一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法技术

本发明专利技术公开了一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法，其包括：1、通过场景生成及缩减方法建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；2、利用层次分析法对综合评估线路关键性指标进行评估以得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正；3、对所述紧迫性水平值进行进一步修正；4、确定单场景下进行规划措施的线路集合；5、计算直接收益以及间接收益；6、得到对应的基于多场景的计及灾害偏好的配电网线路抗灾的地区差异化规划方案。本发明专利技术能够提升配电网的供电可靠性，尤其是灾害条件下生命负荷的供电可靠性，进而提高电网投资收益。

【技术实现步骤摘要】
一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法
本专利技术属于配电网抗灾规划领域，特别涉及一种记及灾害偏好的配电网多场景抗灾规划方法。
技术介绍
我国是一个幅员辽阔的国家,各地区在经济发展、自然环境、气候条件等方面都存在着较大的差异。以往对配电网进行规划时,对不同地区的配电网几乎采用相同的规划方法,极少考虑参与规划地区的气候条件、自然环境及电网实际发展程度等多方面因素对电网的影响以及现有技术条件的限制,传统的规划不能准确反映地区电网发展的实际要求,可能造成电网建设的浪费或不足、抗灾害能力不足、安全可靠性等指标不合格等问题的出现。随着智能配电网概念的提出及相关技术的发展，配电网已经具备了向主动型灾害防御方向发展的理论基础和技术条件，尤其是灾害条件下对各级负荷尤其是生命负荷的供电保障能力成为一个重要课题。然而在智能配电网仍处于发展阶段的条件下，构建配电网灾害条件下对生命负荷的供电保障能力仍然面临很多的挑战：首先，配电网的规模越来越大，网络结构越来越复杂，设备故障、负荷变化等影响供电安全及稳定性的不稳定因素越来越多；其次，各地区配电网气候条件各异，环境因素相差较大，想要对配电网进行统一规划几乎是不可能的；第三，配电网节点规模大，量测数据多，但由于成本等原因覆盖率却比较低、并且数据质量不佳。上述三个原因直接导致操作人员难以有效掌控配电网各种状态及变化趋势，既影响着正常条件下的配电网可靠供电能力，也影响着灾害条件下对生命负荷的供电保障能力。再加上配电网规划阶段较少考虑抗灾需求，缺乏相应的抗灾规划技术，进一步削弱了配电网的灾害防御能力。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是要提供一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法，其能够提升配电网的供电可靠性，尤其是灾害条件下生命负荷的供电可靠性，进而提高电网投资收益。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、基于所获取的待规划区域所对应的历史天气数据以及一定时间段内的未来天气数据，建立灾害持续时间以及灾害强度的二维正态分布模型并通过场景生成及缩减方法建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；步骤2、构建单场景待规划区域的配电网简化模型即利用层次分析法对综合评估线路关键性指标进行评估以得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正；步骤3、基于所建立的配电网线路紧迫性评估的多场景模型对所述紧迫性水平值进行进一步修正，以满足抗灾规划目标的需要；步骤4、基于修正后的紧迫性水平值，对待规划区域所对应的配电线路进行排序，并通过设定阈值确定单场景下进行规划措施的线路集合；步骤5、计算步骤4中的线路集合所对应的直接收益以及间接收益；步骤6、结合待规划区域所对应的灾害持续时间以及灾害强度选择相对应的场景并结合全寿命周期理论得到对应的基于多场景的计及灾害偏好的配电网线路抗灾的地区差异化规划方案。