台风灾害下配电网弹性评估系统及其二阶段弹性提升方法技术方案

本发明专利技术公开了一种台风灾害下配电网弹性评估系统及其二阶段弹性提升方法，该系统包括弹性提升策略模块、模拟电网响应模块、弹性曲线绘制模块、弹性指标计算模块、策略比较分析模块，各个模块相互配合，通过模拟台风灾害下配电网线路的故障情况和维修时间，计算相应策略下配电网负荷的供电情况，绘制多场景下配电网的平均状态曲线，进而对不同策略的弹性指标进行比较分析，实现对同一灾害、不同策略下配电网弹性评估和提升效果的比较与分析。该方法通过灾前

【技术实现步骤摘要】
台风灾害下配电网弹性评估系统及其二阶段弹性提升方法


[0001]本专利技术涉及配电网应对极端灾害的调度
，尤其是指一种台风灾害下配电网弹性评估系统及其二阶段弹性提升方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国配电网的不断发展扩大和完善，电力的稳定供应对国家经济活动的有序进行有越来越重大的意义。然而，配电网结构复杂、安全运行环境薄弱的特点和台风气象灾害的日益频发给配电网带来了巨大的挑战。这些小概率
‑
高风险灾害事件不仅会在短时间内造成大量设备的损坏，还会增大系统恢复正常的难度，进而导致大面积、长时间的停电事故发生。因此，“弹性”一词被电力领域所关注，旨在强化配电网的感知力和协同力，进而提升其在面对极端灾害时的抵御能力和恢复力。然而，现阶段针对配电网极端灾害下的弹性评估方法仍处于起步阶段，弹性指标大都基于相同权重系数的负荷节点进行设立，未考虑节点负荷的重要度，也尚未形成一套完整的评估系统来对不同的弹性提升策略进行比较分析。
[0003]电网弹性指的是系统在面对极端灾害事件时所体现的预防性能力、实时调度能力以及恢复性能力。与传统的可靠性和安全性评估不同，弹性配电网主要关注“N
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k”的多重故障事件，在配电网遭受大面积破坏而无法满足负荷所有需求的情况下，对系统网络拓扑、机组出力等进行调整，对节点负荷进行适当削减，在保证配电网安全运行的前提下，实现效益整体最大化。但是，目前国内外提升配电网弹性的措施主要从灾前和灾后两个阶段出发，主要通过灾前对设备的加固以及灾后应急资源的利用来提升配电网弹性，对于灾中和各阶段相互结合的弹性提升方法研究仍较少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种台风灾害下配电网弹性评估系统及其二阶段弹性提升方法，能够对配电网进行台风灾害下的弹性评估，并通过实施不同策略，提高配电网抵御灾害的能力，进而提升配电网的弹性。因此，本专利技术也适用于配电网应对极端灾害的灾害预警和应对方案的制定，为配电网应急预案的设计提供参考。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种台风灾害下配电网弹性评估系统，所述配电网是指由架空线路、杆塔、开关设备、配电变压器、负荷及一些附属设施等组成的配电网络；所述弹性评估系统主要针对不同的策略，对配电网受灾情况进行模拟并比较不同策略的优劣性，其包括以下功能模块：
[0006]弹性提升策略模块，用于实现制定提升配电网弹性提升策略的功能；
[0007]模拟配电网响应模块，用于根据气象灾害的预测信息、配电网的地理位置信息、线路可靠性曲线和修复模型，实现模拟配电网受灾和恢复过程的功能；
[0008]弹性曲线绘制模块，用于根据不同抽样场景中配电网加权负荷的供电情况，实现绘制配电网平均状态曲线图的功能；
[0009]弹性指标计算模块，用于根据模拟得出的配电网平均状态曲线图，实现计算多项弹性指标和量化配电网弹性的功能；
