构成最优解集。最优解向量有如下支配关系：设，，那么向量支配向量，记作，当且仅当 (3-11)根本BCC算法的细菌进化可分为趋化和感知两个过程，趋化过程是细菌本身的思考，依靠记忆指导移动路线；感知是细菌的群体信息共享，依靠同伴的经验指导移动路线。多目标进化算法需保证Pareto前沿的收敛性和多样性特征，因此将单目标BCC改造为MOBCC，关键是设置合理的Pareto集多样性维持策略和细菌群全局最优值更新操作。参见文献，本文给出MOBCC算法的主要实现步骤。Step1：初始化系统参数。选定种群规模，设置系统参数，，，初始收敛精度，最终收敛精度，最大迭代次数等；Step2：初始化种群。每个变量位置的初始化按下式生成： (3-12)其中，为第个细菌中的第个变量的值；为[0,1]区间的随机数；每个变量代表竞价机组的出力；Step3：令t=t+1，迭代计算，开始循环；Step4：由细菌的趋化过程，计算新的位置；(1)精度更新，并计算新的参数；(2)计算细菌在新轨线上的移动时间，它由指数概率分布决定，其密度函数的表达式为： (3-13) (3-14)其中，为细菌的最小平均移动时间；和分别是细菌当前位置与前一位置两个目标函数值之差；是连接前一位置与当前位置的向量的模；是细菌前一位置向量；是细菌当前位置向量；b是一个与维数无关的参数；(3)计算细菌新轨线的移动方向，细菌当前方向和前一方向的夹角服从高斯分布，向左和向右偏转分别表示为： (3-15) (3-16)其中，，它们的数学期望和方差由下式决定： (3-17)(4)计算细菌新的位置()。 (3-18)Step5：由细菌的感知过程，计算新的位置；(1)计算非支配中心()，在移动到新位置之前，每个细菌都要感知周围环境中是否有支配自己的细菌，如果有，那么以这些细菌占据位置的中心作为非支配中心，这里以细菌i为例，其非支配中心可以表示如下： (3-19)其中，，m为支配细菌i的个数；为细菌i和细菌j的距离；是细菌i的感知范围；(2)计算趋化中心()，在细菌的移动过程中，一定数量的细菌移向较好位置，以此为根底，可以计算出群趋化方向，并且用于修正非支配中心，从而得到趋下： (3-20)其中，，n是移向较好位置的细菌的个数；(3)计算细菌新的位置() (3-21)其中，是区间[0,1]之间服从均匀分布的随机数。Step6：细菌移动到新的位置；(1)生成参考种群()，这里取和的较好位置作为参考种群，如果它们互不支配，那么选取作为参考种群，数学表达式如下： (3-22)其中，如果，那么a=1，否那么a=0；(2)细菌移向新的位置，对于每个细菌所占据的位置i，比较参考种群中的位置，如果在参考种群中有一个位置j支配i，那么该细菌从位置i移动到位置j，并且对j位置进行标记，其他细菌不能再移动到该位置，如果参考种群中没有位置支配i，那么细菌不移动。其数学表达式为： (3-23)Step7：引入自适应变异。为防止算法过快的收敛而导致算法早熟、陷入局部最优，本文引入自适应变异算子，使算法在进化初期有较大的变异率以保持种群的多样性，防止陷入局部最优；在后期逐步降低变异率，提高算法搜索效率。变异率： (3-24)其中，为变异常数(本文取0.2)；是最大进化代数；为当前进化代数；Step8：判断是否满足终止条件，假设不满足返回Step3。3.3.4MOBCC算法对约束的处理对于多目标优化问题的约束处理方法是根据Deb等人在非被主导排序算法(NSGA-II)中定义的约束主导原理：一个解可称为约束主导另一个解，当且仅当以下条件满足：(1)解是可行解而解不是可行解；(2)解与都不是可行解，但解的总体约束冲突值小于解；(3)解与都是可行解且主导。本文引入自适应罚函数以定量得到问题中每个解的约束冲突程度，或者不可行程度，使进化搜索由整个解空间逐步向着可行域中的Pareto最优解靠近。3.3.5最优衷解确实定多目标问题的求解不仅仅是一个优化问题，还存在一个决策问题，在得到Pareto最优解后，通常需要从多个优化方案中选择一种综合性能最优的结果作为最满意的解，即有一个决策选择机制。