面向抗灾能力提升的输电网多目标优化规划方法

摘要

近年来，在我国频繁出现各种极端恶劣天气和自然灾害，给工、农业和人们生活生产造成了严重的影响。恶劣天气使输电线路发生故障的概率明显增加，这会给输电网的安全运行带来严重的威胁，一旦大面积的停电事故发生，必将严重影响国民经济建设和社会秩序。为减少自然环境对电网安全运行的影响，电网企业普遍采取预防性措施，从规划设计阶段提高电网建设标准。然而我国电源及负荷呈现逆向分布的态势，担负资源优化配置任务的输电网空间跨度大、跨越区域地理条件复杂、气象差异性明显。若无差别地全面提高电网防护标准，难以保证经济、高效、合理地提高电网容灾抗灾能力。与此同时，面对不断涌现的气象灾害，传统输电网规划方法的不足之处也慢慢展现出来：不同区域的输电网几乎采用一样的设防标准，在计算输电网脆弱性指标时，没有建立起气象灾害和输电线路故障率之间的数学关系，无法确保核心输电线路在气象灾害发生时的稳定性，违背了输电网规划的经济性和可靠性原则。因此，结合我国电网特点和发展情况，建设新型抗灾型输电网，具有重要的现实意义。
　　为此，本文提出了面向抗灾能力提升的输电网多目标优化规划方法。在输电网规划中引入差异化的决策变量，以优化各个线路的抗灾等级，建立计及气象灾害因素的多目标电网规划模型。首先，建立基于IEEE标准的输电线路三状态气象模型，目的是构建气象状态与输电线路故障率之间的数学关系；随后，以输电网经济性和脆弱性指标为目标，构建抗灾型输电网多目标规划模型，并利用多目标遗传算法和蒙特卡罗仿真法进行求解。该方法不仅精确各输电线路的抗灾防护等级，有效提高气象灾害发生时输电网的抗灾能力，还可最大限度的减少线路建设成本，提高规划方案的经济性，对气象灾害频发环境下的输电网规划具有重要的指导意义。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 抗灾型电网规划特点

1.2.2 抗灾型电网规划方法

1.2.3 电网规划设计研究现状

1.3 本文的主要工作

第二章 气象灾害与输电线路抗灾防护

2.1 常见的气象灾害及其对输电线路的影响

2.2 抗灾型输电线路的基本要求

2.3 输电线路抗灾防护等级与线路可靠性

2.4 基于IEEE标准的输电线路三状态气象模型

2.5 蒙特卡洛仿真法及其在确定输电线路运行状态中的应用

第三章 输电网多目标规划设计的标准研究

3.1 输电网多目标规划设计的标准

3.1.1 概述

3.1.2 选择性标准

3.1.3 生存性标准

3.1.4 经济性标准

3.1.5 可靠性标准

第四章 面向抗灾能力提升的输电网多目标优化规划方法

4.1多目标优化规划模型的构建

4.1.1 多目标电网规划特点

4.1.2 重要线路的选择以及差异化设计

4.1.3 决策变量

4.1.4 输电网多目标规划优化模型

4.2求解方法

4.2.1多目标输电网规划方法的实现框架图

4.2.2 脆弱性指标和优化目标的确定方法

第五章 输电网多目标规划算例分析

5.1 IEEE-RTS测试系统算例

5.2 IEEE-118节点算例

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