[0010]策略比较分析模块，用于综合比较弹性曲线和分析多项弹性指标，实现比较不同弹性提升策略优劣的功能。
[0011]进一步，所述弹性提升策略模块是将配电网的受灾过程按台风灾害的过境情况分成灾前、灾中、灾后三个阶段，分别采取对应策略，提升配电网弹性，其包括灾前预防策略单元、灾中抵御策略单元和灾后恢复策略单元，其中：
[0012]所述灾前预防策略单元用于描述在灾害过境前，配电网进行的准备工作；
[0013]所述灾中抵御策略单元用于描述在灾害过境时，配电网进行的应急工作；
[0014]所述灾后恢复策略单元用于描述在灾害离境后，配电网进行的恢复工作。
[0015]进一步，所述模拟配电网响应模块根据弹性提升策略模块指定的策略模拟配电网受灾情况，其包括网格化单元、台风致灾单元、故障率计算单元、故障场景模拟单元、故障修复模拟单元和负荷响应单元，其中：
[0016]所述网络化单元，根据配电网的地理位置将其在经度和纬度上划分为平均档距边长的正方形网格，在同一网格内的台风灾害强度认为一致；
[0017]所述台风致灾单元，根据台风预测数据和改进型Rankine台风风场模型，以同心圆分布为基础计算各线路所处位置的风速大小；
[0018]所述故障率计算单元，根据脆弱性曲线和台风致灾单元计算所得的风速大小，计算各线路网格的故障概率，并通过串联的形式计算线路故障概率；
[0019]所述故障场景模拟单元，根据故障率计算单元所得的线路故障概率，采用非序贯蒙特卡洛法对配电网线路的故障情况和故障时刻进行模拟；
[0020]所述故障修复模拟单元，根据场景模拟单元中模拟得到的线路状态，计算各故障线路所需维修时间，并对线路修复时刻进行模拟；
[0021]所述负荷响应单元，根据故障场景模拟单元和故障修复模拟单元得到的配网线路状态，重新进行潮流计算得到配电网负荷供电量。
[0022]进一步，所述改进型Rankine台风风场模型的具体情况如下：
[0023]假设台风眼，即台风中心处的风速为零，随着所处位置距离台风中心距离的不断增大，台风风速也迅速增大，直至达到台风风速的最大值半径，然后随着距离的继续增大，台风风速又从最大值逐渐变为零，其具体计算形式如下：
[0024][0025]式中，V
t
代表t时刻实际风速大小，V
max
是台风最大风速，r表示距离台风中心的距离，R
mw
是台风最大风速半径，X是台风风场的分布参数。
[0026]进一步，所述弹性曲线绘制模块根据配电网响应模块计算所得的各受灾时刻配电网的负荷供电量，绘制配电网平均状态曲线。
[0027]进一步，所述弹性指标计算模块基于弹性曲线绘制模块绘制的配电网平均状态曲
线图，分别计算配电网最大加权失负荷率、加权失负荷速率、相对负荷恢复速率和综合面积弹性指标。
[0028]进一步，所述策略比较分析模块基于弹性指标计算模块所得的各项弹性指标，比较在同一台风灾害下，不同弹性提升策略所模拟出的弹性曲线及其弹性指标，综合分析各受灾阶段配电网负荷的供电情况和动作策略，得出不同策略各自的优缺点。
[0029]本专利技术也提供了上述台风灾害下配电网弹性评估系统的二阶段弹性提升方法，该方法是通过对应急资源的灾前预分配和灾中及灾后的实时调度，使得在满足配电网安全运行约束的前提下，配电网考虑节点重要度的加权总负荷削减最小，其包括以下步骤：
[0030]S1、获取配电网所在的地理位置信息和台风灾害预测信息，对配电网进行初始化和网格化，计算风速致灾因子强度；
[0031]S2、根据配电元件与风速相关的脆弱性曲线和网格划分情况，计算台风过境时各线路的故障概率；
[0032]S3、基于非序贯蒙特卡洛抽样方法，对灾害过境时线路的故障状态进行模拟，记录故障线路和故障时刻；
