电网自然灾害预警管理模型及决策支持系统研究

现代电网规模庞大、结构复杂,大多直接暴露在自然环境下,极易受到自然灾害的影响,各种自然灾害以不同的传递途径影响着电网的安全,电网安全问题是关系到社会稳定和经济发展的重要问题,自然灾害对电网安全稳定运行的冲击不容忽视。为应对自然灾害对电网的冲击,有必要将电网灾害防御框架向自然灾害领域延伸,将电网自然灾害防御研究重心从事中或事后的应急管理向事前风险预警管理转变。因此,研究自然灾害与电网系统的耦合作用关系和风险传递路径,构建多阶段、多主体、多层级的电网自然灾害预警管理模型,设计应用预警决策支持系统,对电网安全稳定运行具有重要意义。论文的研究成果主要体现在以下几个方面：论文从灾害学角度出发,以电网与自然灾害耦合作用系统为研究对象,研究分析了电网自然灾害的概念、组成要素及各要素之间的转化关系,根据致灾因子对电网承灾体的作用机理对其进行了分类,提出将直接渐发性灾害和间接渐发性灾害作为电网自然灾害预警管理的研究对象。围绕电网自然灾害演化和风险传递过程,划分了预警管理孕育态、发展态和临界态三个阶段。从电网自然灾害预警管理研究对象、电网自然灾害演化阶段、预警管理方法和信息技术四个维度出发,从理论和应用两个层面构建了电网自然灾害预警管理四维模型,并以演化维作为研究主线,实现对电网自然灾害预警管理的系统性研究。针对孕育态的预警管理问题,提出从电网自然灾害警兆辨识入手,以灾害系统为研究对象,通过研究分析电网自然灾害各要素的耦合作用关系,围绕致灾因子危险性和电网承灾体脆弱性两个方面,构建了电网自然灾害系统孕育态隐患评估模型。论文以直接渐发性典型灾害污闪为例,构建了主客观修正的灰色属性识别隐患评估模型；以间接渐发性典型灾害山火为例,构建了基于梯形模糊数与物元可拓学的隐患评估模型。针对发展态的预警管理问题,提出从电网自然灾害演化态势分析入手,先从预警过程角度阐述了监测预警和预测预警的特点及两者关联关系,再从预警对象角度深入分析直接渐发性灾害和间接渐发性灾害的预警模式差异,分别构建了直接渐发性灾害和间接渐发性灾害的预测预警模型。针对直接渐发性灾害,以覆冰灾害为例,构建了基于改进果蝇算法优化的神经网络覆冰厚度预测预警模型；针对间接渐发性灾害,以山火灾害为例,构建了涵盖数据收集、模型选择和预警分析的发展态预警流程,深入探讨了多模型的自适应选择策略和输电线路山火多角度预警体系。针对临界态的预警管理与决策问题,提出从电网自然灾害应对方案优选问题入手,分析了电网自然灾害临界态静态与动态双重特征,提出了利用静态特征属性进行方案粗选和基于动态特征属性进行方案优选的应对方案优选策略,构建了电网自然灾害临界态应对方案优选模型,实现了静态特征和动态特征相结合方案优选方法。最后,面向电网自然灾害预警管理与决策应用问题,提出了基于四库结构的电网自然灾害预警决策支持系统建设思路。系统以SOA与J2EE等关键技术为依托,构建了涵盖数据库、模型库、方法库和知识库的四库结构体系,实现了隐患评估、监测预警、预测预警、应对决策和系统管理等业务功能。同时依据系统在某省级电网的实际应用情况,介绍了电网自然灾害预警管理与决策支持应用实例。系统为电力企业前移灾害防御阵地、延展灾害防御时间、提高电网安全稳定运行水平等提供了良好的辅助支持。