灾害天气下电力系统的防灾应急优化策略研究

极端自然灾害导致发生大停电事故的根本原因是电力设施现有的设防标准无法抵御日趋恶劣的自然灾害。因此需要在灾害发生前识别出电力系统中的重要元件并进行加固,以增强极端自然灾害下电力系统的供电能力和抗灾能力。而针对灾害后未保留供电的区域,可采用防灾应急电源来保障该区域中的重要失电用户的持续供电,以降低大停电给社会和经济的发展带来的损失。因此,本文从电力系统重要线路识别、骨干网架规划、防灾应急电源优化调度三方面入手,深入研究电力系统的防灾应急优化策略。考虑到现有的研究大多采用-单个评价指标来辨识重要线路,未能较为全面地考虑各方面因素对线路辨识结果的影响。本文综合考虑线路在拓扑结构和运行状态中的地位、线路故障后的经济损失、线路参数及外部环境对重要线路辨识结果的影响,提出一种台风条件下区域电力系统的多维度重要线路辨识方法。该方法采用最优组合权重模型和改进雷达图法来确定线路的重要度。仿真结果表明所提方法能够综合考虑影响重要线路辨识的各项因素,较好地反映台风条件下线路在电网中的重要程度。然后基于重要线路的辨识结果,提出一种考虑经济性和网架性能的抗灾型骨干网架多目标规划模型。该模型在满足负荷保障率、电力系统安全运行和网络拓扑连通性约束的基础上,以最大化经济性、系统可恢复性和网络抗毁性为优化目标。采用嵌入图论修复策略的全面学习粒子群优化算法和混合策略纳什均衡来选取最优的骨干网架方案。广东某区域电网的仿真结果表明所提模型可为电网制定防灾应急策略提供合理的骨干网架构建方案。考虑到抗灾型骨干网架中的线路有限,灾害发生后仍有很多负荷未得到供电,提出一种防灾应急电源的优化调度方法来保障重要电力用户的持续供电。该方法虑及实际电力系统防灾应急电源调度过程中的不确定性因素,以重要电力用户的总停电损失最小为优化目标,建立防灾应急电源优化调度的机会约束规划模型。仿真结果表明所提方法可以合理分配防灾应急电源,进而降低停电损失。综上所述,灾害发生前进行区域电力系统的重要线路识别和骨干网架规划,可为电网防风加固工作提供技术指导。这不仅有利于减小大停电事故的发生概率,同时也有助于加快灾害后恢复供电的速度。而灾害发生后电力系统防灾应急电源的优化调度,可作为灾害前的防灾应急策略的补充,对于减少因大停电导致的损失具有重要的意义。