图3-1展示了这种优化和决策的过程。本章给出了计及有网损率约束情况下的最优折衷解和多属性决策方法得到的最优折衷解两种求解方法。图3-1Pareto最优解和决策过程示意图计及网损率约束的最优衷解网损率是电力部门一项重要的综合性技术经济指标，其上下直接影响到电力企业的经济效益和利润。电力部门往往通过线损理论计算的结果，对电网结构和运行方式的合理性、经济性进行鉴定，并下达合理的网损率考核指标进行考核。电力公司及相关部门制定了一系列的管理规定和方法，如?国家电力公司电力网电能损耗管理规定?、?节能降损技术手册?等。因此，电网公司在考虑购电本钱时，往往希望将网损率控制在一定的范围内。所以决策者在Pareto前沿曲线上寻求最优折衷解时，可在网损率允许的范围内，找寻购电费用最小的点。网损率的表达式为： (3-25)其中，为电网总有功发电量；为总有功负荷量。由式(4-25)可推导出： (3-26)那么 (3-27)在负荷确定的情况下，网损率指标就可以转化成网损指标，即的约束条件决定了Pareto前沿曲线上的最优折衷解。多属性决策假设不考虑网损率的考核指标，当Pareto最优解集求出来之后，决策者可根据实际情况的要求或偏好，挑选出最终的折衷解或满意解。本文在查阅大量资料的根底上，进行了多属性决策研究，提出一种客观的选择最优折衷解的方法，首先构造满意度函数，然后采用客观赋权的主成分分析法对最优解的属性进行权值计算，最后对Pareto最优解给出排序，选择排序为1的解作为最优折衷解。1.目标满意度本文用模糊隶属度函数分别表示每个Pareto解中各个目标函数对应的满意度，表示如下：(3-28)(3-29)其中，和分别为目标和目标达成程度的目标满意度函数；、和、分别为所有非劣解中对应于目标函数和的最大值和最小值。2.综合满意度假设系统有个变量，对第个变量取值的满意度为，那么对于整个系统运行的综合满意度为 (3-30)其中，为第个变量的满意度相对整个系统的权重，它反映了各个变量的重要程度，。考虑到人为选择权重因子主观因素比较大，本文采用主成分分析法来客观的求解权重，并得到Pareto最优解排序。3.权重确实定权重的计算方法主要分为两类：一类是客观赋权的方法，如主成分分析法、灰色关联度法、熵值法等；另一类为主观赋权的方法，如层次分析法、德尔菲法等。为防止决策者的主观任意性，本文采用主成分分析法来求解权重。主成分分析法(PrincipalComponentsAnalysis,PCA)也称主分量分析，它是一种降维的统计方法，借助于一个正交变换，将其分量相关的原随机向量转化成其分量不相关的新随机向量，然后对多维变量系统进行降维处理，使之能以一个较高的精度转换成低维变量系统，再通过构造适当的价值函数，进一步把低维系统转化成一维系统。主成分分析法因具有客观性和实用性而得到了广泛应用。针对某一评估对象，主成分分析法确定各指标权重的步骤如下：(1)建立原始信息矩阵设样本数为，指标数为，指标变量为(=1，2，…)，那么原始数据信息矩阵为： (3-31)其中，为第个样本第个指标实际值。(2)对Z矩阵中的数据进行标准化处理，得到标准化矩阵： (3-32)元素可依下式确定： (3-33)其中，；；；。由此，指标变量(=1，2，…)标准化后变量为(=1，2，…)。(3)求各指标相关矩阵 (3-34)其中，为指标和指标的相关程度。 (3-35)(4)求指标相关矩阵R的特征值、特征向量及特征值累计奉献率矩阵R及其特征值、特征向量应满足： (3-36)其中，为特征向量矩阵；为特征值对角阵。特征值由大到小排列构成向量： (3-37)各特征值百分率为： (3-38)按特征值由大到小排序，累计奉献率为： (3-39)(5)选取主成分确定各指标权重假设>75%，那么主成分有个，第个主成分为： (3-40)其中，为特征向量的第维分量；为特征变量标准化后变量。各指标权重对应值为： ， (3-41)取的归一化值为最终各指标权重 (4-42)得到权重之后，计算出每个解的综合得分，将该得分进行排序，找出最优折衷解。