一种确定交直流配电网韧性的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定交直流配电网韧性的方法及系统，包括：基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路在不同天气环境下的线路故障率；根据每条线路在不同天气环境下的线路故障率，利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态；根据不同天气环境下每条线路的运行状态分别计算用于确定交直流配电网韧性的每种评价指标的指标值；根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，以根据所述韧性确定交直流配电网的韧性性能，实现对交直流配电网的韧性的准确评估。现对交直流配电网的韧性的准确评估。现对交直流配电网的韧性的准确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种确定交直流配电网韧性的方法及系统


[0001]本专利技术涉及交直流配电网极端事件下应对
，并且更具体地，涉及一种确定交直流配电网韧性的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的跨越式发展和配电网保护控制自动化水平的长足进步，阻碍直流配电网应用和建设的难题逐渐被攻克。交直流混联的配电网(hybrid AC
‑
DC distribution grid，HDG)形式兼具了交流配网和直流配网的特性，既保留了传统交流配电网的优势又可以有效突破交流配电网的发展瓶颈，必将成为未来智能配电网主要结构形态之一。交直流混合配电网在广泛建设应用前，仍有关键技术问题需要得到解决，其中之一就是面对极端小概率高风险事件的韧性提升策略。
[0003]提升配电网韧性通常采取两种措施，一是灾前的预防措施，二是灾中/后的恢复措施。预防措施是在系统受到大扰动时，通过相关预报信息，提前判断扰动对配电网造成影响的严重程度，快速切换配电网运行模式，使配电网处于最佳运行状态，缩小停电范围、支撑关键负荷用电的调控方式。恢复措施是在系统受到大扰动中或结束后，配电网采取主动措施保证关键负荷不断电，并迅速恢复至系统正常情况下的期望状态的调控方式。
[0004]韧性(resilience)最早由加拿大生态学家C.S.Holling提出并引入生态系统研究领域，后逐渐被推广到电力系统和配电网，用于评估配电网在小概率高风险极端事件发生前后的表现。其核心特征包括应变力，即遭遇大型扰动事件前配电网有能力预判事件演变规律和影响，做出相应的准备性和预防性措施；防御力，即扰动事件发生过程中配电网有能力通过调节灵活性资源，对事件做出应急响应，降低事件的影响和干扰，使配电网尽可能维持在一个较高的运行水平；恢复力，即在扰动事件发生后，配电网有能力迅速启动修复机制并恢复到正常运行状态，降低故障影响的持续时间。
[0005]已有诸多文献围绕核心特征对配电网韧性进行了量化评估，并提出了一系列实用性评价指标。还有学者从引发配电网大规模故障的极端事件出发，计及极端事件时空特性演变的不确定性，分析极端事件对配电网线路造成的影响，构建了多阶段的配网线路不确定故障集合。但当前配电网韧性评估方法，无论是模拟法、解析法还是统计法，多属于事后分析，即当极端事件发生后，评估其造成的经济损失和社会不良影响等。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种确定交直流配电网韧性的方法及系统，以解决如何度交直流配电网的韧性进行评估的问题。
[0007]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种确定交直流配电网韧性的方法，其特征在于，所述方法包括：
[0008]基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路在不同天气环境下的线路故障率；
[0009]根据每条线路在不同天气环境下的线路故障率，利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态；
[0010]根据不同天气环境下每条线路的运行状态分别计算用于确定交直流配电网韧性的每种评价指标的指标值；
[0011]根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，以根据所述韧性确定交直流配电网的韧性性能。
[0012]优选地，其中所述利用如下方式基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路的线路故障率，包括：
[0013][0014]其中，为线路ij的故障率；m为线路ij的支撑杆塔个数；n为杆塔间的导线条数；为第k个杆塔的故障率，而表示第h条导线的故障率；p表示杆塔；c表示导线。
[0015]优选地，其中当线路处于冰雪天气环境时，利用如下方式计算杆塔的故障率和导线的故障率包括：
[0016][0017][0018]其中，α
p
、α
c
、β
p
和β
c
均为预设的模型系数；η
c
和η
p
分别为导线和杆塔的纵向覆冰荷载率；k1和k2分别为线路故障率中对应于线路覆冰荷载和潮流的权重系数，k1+k2＝1；p
ij
为配网潮流；p表示杆塔；c表示导线；
[0019]当线路处于台风天气环境时，利用如下方式计算杆塔的故障率和导线的故障率，包括：
[0020][0021][0022]其中，M
T
为杆塔根部承受的弯矩；M
p
为杆塔最大抵抗弯曲的能力；μ
p
和δ
p
分别为杆塔抗弯强度正态分布的期望和标准差；σ
l
为导线在风力拉伸下的最大承载能力；σ
g
为台风对导线截面施加的应力；μ
l
和δ
l
分别为导线抗拉强度正态分布的期望和标准差。
[0023]优选地，其中所述方法利用如下方式利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态，包括：
[0024][0025]其中，x
