台风灾害影响下面向规划的输电网韧性评估方法研究

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近年来,全世界范围内发生了多起由台风灾害导致的大停电事故,对国民经济的发展和人类社会的正常运转造成了严重影响。这些大停电事故暴露出传统满足可靠性准则的输电网规划方法难以应对台风等极端灾害的问题。在此背景下,构建具有较强抗灾能力的高韧性输电网成为当今输电网规划与建设的新趋势。目前,输电网韧性相关研究已受到国内外电力学者的高度关注,但面向规划的输电网韧性评估与提升方法相关研究还不够深入。针对该问题,本文在梳理现有电力系统韧性评估领域研究成果的基础上,面向规划需求,开展了台风灾害演变过程对输电网的影响机理、韧性评估方法以及韧性提升方法三个方面的研究工作,主要内容及研究成果包括:(1)提出了计及单次台风时空影响的输电网韧性评估方法。首先,利用Batts台风风场模型模拟单次台风的时空演变过程,分析得到各输电支路对应的线路及杆塔所在位置的风速变化情况;在此基础上,利用反映输电支路故障概率与台风风速映射关系的输电支路脆弱性模型,计算考虑台风灾害时空影响的输电支路故障概率;然后,结合影响增量状态枚举法(Impact-increment based State Enumeration Method,IISE),提出了基于影响增量的输电网韧性评估指标,通过构建台风灾害导致的输电网故障状态集,利用各故障状态的修正故障概率以及相应的影响增量,快速计算得到输电网在单次台风灾害影响下的韧性水平。(2)提出了计及台风不确定性的输电网韧性快速评估方法。首先,根据输电网区域内的台风关键参数概率分布情况,建立了台风灾害不确定性模型,用于模拟规划周期内可能出现的台风灾害场景;然后,针对不同的台风灾害场景,结合单次台风灾害影响下的韧性评估方法,提出了面向规划的输电网韧性指标及评估方法;最后,提出了基于支路开断分布系数的独立故障状态削减方法,对台风灾害可能导致的故障状态进行降维削减,再利用基于影响增量灵敏度方法快速计算输电网韧性指标。(3)提出了面向规划的输电网薄弱环节定位与韧性提升效果评估方法。首先,在面向规划的输电网韧性指标的基础上,将影响增量状态枚举法与重要度分析方法相结合,提出了输电支路韧性指标计算方法,该指标反映了任一条输电支路的故障对输电网整体韧性的影响程度,可用于定位输电网中韧性薄弱环节;然后,提出了针对输电网薄弱环节的韧性提升方法,包括输电支路强化及新增冗余支路等措施,通过提高薄弱环节的设计标准或冗余程度来实现输电网整体韧性水平的精准提升;最后,提出了基于局部参数变化的输电网韧性指标修正方法,可快速评估韧性提升方案的实施效果。
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