(19)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 202211376040.7 (22)申请日 2022.11.04 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 魏应冬　李笑倩　张建　陆超　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 张润 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/36(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 基于支路潮流方程的柔直牵引供电系统凸 优化建模方法 (57)摘要 本公开涉及柔性直流牵引供电技术领域， 尤 其涉及一种基于支路潮流方程的柔直牵引 供电 系统凸优化建模方法。 包括： 建立基于支路潮流 方程的柔性直流牵引 供电系统非凸最优潮流模 型； 利用电压、 电流线性变量将基于支路潮流方 程的柔性直流牵引 供电系统非凸最优潮流模型 中的约束转化成线性约束以及二阶锥约束； 将基 于支路潮流方程的柔性直流牵引 供电系统非凸 最优潮流模型转换为基于二阶锥松弛的凸最优 潮流模型； 求解基于二阶锥松弛的凸最优潮流模 型， 得到松弛最优解， 并基于松弛最优解以及支 路参数得到松弛间隙。 本公开所提方法消除了模 型中电压二次项以及模型的非凸性， 使得求解过 程不受负荷条件变化影 响、 可以保证最优潮流模 型的高效、 精确 和稳定求 解。 权利要求书2页 说明书17页 附图8页 CN 115422786 A 2022.12.02 CN 115422786 A 1.一种基于支路潮流方程的柔 直牵引供电系统凸优化建模方法， 其特 征在于， 包括： 根据柔性直流牵引供电系统结构参数以及负荷信 息， 建立柔直牵引供电系统支路潮流 模型， 并建立基于支路潮流方程的柔 性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型； 将柔直牵引供电系统支路潮流模型中的电压、 电流平方非线性变量替换成对应的电 压、 电流线性变量， 利用所述电压、 电流线性变量将 基于支路潮流方程的柔性直流牵引供电 系统非凸最优潮流模型中的约束转 化成线性约束以及二次项约束； 利用二阶锥松弛方法将所述二 次项约束松弛为二阶锥约束， 将所述基于支路潮流方程 的柔性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型转换为基于二阶锥 松弛的凸最优潮流模型； 利用所述柔性直流牵引供电系统结构参数， 求解所述基于二阶锥松弛的凸最优潮流模 型， 得到松弛最优解， 并基于所述松弛最优解以及支路参数 得到松弛间隙。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据柔性直流牵引供电系统结构参数 以及负荷信息， 建立 柔直牵引供电系统支路潮流模型， 包括： 根据所述柔性直流牵引供电系统结构参数以及所述负荷信息建立柔直牵引供电系统 的支路潮流方程； 其中， 所述支路潮流方程包括以下至少一种： 支路电流描述方程； 节点注入电流描述方程； 以及节点注入功率描述方程； 支路网损描述方程； 支路电压降描述方程； 支路电流与支路功率及节点电压描述方程； 钢轨电位描述方程。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述建立基于支路潮流方程的柔性直流牵 引供电系统非凸最优潮流模型， 包括： 确定所述基于支路潮流方程的柔性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型的决策变量、 优化目标以及约束； 其中， 所述决策变量包括节点注入功率、 节点电压、 支路功率、 以及支路电流； 或者， 所述决策变量包括节点注入电流、 节点电压、 支路功率、 以及支路电流； 其中， 所述优化目标包括以下至少一种： 最小化系统运行网损； 最小化牵引所耗能； 最大化牵引所 供电能力裕度； 其中， 所述约束包括支路电流约束、 节点注入电流约束、 节点注入功率约束、 支路网损 约束、 支路电压降约束、 支路电流与支路功率及节点电压约束、 钢轨电位约束。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述利用所述电压、 电流线性变量将基于 支路潮流方程的柔性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型中的约束转化成线性约束以及 二次项约束， 包括： 利用所述电压、 电流线性变量替换所述支路电流约束、 所述节点注入电流约束、 所述节 点注入功 率约束、 所述支路 网损约束、 所述支路电压降约束、 所述支路电流与支路功率及节权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422786 A 2点电压约束、 所述钢轨电位约束中的电压、 电流非线性变量， 得到线性化的支路电流约束、 线性化的节点注入电流约束、 线性化的节点注入功 率约束、 线性化的支路 网损约束、 线性化 的支路电压降约束、 线性 化的钢轨电位约束。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述利用二阶锥松弛方法将所述二次项约 束松弛为 二阶锥约束， 包括： 利用所述二阶锥松弛方法将所述支路电流与支路功率及节点电压约束松弛为二阶锥 约束。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述松弛最优解以及支路参数得 到松弛间隙， 包括： 基于所述松弛最优解以及所述支路参数计算各支路最大松弛间隙。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所述根据柔性直流牵引供电系统结构参 数以及负荷信息， 建立 柔直牵引供电系统支路潮流模型之前， 还 包括： 获取柔性直流牵引供电系统结构参数以及负荷信息； 其中， 所述柔性直流牵引供电系 统结构参数包括接触网单位长度阻抗、 钢轨单位长度阻抗、 钢轨对地电阻、 牵引所数目、 牵 引所位置信息和机车 数目， 所述负荷信息包括动力照明负荷以及机车负荷信息 。 8.一种基于支路潮流方程的柔 直牵引供电系统凸优化建模 装置， 其特 征在于， 包括： 模型构建单元， 用于根据柔性直流牵引供电系统结构参数以及负荷信息， 建立柔直牵 引供电系统支路潮流模型， 并建立基于支路潮流方程的柔性直流牵引供电系统非凸最优潮 流模型； 约束转化单元， 用于将柔直牵引供电系统支路潮流模型中的 电压、 电流平方非线性变 量替换成对应的电压、 电流线性变量， 利用所述电压、 电流线性变量将 基于支路潮流方程的 柔性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型中的约束转 化成线性约束以及二次项约束； 约束松弛单元， 用于利用二阶锥松弛方法将所述二次项约束松弛为二阶锥约束， 将所 述基于支路潮流方程的柔性直流牵引供电系统非凸最优潮流模型转换为基于二 阶锥松弛 的凸最优潮流模型； 模型求解单元， 用于利用所述柔性直流牵引供电系统结构参数， 求解所述基于二阶锥 松弛的凸最优潮流模型， 得到松弛最优解， 并基于所述松弛最优解以及支路参数得到松弛 间隙。 9.一种终端， 包括： 至少一个处 理器； 以及 与所述至少一个处 理器通信连接的存 储器； 其中， 所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令， 所述指令被所述至少一个处 理器执行， 以使所述至少一个处 理器能够执 行权利要求1 ‑7中任一项所述的方法。 10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质， 其中， 所述计算机指令用于 使所述计算机执 行根据权利要求1 ‑7中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422786 A 3