[发明专利]一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法

权利要求书

1.一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，所述方法包括：

1)根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率；

2)基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估；

3)对极端冰雪灾害下输电线路检修顺序进行优化决策，并与按断线顺序检修的效果进行对比分析，通过对比电力系统韧性的评估结果，分析利用输电线路检修顺序优化决策方法对系统韧性的影响。

2.根据权利要求1所述的一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，步骤1)所述的根据极端冰雪灾害气象特性，构建从时间及空间双层角度下的综合考虑线路承受瞬时风力及覆冰重力的极端冰雪灾害气象模型，并结合输电网计算线路受到影响情况，模拟线路断线停运概率包括：

①通过对极端冰雪灾害事件场景的分析，对极端冰雪灾害事件进行气象建模，具体为建立线路覆冰厚度模型、线路承受瞬时风速模型，并考虑对线路的综合影响下，建立线路总载荷量模型为：

式(1)为线路覆冰厚度模型，其中，V_r为降雨速率，mm/h；V_w为平均风速，m/s；ρ_w为水的密度取值，1.0g/cm³；ρ_i为冰的密度取值0.9g/cm³；T_N为截至观测时间极端冰雪灾害已持续小时数；

式(2)为线路承受瞬时风速模型，其中，点(x_l，y_l)为输电线路上的一个观察点；点H_t(x_H，y_H)为风暴中心点即极端冰雪灾害中心点；V_max为最大风速；V_σ为一个极小的风速偏差量；α(t)为被研究输电线路上一点到灾害中心的方向及该条线路走向之间的夹角；β(t)为风向与输电线路走向之间的夹角，当α(t)≤90°时，β(t)＝90°-α(t)，反之β(t)＝α(t)-90°；a为衰减系数；

式(3)为线路总载荷量模型，其中，R_l为线路未覆冰时直径，mm；g为重力加速度；A为常系数，取0.006964；λ为跨度因子；

②对输电线路断线故障概率建模，通过式(4)对线路因承受总载荷过重导致线路断线的概率进行预测，由于输电线路长，将线路进行分段，通过式(4)计算各单元故障率后，采用式(5)计算整条线路综合故障率，具体模型为：

其中，d_H1及d_H2分别为总载荷量的两个门限值，n为线路分段总数。

3.根据权利要求1所述的一种极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法，其特征是，步骤2)所述的基于蒙特卡洛状态抽样法，结合线路停运概率，确定故障场景集，根据系统响应及恢复情况，利用韧性评估指标实现系统韧性评估包括：

i.首先生成灾害故障场景集的流程，构建故障场景集，利用直流开断最优削负荷模型计算系统状态；

利用式(6)所示的韧性评估指标，结合系统韧性评估流程图及系统韧性曲线，对故障场景下系统进行韧性评估；

其中，B为负荷情况基准值，即系统正常运行时系统总负荷量，实际情况中该阶段电网的性能函数可能为斜率不一的分段函数，C为分段函数总数，k为每段函数的斜率，t_s为极端冰雪灾害发生时刻，t_D1为系统开始出现失负荷现象时刻，t_D2为系统处于降级状态运行的初始时刻，t_R1为系统结束降级状态且开始恢复的时刻，t_E为极端冰雪灾害停止时刻，t_R2为系统恢复到正常状态的时刻，实折线L_R为系统在极端冰雪灾害影响下系统实际运行状态曲线；

ii.从首要考虑线路恢复成效，尽可能缓解系统负荷削减情况角度出发，进而关注路程损耗时间，进一步提高检修方案的实际效率，寻求适用于极端冰雪灾害下输电线路检修顺序优化决策方法：

将系统图简化为只保留因灾断线的无向散线，取线路中点构成检修点集合E，并将集合E分为两个子集W_S和W_T，其中W_S为已筛选出的最优路径检修点集合，W_T为待筛选检修点集合，再将检修站位置视为起点V₀，遍历检修每条故障线路对系统状态整体影响，根据其影响效果距离远近，通过式(9)对路径赋权值，筛选出对系统负荷恢复效果好同时路程近的检修点放入集合W_S中，最后，将起点更新为W_S中最新加入的节点，重复上一步骤，直到W_T为空，在此过程中，设检修队伍由检修站出发，同一时间仅检修一条线路，且一条线路仅需检修一次，当被检修线路完成检修任务后，检修队伍再前往下一受损线路，整个过程务必完成所有受损线路修复，检修队伍才可返回检修中心；

w_c＝(0.1PX+K_L1)+0.1w_L (7)

其中，PX为模拟线路c检修后系统总负荷削减情况；K_L1为检修线路操作代价，由于每条线路开合闸方式基本相同，忽略特殊情况，K_L1值认为各条线路相同；w_L为上一检修点到检修点c的路程等效值，最短路径其值为1，路径距离越远值越大。