3.4不同平安等级下的电网经济性分析不同地区的电网对平安性的要求是不同的，有的电网经济调度考虑正常运行状态的平安约束即能满足要求，但是有的电网还要计及线路平安约束的经济调度。因此不同平安等级下电网经济性是不能一概而论的。每个电网都有自己的具体情况，如电网结构、运行方式、元件故障率、负荷赔偿价格等因素的影响，所有这些使得维护电力系统平安性的本钱不同，提高平安性所带来的经济效益也不同。所以必须先对电网的平安水平进行总体评估，才能判断该电网目前的运行状态是否经济。因此，在得到Pareto最优解集后，需对各个最优解的运行状态进行平安等级评估，将属于同一个平安等级的最优解归类。这样便于决策者在相同的平安水平下比较经济性。最后再按照多属性决策方法或网损率指标从这些解中得到最优折衷解，该解兼顾了系统对平安性和经济性的要求。整体优化流程如图4-2所示，主要步骤如下：图3-2电网平安经济性优化流程图Fig.3-2Flowchartofnetworksecurityandeconomicoptimization步骤1：综合考虑购电费用和网损两个方面，建立多目标优化的数学模型；步骤2：改进MOBCC算法，并应用于多目标优化求解，得到Pareto最优解集；步骤3：按照本文第三章提出的平安等级划分方法，依次对Pareto最优解集中的优化解进行平安等级评估，直到所有解都评估完毕；步骤4：将属于同一个平安等级的最优解归类；步骤5：电网考虑实际情况及自身要求，从相应的平安等级中选择最优折衷解。3.5本章小结本章首先建立了电力系统经济运行综合优化模型，兼顾电网的购电费用和网损两方面。然后改进了细菌群体趋药性算法，并将其应用于多目标优化计算，采用自适应罚函数来处理约束条件，并且引入自适应变异算子以提高算法性能。得到Pareto最优解后，为防止决策者对Pareto最优解选择的盲目性，本章给出了两种求解方法来获得最优折衷解：一种方法是考虑网损率指标约束情况；另一种方法那么由多属性决策方法得到最优折衷解。最后考虑电网不同平安性的要求，对Pareto最优解进行平安等级评估，将属于同一个平安等级的最优解归类，最终得到不同平安等级下的电网最优折衷解。第4章MATLAB仿真以IEEE30节点系统为例进行分析，该系统有6台竞价机组，基准功率为100MVA，总有功负荷为283.4详细数据参见文献。算法参数设置如下：种群大小为150，最大迭代次数为100，初始精度，最终精度，精度更新常数。表1列出竞价机组的报价曲线系数、的值及出力限值。发电机号发电机120050150-20发电机2802060-20发电机3701563-15发电机4351050-15发电机5801040-10发电机6401245-15表1竞价机组的报价曲线系数及出力限值试验系统目标函数购电本钱网损IEEE30优化前本钱最小网损最小表2单目标优化结果表2是分别以系统总购电本钱最小和电网有功损耗最小为目标函数进行单目标优化的结果。可见，当一个目标函数到达最小值时，另一个目标函数的值往往较大。比较两个方案可以看出，如果单独追求购电费用最小时，网损有可能增大近一倍。图2Pareto优化前沿图2为经济运行多目标优化问题的Pareto前沿，可以看出购电费用最小和网损最小两个目标是相互竞争的,也就是说难以找到唯一的全局最优解。决策者可根据实际情况或偏好，从Pareto前沿曲线上选择某个解作为最优解，也可以由网损率指标或多属性决策方法选择出最正确理想解。考虑网损率指标约束情况，分别以1.2%和2.0%作为网损率允许值上限时，计算出对应的网损值允许上限分别为3.44和5.78。当网损值不允许超过3.44时，对应的购电费用最小点对应于图2中的A点。该解的数据为：，46.14，45.38，33.76，67.02，，，。当网损值不允许超过5.78时，从图2中可以看出，所有的pareto前沿曲线上的点均满足要求，此时可采用多属性决策方法寻找最有满意解。