ij
为某种天气环境下线路ij的运行状态；对于任意线路(i,j)∈Ω
L
，在区间[0，1]内生成均匀分布的随机数r；为某种天气环境下线路ij的故障率；Ω
L
为配网节点集合。
[0026]优选地，其中所述评价指标，包括：应变力指标、防御力指标和恢复力指标；其中，
[0027]所述应变力指标，包括：可调度应急资源占比、应急资源供应率、远控馈线开关配置率和交直流联络线供应率；
[0028]所述防御力指标，包括：线路故障条数期望；
[0029]所述恢复力指标，包括：重要负荷失电时间、重要负荷失电率和配网负荷减载总损失。
[0030]优选地，其中所述根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，包括：
[0031]基于逼近理想排序法TOPSIS和熵权法确定每种评价指标的权重，根据每种评价指标的指标值和对应的权重确定交直流配电网的韧性。
[0032]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种确定交直流配电网韧性的系统，所述系统包括：
[0033]线路故障率计算单元，用于基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路在不同天气环境下的线路故障率；
[0034]运行状态确定单元，用于根据每条线路在不同天气环境下的线路故障率，利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态；
[0035]评价指标计算单元，用于根据不同天气环境下每条线路的运行状态分别计算用于确定交直流配电网韧性的每种评价指标的指标值；
[0036]韧性确定单元，用于根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，以根据所述韧性确定交直流配电网的韧性性能。
[0037]优选地，其中所述线路故障率计算单元，利用如下方式基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路的线路故障率，包括：
[0038][0039]其中，为线路ij的故障率；m为线路ij的支撑杆塔个数；n为杆塔间的导线条数；为第k个杆塔的故障率，而表示第h条导线的故障率；p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定交直流配电网韧性的方法，其特征在于，所述方法包括：基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路在不同天气环境下的线路故障率；根据每条线路在不同天气环境下的线路故障率，利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态；根据不同天气环境下每条线路的运行状态分别计算用于确定交直流配电网韧性的每种评价指标的指标值；根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，以根据所述韧性确定交直流配电网的韧性性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用如下方式基于线路故障率模型计算交直流配电网的每条线路的线路故障率，包括：其中，为线路ij的故障率；m为线路ij的支撑杆塔个数；n为杆塔间的导线条数；为第k个杆塔的故障率，而表示第h条导线的故障率；p表示杆塔；c表示导线。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当线路处于冰雪天气环境时，利用如下方式计算杆塔的故障率和导线的故障率包括：包括：其中，α
p
、α
c
、β
p
和β
c
均为预设的模型系数；η
c
和η
p
分别为导线和杆塔的纵向覆冰荷载率；k1和k2分别为线路故障率中对应于线路覆冰荷载和潮流的权重系数，k1+k2＝1；p
ij
为配网潮流；p表示杆塔；c表示导线；当线路处于台风天气环境时，利用如下方式计算杆塔的故障率和导线的故障率，包括：当线路处于台风天气环境时，利用如下方式计算杆塔的故障率和导线的故障率，包括：其中，M
T
为杆塔根部承受的弯矩；M
p
为杆塔最大抵抗弯曲的能力；μ
p
和δ
p
分别为杆塔抗弯强度正态分布的期望和标准差；σ
l
为导线在风力拉伸下的最大承载能力；σ
g
为台风对导线截面施加的应力；μ
l
和δ
l
分别为导线抗拉强度正态分布的期望和标准差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式利用蒙特卡洛方法确定每种天气环境下每条线路的运行状态，包括：
其中，x
ij
为某种天气环境下线路ij的运行状态；对于任意线路(i,j)∈Ω
L
，在区间[0，1]内生成均匀分布的随机数r；为某种天气环境下线路ij的故障率；Ω
L
为配网节点集合。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评价指标，包括：应变力指标、防御力指标和恢复力指标；其中，所述应变力指标，包括：可调度应急资源占比、应急资源供应率、远控馈线开关配置率和交直流联络线供应率；所述防御力指标，包括：线路故障条数期望；所述恢复力指标，包括：重要负荷失电时间、重要负荷失电率和配网负荷减载总损失。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每种评价指标的指标值确定交直流配电网的韧性，包括：基于逼近理想排序法TOPSIS和熵权法确定每种评价指标的权重，根据每种评价指标的指标值和对应的权重确定交直流配电网的韧性。7.一种确定交直流配电网韧性的系统，其特征在于，所述系统包括：线路故障率计算单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赛一，黄鑫，沈豪栋，许唐云，陈洁，王旭，周士超，熊展，蒋传文，
申请(专利权)人：国网上海能源互联网研究院有限公司上海交通大学，
类型：发明
国别省市：