[發明專利]基于臺風場景模擬的配電網架空線路薄弱環節辨識方法

有效

• 申請號: 201910403276.7
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110222946B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 穆云飛;李琳;賈宏杰;余曉丹;侯愷;徐晶;王世舉;駱柏鋒;徐科
• 申請（專利權）人: 天津大學;國網天津市電力公司
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種基于臺風場景模擬的配電網架空線路薄弱環節辨識方法，包括：根據臺風風速與電桿相互作用機理、電桿實際運行狀態，建立電桿及線路故障率模型；基于故障率模型及蒙特卡羅狀態抽樣過程，計算每次臺風過境模擬后系統負荷損失，考慮線路故障頻率及供電負荷重要程度，定義線路脆弱度指標；以方差系數U作為蒙特卡羅抽樣停止的判斷條件，當U小于給定值時，停止對臺風登陸過程的仿真，否則進行下一次仿真；根據仿真結果計算各線路脆弱度指標并對其進行排序，將前k條脆弱度指標高的線路確定為薄弱環節。本發明以薄弱環節為依據，通過加固電桿、分配應急發電車等應急措施對薄弱環節加以提升，可有效降低臺風后配電網的負荷損失和經濟損失。

技術領域

本發明涉及領域涉及配電網薄弱環節識別領域，尤其涉及一種基于臺風場景模擬的配電網架空線路薄弱環節辨識方法。

背景技術

我國是世界上幾個受臺風影響嚴重的國家之一。近年來，隨著全球氣候變暖特征逐漸明顯，臺風登陸次數明顯增長。據統計，我國每年因臺風造成的經濟損失高達300億人民幣，死亡人數達數百人^[1-2]。對配電系統而言，臺風登陸后通常造成大面積的停電，甚至可能演變成電力災難。例如：2005年，強臺風“達維”造成海南配電網設備嚴重受損，10kV主線路及大量用戶受災停電，海南電網崩潰^[3]；2006年臺風“桑美”登陸溫州，最大風速達68m/s，510條配電線路因損毀性故障停電，斷桿、倒桿一萬余基，經濟損失近2億元^[4]；2008年強臺風“黑格比”登陸廣州，廣州西部沿海地區35kV、10kV線路大量跳閘，10kV配電網倒桿、斷桿近萬基；2016年臺風“尼伯特”給福建電網帶來重創，中低壓配電網遭受毀滅性破壞。在城郊、鄉鎮、農村等欠發達地區配電網中，架空線路中電桿大多為混凝土電桿。臺風風速通常高于電桿設計風速，導致臺風侵襲過程中混凝土電桿故障現象十分嚴重^[5]，成為搶險重點關注的問題。然而，考慮到這些地區對配電網的搶險能力有限，且架空線路數量龐大，如福建省沿海城市泉州，10kV配電網架空線路比例達80％，在臺風來臨前對架空線路進行成片改造存在實際困難，只能對有限的搶險物資進行分配預防臺風。盡管氣象部門在臺風登陸前可以做出較準確預報，但電力部門的搶險過程中仍存在嚴重的物資分配盲目的問題。因此，如何尋找臺風中配電網最需要支援的部位，最大程度降低臺風后配電網的損失，亟需對配電網架空線路的薄弱環節進行辨識，使搶險抗災物資得到高效利用。

在該領域目前已有部分研究：文獻[6]基于臺風預測信息對預警區域進行網格劃分，提出一種差異化輸出預警結果的方法；文獻[7]提出了一種在臺風天氣下運行的電網定量彈性評估框架，應用災害風險評估的臺風風場模型來評估影響的強度和持續時間；文獻[8]提出基于元件脆弱性指標排序的N-k薄弱環節識別策略；文獻[9]設計并實現了一種基于自律分散系統模型的多維度電網薄弱環節跟蹤及分析系統，對薄弱環節定義、分析方法、數據來源和結果展示等維度多樣性具有較好的適應性；文獻[10]利用可靠性跟蹤方法辨識電力系統的薄弱環節，通過跟蹤分析可得到各元件對系統可靠性指標的“貢獻”，元件的貢獻越大，其對系統可靠性的影響就越大，即為系統的薄弱環節；文獻[11]提出一種基于運行可靠性模型的連鎖故障模擬及系統薄弱環節分析方法。目前常態配電網薄弱環節研究相對成熟，但針對臺風場景下配電網薄弱環節識別方法的研究相對較少。

發明內容

本發明提供了一種基于臺風場景模擬的配電網架空線路薄弱環節辨識方法，本發明基于Batts模型考慮臺風過境全過程與電桿相互作用機理，同時考慮線路故障情況與供電負荷重要程度，定位臺風場景下線路的薄弱環節；使抗災物資得到更有效匹配，進一步降低臺風過境后配電網的負荷損失及經濟損失，詳見下文描述：

一種基于臺風場景模擬的配電網架空線路薄弱環節辨識方法，所述方法包括以下步驟：

1)根據臺風風速與電桿相互作用機理、電桿實際運行狀態，建立電桿及線路故障率模型；

2)基于故障率模型及蒙特卡羅狀態抽樣過程，計算每次抽樣后系統負荷損失，考慮線路故障頻率及供電負荷重要程度，定義線路脆弱度指標；