由MOBCC方法得到150个Pareto解符合条件，以此为根底，构建1502的决策矩阵，得到每个Pareto解和函数值，利用主成分分析法得到购电费用和网损的属性权值分别为0.53和0.47。再进行综合满意度评估，对这150个Pareto最优解进行排序。选择排序为1的方案作为最终的满意解，用B点表示在图1中。该解的数据为：，32.04，65.54，32.60，67.64，，，。方案1方案2方案3方案4购电费用/万元网损/表3多目标优化方案表3给出了该系统在不同优化方案中的结果。其中，方案1和方案2分别为Pareto前沿曲线上购电费用最小和网损最小的两个端点解，它们在数值上和表2给出的单目标优化的结果相差很小；方案3是以1.2%作为网损率允许值上限时计算出的最正确满意解；方案4是通过多属性决策方法得到的最正确满意解。决策者可根据实际系统的要求进行最优解选择：当以购电费用最小为主要目标时，方案1是最正确选择；当以网损最小为主要目标时，可选择方案2；假设考虑网损率约束要求〔1.2%网损率允许上限〕，方案3为最正确方案；假设希望从系统整体角度进行经济优化，方案4比较适宜。这样防止了对多目标进行加权求解的盲目性，为电网平安经济运行提供了依据。对于平安性要求较高的电网，在得到pareto最优解后，还需进行静态平安性分析。本节仍以IEEE30节点系统为例，给出不同支路极限容量约束下Pareto优化解个数的变化情况。从支路极限容量100%为功率约束条件开始，以1%的步长递减，进行N-1校验，优化解个数的变化情况如图3所示。图3Pareto解个数的变化情况从图3中可以看出，在当前的支路功率约束下，5.1节得到的Pareto前沿曲线上的点均满足平安性的要求。决策者可根据实际情况选择某个解作为电网平安经济运行的最优解，也可根据多属性决策方法，选择方案4作为平安经济运行的最优折衷点。当约束条件取为各支路极限容量的85%左右时，Pareto优化解的个数急剧减小。通过仿真发现，不满足N-1校验的优化解主要是在支路21和支路27处越限。支路21和支路27极限容量都较小，分别为16和32，远小于其他支路的极限容量。因此，假设能更换这两条支路的型号，那么电网平安经济运行的水平将能得到较大的提高。图4给出了4种运行方式下的Pareto前沿曲线的变化情况：方式1为以各支路极限容量的85%为功率约束条件；方式2为以各支路极限容量的83%为功率约束条件；方式3为以各支路极限容量的81.5%为功率约束条件；方式4为以各支路极限容量的81%为功率约束条件。图4Pareto优化前沿的变化从图4可以看出，随着功率限值的逐渐减小，Pareto前沿曲线的点逐渐减少，而且靠近纵轴的解的个数减小的更快。这说明了平安约束条件越严格,经济目标的优化性就越差，证明了电网平安性与经济性的矛盾关系，即为提高电网平安裕度而牺牲了经济性。〔1〕建立了电力系统经济运行综合优化模型，兼顾电网的购电费用和网损两方面。综合考虑电网不同平安性的要求，对于平安等级高的电网进行N-1校验分析。所提模型和方法能够较好地适应电力市场环境下对系统优化调度的要求。〔2〕改进了细菌群体趋药性算法，并将其应用于多目标优化计算，采用自适应罚函数来处理约束条件，并且引入自适应变异算子以提高算法性能。〔3〕给出了计及有网损率约束情况下的最优折衷解和多属性决策方法得到的最优折衷解两种求解方法，防止决策者对Pareto最优解选择的盲目性。〔4〕算例分析证明了平安性与经济性的矛盾关系，反映出电网为提高平安裕度而付出的经济代价，为调度人员提高电网运行的平安经济性提供了理论依据。结论实现电力系统的平安经济运行，不仅可以获得巨大的经济效益，而且可以在系统发生事故时提高其抗扰动能力。因此，在电力市场环境下，采用适宜的电网平安经济调度策略是极其重要的。本文在广泛查阅电力系统平安经济运行领域相关文献根底上，针对电网平安性和经济优化调度问题进行了深入研究，主要研究成果和结论如下：(1)提出了一种直观的划分输电网平安等级的方法。