[发明专利]一种基于差异化的输电网抗灾能力规划方法

摘要

本发明公开了一种基于差异化的输电网抗灾能力规划方法，用于提高气象灾害发生时输电网的抗灾能力。首先开发了基于IEEE标准的三态气象条件来获得不同抗灾防护等级下输电线路的故障率与气象灾害之间的关系；并利用蒙特卡洛仿真和优化切负荷算法得到脆弱性指标及目标。该脆弱性目标将与规划建设成本一起作为多目标输电网规划的目标函数，NSGA-II算法用来获得输电网规划方案的最优Pareto解集，用于后期决策。经验证表明，本发明所提输电网规划方法可精确确定各输电线路的抗灾防护等级，从而有效提高气象灾害发生时输电网的抗灾能力，同时最大限度的减少线路建设成本，对气象灾害频发环境下输电网规划有重要的参考价值。

主权项

1.一种基于差异化的输电网抗灾能力规划方法，包括以下步骤：步骤一、基于IEEE标准，将输电线路抗灾防护等级规定为三种，其中：Ⅰ级抗灾能力>Ⅱ级抗灾能力>Ⅲ级抗灾能力；IEEE348标准中定义了正常、恶劣、极端恶劣三种气象条件，根据线路所在地的上述三种不同的气象条件，输电线的故障率分别为λ₁、λ₂、λ₃；在气象条件i和线路抗灾防护等级为s的条件下，输电线路在j区域内的故障率为λi,sj=Fi,sjλsTj/Tij,i=1,2,3;j=1,2,3,...,L;s=I,II,III---(1)]]>式（1）中，T^j是j区域内所有气象条件持续时间的总和；T_i^j是j区域气象条件i的持续时间；是j区域在气象条件i和抗灾防护等级s的情况下，线路的停运概率；λ_s是在抗灾防护等级s下输电线的平均故障率；在给定的气象条件下该输电线路的故障率λλ=Σj=1L(djD)(Fi,sjλsTj/Tij),i=1,2,3;s=I,II,III---(2)]]>式（2）中，d_j是区域j内的输电线路长度；D是线路的总长度；其中所有参数从当地的气象历史数据和电力企业的统计数据中获取；当确定输电线路的运行状态y时，其中，正常运行状态：y为1，故障停运状态：y为0；利用蒙特卡洛仿真法在区间[0,1]内得到随机变量ξ，随后得出输电线路的运行状态y：y=00<ξ<λ1λ<ξ<1---(3)]]>步骤二、建立脆弱性目标函数和建设成本目标函数2-1）利用负荷控制算法建立脆弱性目标函数，包括：母线低压脆弱性指标函数、线路过负荷脆弱性指标函数、负荷削减脆弱性指标函数和综合脆弱性指标函数；母线低压脆弱性的严重程度取决于指定输电线路故障后母线的电压幅值S_ev,b：Sev,b=10-10V,V≤10,V>1---(4)]]>线路过负荷脆弱性的严重程度取决于指定输电线路故障后的潮流分布，线路过负荷脆弱性函数如下：Sev,l(P/Pe)=10P/Pe-9,P/Pe≥10,P/Pe<1---(5)]]>式（5）中，P是输电线上的有功功率；P_e是相应的线路额定有功功率；输电网的负荷分为三类，这三类负荷所占的比例分别为20%、30%和50%，并且每个母线的负荷都按上述三类负荷进行分类；假设每类负荷的严重程度函数是线性的，斜率分别为k₁、k₂和k₃，则该母线的负荷削减脆弱性指标函数如下：Sev,c=k3Pc+b3,x∈[0,0.5PT]k2Pc+b2,x∈[0.5PT,0.8PT]k1Pc+b1,x∈[0.8PT,PT]---(6)]]>式（6）中，P_c是有功负荷的削减值；P_T是输电网的总有功负荷；根据式（4），输电线路的低压脆弱性指标函数如下：S_ev,l(V)=max[S_ev,b(V_F),S_ev,b(V_T)]                       （7）式（7）中，V_F和V_T是输电线路两终端母线F和T的电压幅值；根据式（5），输电线路的负荷削减脆弱性指标函数如下：S_ev,l(P_c)=max[S_ev,c(P_c,F),S_ev,c(P_c,T)]                   （8）式（8）中，P_c,F和P_c,T是输电线路两端母线负荷削减量；根据式（4）～（8），输电线路i的综合脆弱性指标函数如下：ISV_i=w₁*S_ev,l(P/P_e)+w₂*S_ev,l(V)+w₃*S_ev,l(P_c),i=1,2,…M   （9）式（9）中，M是输电线的总数；向量ISV存储所有输电线路的综合脆弱性指标，脆弱性目标函数如式（10）～（12）所示：minf₁=α||ISV||₁+β||ISV||_∞                  （10）||ISV||1=Σi=1M|ISVi|---(11)]]>||ISV||_∞=max|ISV|                           （12）式（10）～（12）中，α和β是加权系数，α+β=1；2‐2）建立建设成本目标函数，minf2=RΣi=1MΣj=1L(djD)Ksli,j,s---(13)]]>式（13）中，R是资本回收系数；l_i,j,s是抗灾防护等级s下输电线路i在j区域的长度；K_s是防护等级s下每单位长度输电线路的建设成本；步骤三、利用蒙特卡洛仿真确定脆弱性指标，根据脆弱性指标和建设成本，利用NSGA‐II算法获得输电网规划的最优Pareto解集，确定优化后各输电线路的防护等级，从而得到输电网抗灾能力规划的最优方案。