[发明专利]基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法，包括：根据台风风速与电杆相互作用机理、电杆实际运行状态，建立电杆及线路故障率模型；基于故障率模型及蒙特卡罗状态抽样过程，计算每次台风过境模拟后系统负荷损失，考虑线路故障频率及供电负荷重要程度，定义线路脆弱度指标；以方差系数U作为蒙特卡罗抽样停止的判断条件，当U小于给定值时，停止对台风登陆过程的仿真，否则进行下一次仿真；根据仿真结果计算各线路脆弱度指标并对其进行排序，将前k条脆弱度指标高的线路确定为薄弱环节。本发明以薄弱环节为依据，通过加固电杆、分配应急发电车等应急措施对薄弱环节加以提升，可有效降低台风后配电网的负荷损失和经济损失。

技术领域

本发明涉及领域涉及配电网薄弱环节识别领域，尤其涉及一种基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法。

背景技术

我国是世界上几个受台风影响严重的国家之一。近年来，随着全球气候变暖特征逐渐明显，台风登陆次数明显增长。据统计，我国每年因台风造成的经济损失高达300亿人民币，死亡人数达数百人^[1-2]。对配电系统而言，台风登陆后通常造成大面积的停电，甚至可能演变成电力灾难。例如：2005年，强台风“达维”造成海南配电网设备严重受损，10kV主线路及大量用户受灾停电，海南电网崩溃^[3]；2006年台风“桑美”登陆温州，最大风速达68m/s，510条配电线路因损毁性故障停电，断杆、倒杆一万余基，经济损失近2亿元^[4]；2008年强台风“黑格比”登陆广州，广州西部沿海地区35kV、10kV线路大量跳闸，10kV配电网倒杆、断杆近万基；2016年台风“尼伯特”给福建电网带来重创，中低压配电网遭受毁灭性破坏。在城郊、乡镇、农村等欠发达地区配电网中，架空线路中电杆大多为混凝土电杆。台风风速通常高于电杆设计风速，导致台风侵袭过程中混凝土电杆故障现象十分严重^[5]，成为抢险重点关注的问题。然而，考虑到这些地区对配电网的抢险能力有限，且架空线路数量庞大，如福建省沿海城市泉州，10kV配电网架空线路比例达80％，在台风来临前对架空线路进行成片改造存在实际困难，只能对有限的抢险物资进行分配预防台风。尽管气象部门在台风登陆前可以做出较准确预报，但电力部门的抢险过程中仍存在严重的物资分配盲目的问题。因此，如何寻找台风中配电网最需要支援的部位，最大程度降低台风后配电网的损失，亟需对配电网架空线路的薄弱环节进行辨识，使抢险抗灾物资得到高效利用。

在该领域目前已有部分研究：文献[6]基于台风预测信息对预警区域进行网格划分，提出一种差异化输出预警结果的方法；文献[7]提出了一种在台风天气下运行的电网定量弹性评估框架，应用灾害风险评估的台风风场模型来评估影响的强度和持续时间；文献[8]提出基于元件脆弱性指标排序的N-k薄弱环节识别策略；文献[9]设计并实现了一种基于自律分散系统模型的多维度电网薄弱环节跟踪及分析系统，对薄弱环节定义、分析方法、数据来源和结果展示等维度多样性具有较好的适应性；文献[10]利用可靠性跟踪方法辨识电力系统的薄弱环节，通过跟踪分析可得到各元件对系统可靠性指标的“贡献”，元件的贡献越大，其对系统可靠性的影响就越大，即为系统的薄弱环节；文献[11]提出一种基于运行可靠性模型的连锁故障模拟及系统薄弱环节分析方法。目前常态配电网薄弱环节研究相对成熟，但针对台风场景下配电网薄弱环节识别方法的研究相对较少。

发明内容

本发明提供了一种基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法，本发明基于Batts模型考虑台风过境全过程与电杆相互作用机理，同时考虑线路故障情况与供电负荷重要程度，定位台风场景下线路的薄弱环节；使抗灾物资得到更有效匹配，进一步降低台风过境后配电网的负荷损失及经济损失，详见下文描述：

一种基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法，所述方法包括以下步骤：

1)根据台风风速与电杆相互作用机理、电杆实际运行状态，建立电杆及线路故障率模型；

2)基于故障率模型及蒙特卡罗状态抽样过程，计算每次抽样后系统负荷损失，考虑线路故障频率及供电负荷重要程度，定义线路脆弱度指标；