进一步优选的，所述步骤1包括：步骤11、获取的待规划区域所对应的历史天气数据以及一定时间段内的未来天气数据并基于所获取的数据建立灾害持续时间以及灾害强度的二维正态分布模型，同时设定灾害种类数为N1；步骤12、基于场景生成及缩减方法对所述二维正态分布模型进行生成及缩减以建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；具体包括首先对所述二维正态分布模型进行蒙特卡罗抽样以得到对应的灾害持续时间及灾害强度的样本空间，即生成场景空间集合；其次对场景空间集合中某一灾害场景a下某一灾害类型i的灾害持续时间Tai以及灾害强度Hai分别做标准化处理，则对应的标准化处理公式为其中Taimin是指灾害场景a下灾害类型i持续时间的最小值，Taimax指灾害场景a下灾害类型i持续时间的最大值；再次计算某一灾害场景a下所有灾害类型综合权重ηa，对应的计算公式为最后将计算获得的计算综合权重与专家所设定权重阈值进行比较是否大于权重阈值，若是则确定当前灾害场景a下某一灾害类型i对应的样本空间属于最终的场景空间集合即缩减后的灾害场景空间，若否则直接舍弃，进而完成配电网线路紧迫性评估的多场景模型的创建过程。进一步优选的，所述步骤2是指包括运用层次分析法对综合评估线路关键性指标得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值，并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正，具体包括：步骤21、采用层次分析法确定每个单场景下紧迫性分析因素的紧迫性水平值，所述紧迫性分析因素至少包括供电可靠性因素、电能质量因素、经济性因素，其中，所述供电可靠性因素至少包括线路长度、馈线容量、接线模式、可转换率、负荷保障率，电压裕度、功率裕度，所述电能质量因素至少包括线路长度、线路截面、馈线容量、接线模式、可转换率、电压裕度、功率裕度，所述经济性因素至少包括线损率，负荷保障率；步骤22、基于步骤21中的紧迫性分析因素的指标值计算单场景下各线路的紧迫性水平值，并用矩阵U表示，其中，紧迫性分析因素水平值即为指标值，矩阵U表示为对角阵形式矩阵，步骤23、在计算各线路紧迫性水平值时加入单场景灾害偏好的影响因素，以对紧迫性水平值进行修正。更进一步优选的，所述步骤23包括：步骤231、对配电网近些年的线路故障数据进行采集分析，以获得某一场景下不同线路所对应的某类灾害下故障率x，则对应的所有线路在所述灾害下的故障率表示成1×n维矩阵P′fault，即P′fault＝[x1,x2,…,xn]，进而对于不同灾害下不同线路的故障率所对应的线路故障发生概率矩阵Pfault为m×n维矩阵，即步骤232、建立不同灾害发生概率的矩阵Pdisaster，对应的矩阵公式为其中，统一用Xx表示灾害类型未知的灾害的强度，则i表示灾害类型，Xi表示灾害类型为i的灾害的强度，Xis指灾害类型为i的给定的灾害强度，p(Xi≥Xis)表示发生大于等于给定强度Xis的气象灾害的概率，Ts为灾害重现期即自然灾害在一段时间内重复出现的平均时间间隔；步骤233、基于步骤231、232获得的矩阵，得到单场景的灾害偏好矩阵Qdisaster，对应的矩阵公式为步骤234、对紧迫性水平值进行修正即计及各类灾害影响下的灾害偏好修正的各线路紧迫性值矩阵为Udisaster，对应的矩阵公式为进一步优选的，所述步骤3包括：步骤31、基于所述多场景模型对应的综合权重并建立单场景下的各灾害的综合权重矩阵ηdisaster，其中，用ηai表示单场景a下灾害类型为i的灾害的综合权重，ηdisaster表示为对角阵形式，即步骤32、对所获得紧迫性水平值进行进一步修正，得到最终的计及灾害持续时间的线路紧迫性值矩阵U'disaster，即步骤4、基于所述线路紧迫性值矩阵U'disaster，对待规划区域所对应的配电线路进行排序，并通过设定阈值确定单场景下进行规划措施的线路集合。进一步优选的，所述步骤5是指在计算直接收益时量化甩负荷收益，并通过不同场景的灾害综合权重对线路间接收益进行修正，其具体包括以下步骤：步骤51、直接效益Fdirect采用单场景下计及灾害偏好影响后的配电网重构后i等级负荷的甩负荷量ΔLi带来停电损失差值，即其中εi为根据国家GDP标准得到的不同等级负荷的平均停电损失本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、基于所获取的待规划区域所对应的历史天气数据以及一定时间段内的未来天气数据，建立灾害持续时间以及灾害强度的二维正态分布模型并通过场景生成及缩减方法建