面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法与流程

本发明属于输电系统弹性评估框架，特别涉及面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法。

背景技术：

1、在全球气候变化的背景下，台风等极端天气事件频繁发生，导致全球范围内前所未有的大规模停电，尽管如此，在电力传输系统的规划中，极端天气条件的影响往往被忽视。

2、为了克服这一问题，近年来对电力系统抗自然灾害能力的研究得到了广泛的关注，有必要寻求一种有效的方法来捕捉在规划期内可能发生的恶劣天气事件对输电系统的不利影响，在规划阶段，获得此类信息对于增强系统弹性至关重要。

3、有许多极端天气事件可能会影响电力传输系统，当台风发生时，超强的风速通常会导致传动部件的故障率和故障概率激增。这种故障通常会导致严重的负载脱落。因此，有必要建立台风风场模型来预测不同地理位置的风速。为此，许多学者对各种应用场景下的台风风场模型进行了研究，batts等利用经验公式建立了考虑台风登陆后衰减的风场模型；shapirob通过求解大气运动的动量方程建立了风场模型；meng等建立了基于微扰平衡方程的解析风场模型。利用上述模型可以求得台风风场中任意点的风速，然而台风在规划前景中通常是随机发生的，这使得现有模型无法捕捉其概率特征。因此，考虑到规划期内各种潜在的台风灾害，很难进行长期预测，以启动预防措施。将恶劣天气影响纳入规划系统弹性评估的挑战在于揭示每个传输组件的故障概率与风速之间的关系，为了解决这一问题，liu和singh以及li等采用模糊聚类方法得到了风速与输电线路故障率之间的非线性关系。

4、liu et al .和han et al .则采用统计回归的方法预测了恶劣天气下与停电相关的风速。尽管这些模型总体上是合理的，但它们只提供了台风作用下传动部件的一定失效概率。它们不能很好地捕捉到风速随时间持续变化的影响。为了克服这些缺点，panteli等通过风速函数确定传动部件的失效概率，构建了易碎性曲线。wang et al和li et al表明，部件故障率与风速的平方有关。由于缺乏时空台风模型，在上述文献中通常假设传输系统暴露在相同风速下，然而实际的传输系统通常覆盖较大的地理区域。因此，当台风过境时，不同的输电走廊，甚至同一走廊的不同路段，可能遭受不同的风速，因此，有必要建立一个能反映台风随衰减穿越时不同输电走廊时空失效概率的模型。

5、由行业内公知可知，panteli等将弹性三角形扩展为多相弹性梯形。弹性梯形可以进一步量化当恶劣天气事件袭击系统时系统性能下降的速度，以及系统恢复到之前正常状态的速度。

6、由行业内公知可知，较小的负载减少表示较高的系统弹性，johnson等人通过使用蒙特卡罗模拟（mcs）方法来评估电力系统的弹性，蒙特卡罗模拟是一种广泛应用于电力系统可靠性评估的随机模拟方法。

7、现有技术存在以下缺陷：

8、ⅰ、台风在规划前景中通常是随机发生的，这使得现有模型无法捕捉其概率特征。

9、ⅱ、现有的模型无法很好地捕捉到风速随时间持续变化的影响。

10、ⅲ、在弹性指标方面，现有的弹性指标大多基于弹性三角，将弹性三角定义为系统性能退化与退化时间的积分。

11、ⅳ、espinoza et al和amirioun et al将系统弹性量化为由于极端天气条件的灾难性影响而无法提供的负载需求量的函数。

技术实现思路

1、本发明目的是提供面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，用于解决上述提到的技术问题。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：

3、面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，包括以下步骤：

4、s1、构建台风概率模型，输入台风数据之后描述台风的不确定性特征；

5、s2、构建输电走廊的时空脆弱性模型，输入台风不确定性特征，输出从时间和空间两个尺度上量化各输电走廊的失效概率与风速之间的关系；

6、s3、构建恢复力评估模型，对输电走廊的时空脆弱性模型通过从系统和组成的角度对输电系统的弹性进行量化。

7、进一步优选的，所述台风概率模型随机生成大量台风场景。

8、进一步优选的，所述台风概率模型中引入组合枚举法，便于生成各种潜在台风灾害。

9、进一步优选的，s1中结合历史台风资料，得到台风关键参数的概率密度函数，通过概率密度函数组成台风概率模型。

10、进一步优选的，s2中通过每个台风场景，计算输电走廊的故障概率。

11、进一步优选的，所述恢复力评估模型嵌入iise方法，便于计算系统及其组成指标。

12、进一步优选的，系统及其组成指标包括平均负荷损失、最大负荷损失以及各输电走廊的故障频率。

13、进一步优选的，s3中通过随机抽样确定每个输电走廊是否故障，并计算系统的负荷损失。

14、本发明首先，提出了一种台风概率模型，该模型利用关键参数的概率分布来描述台风的不确定性特征，这使我们能够生成一系列台风灾害及其发生概率；其次，考虑台风的移动和衰减，建立了输电走廊的时空脆弱性模型，这些模型从时间和空间两个尺度上量化了各输电走廊的失效概率与风速之间的关系；最后，建立了输电系统弹性评估模型，从系统和组件的角度对输电系统的弹性进行量化。

15、在概率台风模型中引入组合枚举法，生成各种潜在台风灾害，并通过时空脆弱性模型进一步得到各台风下输电走廊的失效概率。此外，将iise方法嵌入到弹性评估模型中，可以有效地计算系统及其组成指标。

16、通过数值结果也验证了该框架的准确性和有效性。研究结果还可以为未来类似或不可预见的台风灾害的潜在恢复力增强措施提供见解。该方法可有效、经济地对规划输电系统进行弹性扩容和升级。

1.面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：所述台风概率模型随机生成大量台风场景。

3.根据权利要求2所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：所述台风概率模型中引入组合枚举法，便于生成各种潜在台风灾害。

4.根据权利要求2所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：s1中结合历史台风资料，得到台风关键参数的概率密度函数，通过概率密度函数组成台风概率模型。

5.根据权利要求2所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：s2中通过每个台风场景，计算输电走廊的故障概率。

6.根据权利要求1所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：所述恢复力评估模型嵌入iise方法，便于计算系统及其组成指标。

7.根据权利要求6所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：系统及其组成指标包括平均负荷损失、最大负荷损失以及各输电走廊的故障频率。

8.根据权利要求1-7任一所述的面向规划的大风灾害下输电系统恢复力评估方法，其特征在于：s3中通过随机抽样确定每个输电走廊是否故障，并计算系统的负荷损失。