山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及输电线路山火防治技术领域，公开了一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，以得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案，从而将山火可能对电网造成的最大风险降到最低。本发明专利技术将山火增加电网风险和灭火装备减少电网风险视为静态博弈，用遍历法生成第一策略集和第二策略集，计算第一策略集的各策略和第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据跳闸概率以及电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为第一策略集的策略总个数，Kd为第二策略集的策略总个数；求解支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。

Static game deployment method and system for fire extinguishing equipment in power grid under fire forecast

The present invention relates to the technical field of wildfire prevention, discloses a fire extinguishing system equipment and predict deployment method under static game grid, in order to get to the optimal fire extinguishing equipment under the premise of rational people who participate in the plan, which will be the biggest risk of fires caused power down to the lowest. The present invention will increase the risk of fire and fire-fighting equipment to reduce power grid risk as the first generation of static game strategy set and second strategies set by traversing method, all cases of transmission line tripping under various combinations between different strategies to calculate the first strategy set the strategy and the second strategy sets the probability and grid risk index; according to the trip probability and grid risk index form static game Ka * Kd Ka for the first order payment matrix, strategy set strategy of the total number of Kd is second, the total number of strategy set strategy; solving Nash equilibrium payoff matrix obtained by fire is the premise of rational participation under the optimal deployment of fire fighting equipment.

【技术实现步骤摘要】
山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统
本专利技术涉及输电线路山火防治
，尤其涉及一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统。
技术介绍
目前，由于能源分布不均，承担远距离输电任务的电网跨区线路、特高压线路大多需要穿越植被茂密的地区，当遭遇连续干旱、高温天气，以及受人民生活、生产用火习惯影响时，电网输电线路附近时有大面积山火发生，该山火容易导致多条输电线路跳闸，对电网产生严重威胁。为了能够及时控制爆发的山火，降低山火对电网造成的风险，需要提前对输电线路途经区域的山火密度进行预测，综合预测的山火密度大小、输电线路的重要程度、电网运行情况等因素，将不同数量的灭火装备提前部署至受山火威胁的各输电线路附近。由于山火的发生受人为因素的影响较大，目前山火密度预测的精度只能达到30km×30km，即只能预测一片30km×30km区域内的火点数，如果再缩小范围将不能准确预测，受山火密度预测精度的影响，电网灭火装备的部署精度也只能达到30km×30km，目前，关于电网灭火装备的部署未考虑电网整体风险最小化，且未考虑目前山火预测精度下的灭火装备精细化部署问题。因此，本专利技术提出一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，通过求解山火和灭火装备之间的静态博弈，考虑电网整体风险最小化，实现在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署，该方法及系统计算速度快，精度高，优化了山火灾害下灭火装备实施救援的应用效果，从而将山火威胁下电网可能遭受的最大风险降到最低。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，该方法及系统计算速度快，精度高，考虑了电网整体风险最小化，实现了在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署。为实现上述目的，本专利技术提供的一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，包括：获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为所述第一策略集的策略总个数，Kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。为实现上述目的，本专利技术提供的一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署系统包括：第一单元：用于获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；第二单元：用于将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；第三单元：用遍历法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；第四单元：用于计算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；第五单元：用于根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为所述第一策略集的策略总个数，Kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；第六单元：用于通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，该方法及系统将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，并形成山火和灭火装备的支付矩阵，通过纳什均衡求解静态博弈的支付矩阵得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案；该方法及系统计算速度快，精度高，考虑了电网整体风险最小化，实现了在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署，优化了山火灾害下灭火装备实施救援的应用效果，从而在实际情况中将山火可能对电网造成的最大风险降到最低，保障了电网安全稳定的运行。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的五机五节点系统拓扑图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法包括，获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为所述第一策略集的策略总个数，Kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。优选地，第一策略集为：式中，Sa表示第一策略集，其中，i＝1，2，...Ka，i表示第一策略集中的第i个策略，表示第一策略i中输电线路q附近分配的火点数，q＝1，2，...N，q表示输电线路的编号，N表示输电线路的总条数，Ka表示第一策略集中策略的总个数，且一个火点只影响一条输电线路；第二策略集为：式中，Sd表示第二策略集，其中，j＝1，2，...Kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示第二策略j中输电线路q附近部署的灭火装备的数量，q＝1，2，...N，Kd表示第二策略集中策略的总个数；输电线路跳闸概率的计算公式为：式中，i＝1，2，...Ka，i表示第一策略集中的第i个策略，j＝1，2，...Kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示输电线路q在第一策略i和第二策略j组合下的跳闸概率；c1和c2表示常数；第一策略集的各策略和第二策略集的各策略之间各种组合下的电网风险指标采用直流最优潮流方法计算得出。参见图1，以一个五机五节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，其特征在于，包括：获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为所述第一策略集的策略总个数，Kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。

【技术特征摘要】
1.一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，其特征在于，包括：获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的Ka×Kd阶支付矩阵，Ka为所述第一策略集的策略总个数，Kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。2.根据权利要求1所述的山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，其特征在于，所述第一策略集为：式中，Sa表示第一策略集，其中，i＝1，2，...Ka，i表示第一策略集中的第i个策略，表示第一策略i中输电线路q附近分配的火点数，q＝1，2，...N，q表示输电线路的编号，N表示输电线路的总条数，Ka表示第一策略集中策略的总个数，且一个火点只影响一条输电线路；所述第二策略集为：式中，Sd表示第二策略集，其中，j＝1，2，...Kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示第二策略j中输电线路q附近部署的灭火装备的数量，q＝1，2，...N，Kd表示第二策略集中策略的总个数；输电线路跳闸概率的计算公式为：式中，i＝1，2，...Ka，i表示第一策略集中的第i个策略，j＝1，2，...Kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示输电线路q在第一策略i和第二策略j组合下的跳闸概率；c1和c2表示常数；所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的电网风险指标采用直流最优潮流方法计算得出。3.根据权利要求2所述的山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，其特征在于，所述第一策略集的总个数Ka受输电线路条数N和火点数A影响：4.根据权利要求2所述的山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，其特征在于，所述第二策略集的总个数Kd受输电线路条数N和灭火装备数D影响：5.一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署系统，其特征在于，包括：第一单元：用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，简洲，郭俊，徐勋建，李波，方针，杨莉，
申请(专利权)人：国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司防灾减灾中心，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43