一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法技术

本发明专利技术是一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特点是，包括：根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率；基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估；对极端冰雪灾害下输电线路检修顺序进行优化决策，并与按断线顺序检修的效果进行对比分析，通过对比电力系统韧性的评估结果，分析利用输电线路检修顺序优化决策方法对系统韧性的影响。具有科学合理，适用性强，效果佳的优点。效果佳的优点。效果佳的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法


[0001]本专利技术涉及输电网领域，尤其涉及一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法。

技术介绍

[0002]近年来，本领域技术人员针对极端天气事件下电力系统韧性开展了一系列的研究。所谓电力系统韧性是指系统抵御极端事件破坏，吸收、适应并于事后快速恢复的能力。注重强调系统抵御各类危害、承受故障后果并恢复负荷供电的能力。
[0003]由于近年严寒地区受极端冰雪灾害事件影响较大，输电线路极易受到此类灾害影响，对电力系统整体运行造成极大威胁，而对系统韧性进行合理评估并结合实际情况提升恢复效率，能够大大提高系统韧性，大幅降低经济损失及灾害带来的社会负面影响。但目前在研究极端冰雪灾害对电力系统的影响时，部分研究没有联合考虑不同气象因素叠加对输电线路持续运行能力的威胁，普遍不考虑风的影响或仅以平均风速进行模拟，忽略了冰灾下瞬时风速作用在线路上的风力过大可能造成的严重影响，并且由于输电线路所处位置一般较为复杂，在必须依靠人工检修的同时路线制定多依靠检修人员主观判断，缺乏科学性及客观性，存在检修不到位或浪费人力及资源等情况。而现有的输电线路检修方法，存在着检修流程不合理，满足不了极端冰雪灾害下输电线路检修的需要。因此构建完善的极端冰雪灾害气象模型并合理规划输电线路检修顺序仍是现阶段严寒地区韧性研究的重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，克服现有技术的不足，提供了科学合理，适用性强，效果佳的一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法。本专利技术的方法在考虑线路覆冰影响的同时计及瞬时风力对线路造成的巨大冲击，可充分模拟极端冰雪灾害对系统可能造成的巨大影响，并通过优化检修顺序，在高效恢复系统的同时减少路程上的时间损耗，并避免线路检修不到位或重复检修等问题，大幅提升系统韧性。
[0005]本专利技术的目的是由以下技术方案来实现的：一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，所述方法包括：
[0006]1)根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率；
[0007]2)基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估；
[0008]3)对极端冰雪灾害下输电线路检修顺序进行优化决策，并与按断线顺序检修的效果进行对比分析，通过对比电力系统韧性的评估结果，分析利用输电线路检修顺序优化决策方法对系统韧性的影响。
[0009]进一步地，步骤1)所述的根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角
度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率包括：
[0010]①
通过对极端冰雪灾害事件场景的分析，对极端冰雪灾害事件进行气象建模，具体为建立线路覆冰厚度模型、线路承受瞬时风速模型，并考虑对线路的综合影响下，建立线路总载荷量模型为：
[0011][0012][0013][0014]式(1)为线路覆冰厚度模型，其中，V
r
为降雨速率，mm/h；V
w
为平均风速，m/s；ρ
w
为水的密度取值，1.0g/cm3；ρ
i
为冰的密度取值0.9g/cm3；T
N
为截至观测时间极端冰雪灾害已持续小时数；
[0015]式(2)为线路承受瞬时风速模型，其中，点(x
l
，y
l
)为输电线路上的一个观察点；点H
t
(x
H
，y
H
)为风暴中心点即极端冰雪灾害中心点；V
max
为最大风速；V
σ
为一个极小的风速偏差量；α(t)为被研究输电线路上一点到灾害中心的方向及该条线路走向之间的夹角；β(t)为风向与输电线路走向之间的夹角，当α(t)≤90
°
时，β(t)＝90
°‑
α(t)，反之β(t)＝α(t)
‑
90
°
