极端气象条件下考虑电网韧性的设备应急维修策略优化

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极端气象条件下引发的灾害易使电网设备发生停运。为加强电网应对极端气象灾害能力,充分提升电网韧性,对极端气象条件下考虑电网韧性的设备应急维修策略优化进行研究。将电网设备的应急维修分为灾前预防检修与灾后应急维修两个阶段,期望通过应急维修手段提升电网应对极端气象灾害的能力,减轻极端气象灾害带来的经济损失。由于极端气象灾害具有小概率高风险特征,传统的可靠性指标无法刻画电网面对极端气象灾害时的性能变化,需通过电网韧性指标来评估电网应对极端气象灾害措施的有效性。本文基于应急管理理论,提出灾害风险抵御力与系统负荷恢复效率作为面向设备应急维修的电网韧性评价指标。以台风为例,研究了基于Holland风场模型的极端气象因子生成技术。研究了考虑大规模故障的最优削负荷模型,以应对大规模故障可能存在的孤岛运行状态。考虑到极端气象灾害对设备的损坏作用是一种随机过程,提出了基于蒙特卡洛模拟的电网韧性指标评估框架。电网设备自身健康状态影响着极端气象灾害时设备的停运概率。将电网灾前预防检修作为电网韧性提升的重要措施。针对现有设备故障率模型中气象因子不够精细的问题,改进了考虑气象因子与健康指数结合的设备故障率模型。综合考虑灾前检修经济性、灾前检修风险、灾时电网韧性,构建了极端气象灾害前电网应急预防检修多目标多阶段优化模型。针对该模型的特点,采用NSGA-II与Gurobi求解器结合的求解方法。该优化模型可得出最优折衷解,以在提升电网韧性的同时兼顾检修风险与经济性,从而帮助调度人员制定合理的预防检修计划。极端气象灾害过后,应尽快维修受损电网设备,恢复电网性能。提出考虑韧性提升的电网灾后应急维修策略优化。在输电网应急维修过程中的路径规划中,采用基于不确定的路程时间与维修时间模型。构建考虑提升韧性与随机时间路径规划的电网灾后应急维修策略优化模型。针对该模型的特点,提出适用于电网灾后应急维修优化模型的改进粒子群算法。根据该模型得出的最优解可有效提升电网灾后韧性,提高电网灾后恢复效率,减轻负荷停电带来的损失。
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