基于恶劣气候条件的城市配电网风险评估及应用

摘要

近年来国内外自然灾害频繁发生，提高城市配电网应急处理能力是降低事故对经济和社会影响的关键环节。传统的可靠性评估主要研究故障发生的概率，未考虑故障引发的后果;传统的静态安全评估未考虑设备自身状况和外部环境、系统电气参数等实时运行条件对风险评估的影响，所提出的风险指标不具备明确物理意义，无法用于配电网在不同工况下应对灾害的风险比较。针对上述问题，本文进行了基于恶劣气候条件的城市配电网风险评估研究，综合考虑了配网外部（环境、气候等），配网内部（拓扑结构、负荷分布、潮流水平、设备服役时间等）和服务对象（供电负荷）这三个基本元素，实现配电网风险态势的实时评估。
　　在评估对象赋权方面，本文针对主观与客观赋权法存在的局限和传统组合赋权方法的不足，提出了一种基于矩法估计的负荷主客观集成赋权法。在通过主观、客观赋权法分别得到各负荷的主观、客观权重后，根据矩法估计理论构建主客观集成组合权重的优化模型，最终得到各负荷价值系数的权重。所得权重兼顾了决策者的主观性和数据的客观性，更贴近负荷价值系数权重的真实值。
　　在设备建模方面，本文建立了基于实时运行方式和外部气候的设备短期停运模型。该模型由老化停运模型和偶然停运模型两部分组成，其中老化停运模型在Weibull分布的基础上，针对变压器和配电线路的老化特性引入温度等新变量改进了模型;偶然停运模型通过对风力载荷和冰力载荷的定量计算，得到相应气候条件下设备的偶然停运概率。本文构建的设备短期停运模型综合考虑了实时气候、服役时间、负荷水平、风速、风向、环境温度、日照热量等条件对设备停运概率的影响，为电力系统的短期运行风险评估奠定了基础。
　　在配电网停电风险计算方面，本文提出了基于最小过热区域的城市配电网风险评估方法。该方法综合考虑了配网重构和紧急切负荷等应急调度措施，基于设备短期停运模型和负荷权重求得实时灾害下各负荷的停电风险值;以各连通系内的最小过热区域作为基本单位进行风险评估，在显著提升了计算速度的同时，亦有能力评估灾害下多条关联馈线段同时成为初始故障源时的风险情况。本文所得的停电风险值在更贴近配网真实风险值的同时，有统一量纲，具备明确物理意义，能应用于不同工况下配网的应急预警预案与风险分析比较。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究配电网风险评估的意义

1．2 配电网风险评估研究进展综述

1．2．1 发展趋势概述

1．2．2 配电网风险评估的基本研究内容

1．2．3 配电网风险评估方法综述

1．3 本文主要工作

第2章 负荷价值系数的赋权

2．1 引言

2．2 主客观权重计算方法

2．2．1 基于G1法的主观赋权法

2．2．2 基于改进AHP法的主观赋权法

2．2．3 基于熵权的客观赋权法

2．2．4 基于标准差和平均差最大化的客观赋权法

2．3 基于矩法估计的主客观集成赋权法

2．3．1 矩法估计的基本原理

2．3．2 基于矩法估计的负荷价值系数集成赋权

2．4 算例分析

2．5 本章小结

第3章 气候模型下的设备短期停运模型

3．1 引言

3．2 时间相依的老化停运模型

3．2．1 变压器老化停运模型

3．2．2 配电线老化停运模型

3．3 气候相依的偶然停运模型

3．3．1 配电线路风力载荷的计算

3．3．2 配电线路冰力载荷的计算

3．3．3 变压器的偶然停运模型

3．4 设备短期停运模型

3．5 算例分析

3．6 本章小结

第4章 灾害下城市配电网停电风险评估

4．1 引言

4．2 基于最小配电区域的过热区域搜索

4．2．1 最小配电区域的概念和特征

4．2．2 分离最小配电区域的流程

4．2．3 最小过热区域的定位

4．3 灾害下城市配电网停电风险计算

4．3．1 风险的定义

4．3．2 停电风险计算流程

4．3．3 目标函数的标准化处理

4．4 算例分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要研究成果及创新点

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