定义了危险指标、风险指标、平安指标等反映电网的平安性状况，定性定量的分析电网解列、越限、供电裕度等情况。在此根底上，将电网平安等级划分为六个等级，并且量化了各个等级标准。该指标体系能够定量的刻画电网整体的平安状况，准确地反映系统平安性的上下，发现电网网架结构和元件参数不合理的地方。算例分析说明文中提出的输电网平安性指标以及平安等级的划分方法是可行的。(2)为实现电网经济效益最大化，综合考虑系统购电本钱和电网有功损耗两个方面，建立了电力系统多目标经济运行综合协调优化模型。引入自适应变异算子改进了细菌群体趋药性算法，采用自适应罚函数来处理约束条件，从而提高了算法性能。(3)得到Pareto最优解后，本文分别从网损率指标和多属性决策两个角度考虑，给出了两种获得最优折衷解的方法，防止了决策者对最优解选择的盲目性。并且考虑了不同平安等级下的经济性，得到平安和经济的最正确满意解。IEEE-30节点系统仿真结果说明，该方法能较好地兼顾购电本钱、有功损耗和平安性的综合要求。在电力市场环境下，实现电网的平安经济运行是一个复杂的工程，本文仅是选择了一个切入点进行研究。虽然本文在平安经济运行方面取得了一些成果，但仍有许多工作需要改进和完善，例如：(1)本文给出了基于静态平安性和供电能力的平安等级划分方法，可进一步考虑事故发生的概率等不确定情况下平安等级的研究。(2)本文实现了单时段下的电网购电交易，还可以将多时段竞价交易模型嵌入到优化调度中，考虑发电机爬坡约束等问题。参考文献丁平,李亚楼,徐得超,等.电力系统快速静态平安分析的改进算法.中国电机工程学报,2021,30(31):77-82ZarateLAL,CastroCA.FastComputationofSecurityMarginstoVoltageCollapseBasedonSensitivityAnalysis.IEETrans.Distribution,2021,153(1):35-43王守相,赵玮,王成山,等.计及不确定性的预想事故自动选择区间方法.电力系统自动化,2021,31(20):27-31袁智强,陈宇晨,刘涌.改进直流法在静态平安分析中的应用.继电器,2003,31(7):23-27吴政球,曾兴嘉,赵柯.N-1故障电压稳定极限高阶灵敏度快速计算.电力系统及其自动化学报,2021,22(2):134-139杜正旺,哈恒旭,宋扬,等.基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流新算法.电力系统保护与控制,2021,38(16):103-107尹亮,蔡泽祥.基于补偿法的电网图形化开断分析.继电器,2021,33(15):41-44於益军,耿建,龚成明.基于节点注入量修正的改进补偿法.江苏电机工程,2021,25(6):1-3SharmanMC,BrandwajnV.PartialMatrixRefactorization.IEEETrans.onPowerSystem,1986,PAS-1(1):193-200何洋,洪潮,陈昆薇.稀疏向量技术在静态平安分析中的应用.中国电机工程学报,2003,23(1):41-44容文光,吴政球,匡文凯.基于泰勒级数展开的N-1牛顿拉夫逊法快速潮流修正计算.电网技术,2021,31(2):42-46T.KimpeC.Marchessoux.ImprovedDisplayCalibrationAlgorithmforWideViewingAngleDICOMGSDFCompliance.ProceedingsoftheIEEEPowerEngineeringSocietyTransmissionandDistributionConference,2021:172-176张智晟,樊秀娟,林涛.基于量子蚁群优化算法的梯级水电系统经济调度.电力自动化设备,2021,12(10):17-21胡国强,贺仁睦.梯级水电站长期多目标模糊优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