考虑区域气象的抗灾型电网差异化规划研究

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近年来,由于极端自然灾害引起的电力系统事故频繁发生,对电网造成了严重破坏,导致国民经济的巨大损失,也给居民生活带来了极大的不便。因此,有必通过构建核心骨干网架并提高关键线路设防标准,以提升电网抵御灾害的能力,减小自然灾害对电力系统及社会造成的损失。本文根据电网差异性规划面临的新要求,对电网脆弱性元件评估、差异化经济性评估、核心骨干网架构建、关键线路差异化加强四个方面进行深入研究,提出了一种考虑区域气象因素的抗灾型电网差异化规划模型。主要研究成果如下:(1)依据抗灾型骨干网架选取原则,从元件结构抗毁性、元件抗干扰能力、元件故障造成后果严重度这三方面出发,衍生出分别针对节点和线路的一系列脆弱性评估指标,构建了较为全面的电网脆弱性元件评估指标体系。并提出基于反熵-AHP二次规划组合赋权的综合评价方法对元件脆弱度进行评估,从而得到系统中较为关键的线路和节点,为后续骨干网架的构建提供了依据。(2)结合极值I型理论和线路承受应力时的形变指数,建立线路在区域特定风速下的综合故障率模型,并通过综合故障率计算线路全寿命周期内的差异化减损“效益”,在此基础上建立差异化经济性评估体系,并针对跨不同气象区域线路提出分段评估方法,更加准确地计算了线路差异化改造的减灾投入及抗灾效益,为后续确定关键线路的差异化加强等级提供了科学合理的经济性评判标准。(3)提出一种抗灾型骨干网架差异性改造的多目标双层规划模型。上层规划以经济最优、负荷保障率最高、网架脆弱元件覆盖率最大为目标函数,构建电网核心骨干网架的。下层规划模型以线路改造总支出费用最小为目标,基于综合故障率经济性评估生成差异化改造等级方案。该方法较好地兼顾了网架构建的经济性和可靠性,并有效量化了线路抗灾加强等级。(4)提出一种内嵌病态基因修复操作的NSGA-II算法求解多目标双层规划模型,通过基于图论的修复策略连通“孤岛”,将不可行解修复为可行解,从而提高算法的收敛速度。并引入纳什均衡求取最优折中解,较好地平衡了多个目标函数间的利益。利用IEEE-39节点对本文所提方法进行验证。仿真结果证明,采用本文所提方法得到的核心骨干网架及关键线路差异化加强方案,能够在有限的投资下最大程度地提升电网的抗灾性能,保障重要负荷在遭遇极端自然灾害下的供电安全。为电网的差异性规划提供了科学的指导。
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