[0033]S4、基于模拟生成的故障场景集合，选择足量的配电网受灾最严重时刻的故障场景，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台风灾害下配电网弹性评估系统，所述配电网是指由架空线路、杆塔、开关设备、配电变压器、负荷及相关附属设施组成的配电网络；其特征在于，所述弹性评估系统主要针对不同的弹性提升策略，对配电网受灾情况进行模拟并比较不同弹性提升策略的优劣性，其包括以下功能模块：弹性提升策略模块，用于实现制定提升配电网弹性提升策略的功能；模拟配电网响应模块，用于根据气象灾害的预测信息、配电网的地理位置信息、线路可靠性曲线和修复模型，实现模拟配电网受灾和恢复过程的功能；弹性曲线绘制模块，用于根据不同抽样场景中配电网加权负荷的供电情况，实现绘制配电网平均状态曲线图的功能；弹性指标计算模块，用于根据模拟得出的配电网平均状态曲线图，实现计算多项弹性指标和量化配电网弹性的功能；策略比较分析模块，用于综合比较弹性曲线和分析多项弹性指标，实现比较不同弹性提升策略优劣的功能。2.根据权利要求1所述的一种台风灾害下配电网弹性评估系统，其特征在于：所述弹性提升策略模块是将配电网的受灾过程按台风灾害的过境情况分成灾前、灾中、灾后三个阶段，分别采取对应策略，提升配电网弹性，其包括灾前预防策略单元、灾中抵御策略单元和灾后恢复策略单元，其中：所述灾前预防策略单元用于描述在灾害过境前，配电网进行的准备工作；所述灾中抵御策略单元用于描述在灾害过境时，配电网进行的应急工作；所述灾后恢复策略单元用于描述在灾害离境后，配电网进行的恢复工作。3.根据权利要求1所述的一种台风灾害下配电网弹性评估系统，其特征在于：所述模拟配电网响应模块根据弹性提升策略模块指定的策略模拟配电网受灾情况，其包括网格化单元、台风致灾单元、故障率计算单元、故障场景模拟单元、故障修复模拟单元和负荷响应单元，其中：所述网络化单元根据配电网的地理位置将其在经度和纬度上划分为平均档距边长的正方形网格，在同一网格内的台风灾害强度认为一致；所述台风致灾单元根据台风预测数据和改进型Rankine台风风场模型，以同心圆分布为基础计算各线路所处位置的风速大小；所述故障率计算单元根据脆弱性曲线和台风致灾单元计算所得的风速大小，计算各线路网格的故障概率，并通过串联的形式计算线路故障概率；所述故障场景模拟单元根据故障率计算单元所得的线路故障概率，采用非序贯蒙特卡洛法对配电网线路的故障情况和故障时刻进行模拟；所述故障修复模拟单元根据场景模拟单元中模拟得到的线路状态，计算各故障线路所需维修时间，并对线路修复时刻进行模拟；所述负荷响应单元根据故障场景模拟单元和故障修复模拟单元得到的配网线路状态，重新进行潮流计算得到配电网负荷供电量。4.根据权利要求3所述的一种台风灾害下配电网弹性评估系统，其特征在于：所述改进型Rankine台风风场模型的具体情况如下：假设台风眼，即台风中心处的风速为零，随着所处位置距离台风中心距离的不断增大，
台风风速也迅速增大，直至达到台风风速的最大值半径，然后随着距离的继续增大，台风风速又从最大值逐渐变为零，其具体计算形式如下：式中，V
t
代表t时刻实际风速大小，V
max
是台风最大风速，r表示距离台风中心的距离，R
mw
是台风最大风速半径，X是台风风场的分布参数。5.根据权利要求1所述的一种台风灾害下配电网弹性评...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文虎，陈星宇，钱瞳，张文浩，李泽蓬，连祥龙，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：