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；步骤2、构建单场景待规划区域的配电网简化模型即利用层次分析法对综合评估线路关键性指标进行评估以得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正；步骤3、基于所建立的配电网线路紧迫性评估的多场景模型对所述紧迫性水平值进行进一步修正，以满足抗灾规划目标的需要；步骤4、基于修正后的紧迫性水平值，对待规划区域所对应的配电线路进行排序，并通过设定阈值确定单场景下进行规划措施的线路集合；步骤5、计算步骤4中的线路集合所对应的直接收益以及间接收益；步骤6、结合待规划区域所对应的灾害持续时间以及灾害强度选择相对应的场景并结合全寿命周期理论得到对应的基于多场景的计及灾害偏好的配电网线路抗灾的地区差异化规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、基于所获取的待规划区域所对应的历史天气数据以及一定时间段内的未来天气数据，建立灾害持续时间以及灾害强度的二维正态分布模型并通过场景生成及缩减方法建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；步骤2、构建单场景待规划区域的配电网简化模型即利用层次分析法对综合评估线路关键性指标进行评估以得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正；步骤3、基于所建立的配电网线路紧迫性评估的多场景模型对所述紧迫性水平值进行进一步修正，以满足抗灾规划目标的需要；步骤4、基于修正后的紧迫性水平值，对待规划区域所对应的配电线路进行排序，并通过设定阈值确定单场景下进行规划措施的线路集合；步骤5、计算步骤4中的线路集合所对应的直接收益以及间接收益；步骤6、结合待规划区域所对应的灾害持续时间以及灾害强度选择相对应的场景并结合全寿命周期理论得到对应的基于多场景的计及灾害偏好的配电网线路抗灾的地区差异化规划方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1包括：步骤11、获取的待规划区域所对应的历史天气数据以及一定时间段内的未来天气数据并基于所获取的数据建立灾害持续时间以及灾害强度的二维正态分布模型，同时设定灾害种类数为N1；步骤12、基于场景生成及缩减方法对所述二维正态分布模型进行生成及缩减以建立配电网线路紧迫性评估的多场景模型；具体包括首先对所述二维正态分布模型进行蒙特卡罗抽样以得到对应的灾害持续时间及灾害强度的样本空间，即生成场景空间集合；其次对场景空间集合中某一灾害场景a下某一灾害类型i的灾害持续时间Tai以及灾害强度Hai分别做标准化处理，则对应的标准化处理公式为其中Taimin是指灾害场景a下灾害类型i持续时间的最小值，Taimax指灾害场景a下灾害类型i持续时间的最大值；再次计算某一灾害场景a下所有灾害类型综合权重ηa，对应的计算公式为最后将计算获得的计算综合权重与专家所设定权重阈值进行比较是否大于权重阈值，若是则确定当前灾害场景a下某一灾害类型i对应的样本空间属于最终的场景空间集合即缩减后的灾害场景空间，若否则直接舍弃，进而完成配电网线路紧迫性评估的多场景模型的创建过程。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2是指包括运用层次分析法对综合评估线路关键性指标得到配电网抗灾的关键线路的紧迫性水平值，并通过灾害偏好矩阵以及灾害综合权重矩阵对线路紧迫性水平值进行修正，具体包括：步骤21、采用层次分析法确定每个单场景下紧迫性分析因素的紧迫性水平值，所述紧迫性分析因素至少包括供电可靠性因素、电能质量因素、经济性因素，其中，所述供电可靠性因素至少包括线路长度、馈线容量、接线模式、可转换率、负荷保障率，电压裕度、功率裕度，所述电能质量因素至少包括线路长度、线路截面、馈线容量、接线模式、可转换率、电压裕度、功率裕度，所述经济性因素至少包括线损率，负荷保障率；步骤22、基于步骤21中的紧迫性分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫蕊，张化光，孙秋野，许智慧，王智良，杨珺，杨凌霄，陈研宏，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21