[發明專利]極端山火災害下輸電系統的彈性評估方法

在審

• 申請號: 202211265294.1
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115952880A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 方超穎;許軍;陳少康;鄭鐘楠;謝文炳;張瑩;程韻初;黃友聰;王曉杰;王瓊
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/20;G06Q50/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

本發明提出一種極端山火災害下輸電系統的彈性評估方法，建立了考慮災害全過程的輸電網彈性評估方法。首先量化極端山火災害對輸電線路故障率的影響，建立火點位置與線路故障率之間的數學關系，并利用系統信息熵獲取典型故障場景以描述山火災害可能導致的故障規模；其次，結合故障元件的地理位置、檢修人員調度和修復時間等因素，構建以最小化山火災害下負荷削減量為目標的輸電系統恢復模型，提出考慮災害全過程的輸電系統彈性評估方法。本發明可以應用于評估山火災害下各措施對系統彈性的影響以及制定最優的彈性提升措施，可以為輸電系統的運行和規劃提供可量化的參考依據。

技術領域

本發明涉及輸電系統彈性評估技術領域，尤其涉及一種極端山火災害下輸電系統的彈性評估方法。

背景技術

目前，全球氣候變化導致山火災害頻發，顯著增加了輸電系統發生大面積停電的風險。因此，為了建立準確的彈性評估方法以量化輸電系統應對山火災害的能力，迫切需要深化輸電系統彈性評估研究?；诂F有彈性評估研究對于山火災害及其全過程考慮不夠全面的問題，而在輸電系統評估中考慮山火災害特性以及災中響應、災后恢復全過程，對準確感知輸電系統應對山火災害的能力具有重要意義。現有彈性評估研究對于山火災害特性、故障恢復過程研究存在缺陷和不足，需要改進山火災害下對輸電系統的特性評估方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種極端山火災害下輸電系統的彈性評估方法，構建山火災害下的輸電系統災中響應、災后恢復模型，利用負荷曲線缺失面積表示系統彈性可同時考慮系統恢復到正常狀態所需時間以及災害過程中的損失。

本發明建立了考慮災害全過程的輸電網彈性評估方法。首先量化極端山火災害對輸電線路故障率的影響，建立火點位置與線路故障率之間的數學關系，并利用系統信息熵獲取典型故障場景以描述山火災害可能導致的故障規模；其次，結合故障元件的地理位置、檢修人員調度和修復時間等因素，構建以最小化山火災害下負荷削減量為目標的輸電系統恢復模型，提出考慮災害全過程的輸電系統彈性評估方法；最后，以IEEERTS-79節點輸電系統為例，驗證了所提模型和彈性評估方法的有效性，并對三種典型彈性提升措施的效果進行定量分析。本發明可以應用于評估山火災害下各措施對系統彈性的影響以及制定最優的彈性提升措施，可以為輸電系統的運行和規劃提供可量化的參考依據。

本發明具體采用以下技術方案：

一種極端山火災害下輸電系統的彈性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：通過山火災害的蔓延模型建立輸電線路故障率模型；

步驟S2：基于輸電線路故障率模型利用系統信息熵選取典型故障場景，以確定山火災害可能導致的故障場景以及故障規模；

步驟S3：基于輸電系統災中響應模型生成系統最優削減負荷；

步驟S4：結合輸電系統災后恢復模型生成最優故障線路修復路徑以及修復時間，根據系統性能情況評估輸電系統彈性指標值。

進一步地，步驟S1具體包括以下步驟：

步驟S11：采用改進的Anderson橢圓模型描述山火蔓延范圍：

在無風狀態下，認為火場朝各個方向的蔓延速度一致，火場由火點中心向外呈圓形擴散；在有風狀態下，認為火場以風向為長軸方向，以火點為焦點向外呈橢圓形擴散，據此山火蔓延范圍方程如下：

式中，v為風速；R₀為山火蔓延初始速度，與初始風速有關；Δt為擴散時間；為橢圓火場的形狀系數；x、y分別為以火點為中心的橢圓的橫縱坐標；

設告警桿塔和火點的連線與最大蔓延速度方向夾角為γ，則該方向山火蔓延速度R_γ為：