；a为衰减系数；
[0016]式(3)为线路总载荷量模型，其中，R
l
为线路未覆冰时直径，mm；g为重力加速度；A为常系数，取0.006964；λ为跨度因子；
[0017]②
对输电线路断线故障概率建模，通过式(4)对线路因承受总载荷过重导致线路断线的概率进行预测，由于输电线路长，将线路进行分段，通过式(4)计算各单元故障率后，采用式(5)计算整条线路综合故障率，具体模型为：
[0018][0019][0020]其中，d
H1
及d
H2
分别为总载荷量的两个门限值，n为线路分段总数；
[0021]进一步地，步骤2)所述的基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估包括：
[0022]i.首先生成灾害故障场景集的流程，构建故障场景集，利用直流开断最优削负荷模型计算系统状态；
[0023]利用式(6)所示的韧性评估指标，结合系统韧性评估流程图及系统韧性曲线，对故障场景下系统进行韧性评估；
[0024][0025]其中，B为负荷情况基准值，即系统正常运行时系统总负荷量，实际情况中该阶段电网的性能函数可能为斜率不一的分段函数，C为分段函数总数，k为每段函数的斜率，t
s
为极端冰雪灾害发生时刻，t
D1
为系统开始出现失负荷现象时刻，t
D2
为系统处于降级状态运行的初始时刻，t
R1
为系统结束降级状态且开始恢复的时刻，t
E
为极端冰雪灾害停止时刻，t
R2
为系统恢复到正常状态的时刻，实折线L
R
为系统在极端冰雪灾害影响下系统实际运行状态曲线；
[0026]ii.从首要考虑线路恢复成效，尽可能缓解系统负荷削减情况角度出发，进而关注路程损耗时间，进一步提高检修方案的实际效率，寻求适用于极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法：
[0027]将系统图简化为只保留因灾断线的无向散线，取线路中点构成检修点集合E，并将集合E分为两个子集W
S
和W
T
，其中W
S
为已筛选出的最优路径检修点集合，W
T
为待筛选检修点集合，再将检修站位置视为起点V0，遍历检修每条故障线路对系统状态整体影响，根据其影响效果距离远近，通过式(9)对路径赋权值，筛选出对系统负荷恢复效果好同时路程近的检修点放入集合W
S
中，最后，将起点更新为W
S
中最新加入的节点，重复上一步骤，直到W
T
为空，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，所述方法包括：1)根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率；2)基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估；3)对极端冰雪灾害下输电线路检修顺序进行优化决策，并与按断线顺序检修的效果进行对比分析，通过对比电力系统韧性的评估结果，分析利用输电线路检修顺序优化决策方法对系统韧性的影响。2.根据权利要求1所述的一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，步骤1)所述的根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率包括：
①
通过对极端冰雪灾害事件场景的分析，对极端冰雪灾害事件进行气象建模，具体为建立线路覆冰厚度模型、线路承受瞬时风速模型，并考虑对线路的综合影响下，建立线路总载荷量模型为：载荷量模型为：载荷量模型为：式(1)为线路覆冰厚度模型，其中，V
r
为降雨速率，mm/h；V
w
为平均风速，m/s；ρ
w
为水的密度取值，1.0g/cm3；ρ
i
为冰的密度取值0.9g/cm3；T
N
为截至观测时间极端冰雪灾害已持续小时数；式(2)为线路承受瞬时风速模型，其中，点(x
l
，y
l
)为输电线路上的一个观察点；点H
t
(x
H
，y
H
)为风暴中心点即极端冰雪灾害中心点；V
max
为最大风速；V
σ
为一个极小的风速偏差量；α(t)为被研究输电线路上一点到灾害中心的方向及该条线路走向之间的夹角；β(t)为风向与输电线路走向之间的夹角，当α(t)≤90
°
时，β(t)＝90
°‑
α(t)，反之β(t)＝α(t)
‑
90
°
；a为衰减系数；式(3)为线路总载荷量模型，其中，R
l
为线路未覆冰时直径，mm；g为重力加速度；A为常系数，取0.006964；λ为跨度因子；
②
对输电线路断线故障概率建模，通过式(4)对线路因承受总载荷过重导致线路断线的概率进行预测，由于输电线路长，将线路进行分段，通过式(4)计算各单元故障率后，采用式(5)计算整条线路综合故障率，具体模型为：
其中，d
H1
及d
H...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，王宁，江海洋，崔雨，韩金池，吴欣昱，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：