CN106786167A - 一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统，可制定电网输电线路冰灾应急处置策略，提高电网输电线路冰灾应急处理的效果和效益。本发明包括：获取输电线路覆冰厚度和一段时间内的覆冰增长厚度；根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数；根据输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

Description

一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统

技术领域

本发明属于电气工程领域，尤其涉及一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统。

背景技术

冰灾是当前威胁电网输电线路安全稳定运行的最重要的灾害，近年来，随着全球气候变化，冰冻灾害频发，冰灾严重时持续时间长、影响范围大，对电网输电线路造成的破坏十分巨大。

当前的电网冰灾应急处置多依靠人工经验决策，难以达到最优的处置效果。

因此，本发明提出了一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统，可综合考虑覆冰监测、覆冰预测、输电线路重要程度等多要素，制定最优的应急处置策略，确保在电网覆冰灾害条件下的冰灾及时高效处置，有力保障电网安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路冰灾优化决策方法及其系统，以解决依靠人工经验决策难以达到最优的处置效果的现有技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种输电线路冰灾优化决策方法，包括以下步骤：

获取实时输电线路覆冰厚度和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度。

根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数。

根据输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

与上述方法相对应的，本发明还提供了一种输电线路冰灾优化决策系统，包括以下步骤：

采集模块：用于获取实时输电线路覆冰厚度和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度。

计算模块：用于根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数。

决策模块：用于根据输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

本发明具有以下有益效果：

本发明制定了一套电网冰灾应急处置策略，有效提高电网冰灾应急处置的效果和效益，解决了传统依靠人工经验决策难以达到最优处置效果的技术问题。

综合考虑输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数等多要素对需要融冰的输电线路进行优先级排序，制定的优先级排序为最优应急处置策略，确保在电网覆冰灾害条件下保障电网安全稳定的运行。

本发明所据原理清晰，操作性强，实用性强。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的一种输电线路冰灾优化决策流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种输电线路冰灾优化决策方法，包括以下步骤：

S1：获取实时输电线路覆冰厚度观测数据和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度。可通过输电线路覆冰自动监测装置和/或人工哨覆冰观测站获取每条输电线路的覆冰厚度R；可采用输电线路覆冰预警系统获取输电线路覆冰增长厚度ΔR；

S2：根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数。输电线路重要程度可以通过输电线路重要程度计算表获取；输电线路融冰难度系数可以通过输电线路融冰难度系数表获取。输电线路重要程度计算表和输电线路融冰难度系数表如下：

表1输电线路重要程度计算表

表2输电线路融冰难度系数

S3：根据输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

进一步地，S1中提到的一段时间内的输电线路覆冰增长厚度一般为实时观测覆冰厚度后24小时增长的覆冰厚度，在知道实时观测覆冰厚度、24小时增长的覆冰厚度和输电线路设计冰厚的条件下，可以通过

求得各输电线路的覆冰程度。其中，R₀为输电线路设计冰厚，R为输电线路实时覆冰厚度观测数据，ΔR为未来24小时内输电线路覆冰增长厚度。

进一步地，S3中根据覆冰程度筛选需要融冰的输电线路为选择覆冰程度大于70％的输电线路进行融冰决策。把所有输电线路的覆冰程度进行统计，优选出所有覆冰程度大于70％的输电线路作为电网冰灾防治决策候选方案。

进一步地，采用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity toan Ideal Solution)方法进行优先级排序，计算各候选方案的优劣排序值，排序值Yi_i越大的越优先安排开展融冰，优先级排序的计算公式如下：

其中，为输电线路覆冰程度最大值；为输电线路重要程度最大值；为输电线路融冰难度系数最大值；为输电线路覆冰程度最小值；为输电线路重要程度最小值；为输电线路融冰难度系数最小值；Y_i为第i个候选方案的TOPSIS排序值；m为候选方案的个数；为第i个候选方案与理论最优候选方案的欧式距离；为第i个候选方案与理论最劣候选方案的欧式距；V为输电线路融冰方案决策矩阵；S_i1为第i个候选方案的输电线路覆冰程度；I_i2为第i个候选方案的输电线路重要程度；H_i3为第i个候选方案的输电线路融冰难度系数。实际覆冰中并不是每个电压等级的线路都会有覆冰，这里的重要程度最大值和重要程度最小值是指所有覆冰线路中线路重要程度的最大值和最小值。候选方案的个数即为输电线路条数。

综上，本实施列公开的一种输电线路冰灾优化决策方法，综合考虑输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数等多要素对需要融冰的输电线路进行优先级排序，制定的优先级排序为最优应急处置策略，有效提高电网冰灾应急处置的效果和效益，确保在电网覆冰灾害条件下保障电网安全稳定的运行。

与上述方法实施例相对应的，下述实施例还公开一种用于执行上述方法的配套系统，该系统包括以下模块：

采集模块：用于获取实时输电线路覆冰厚度和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度。

计算模块：用于根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，用于根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路融冰装备、输电线路融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数；

决策模块：用于根据输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

本实施例公开的本实施列公开的一种输电线路冰灾优化决策方法，综合考虑输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数等多要素对需要融冰的输电线路进行优先级排序，制定的优先级排序为最优应急处置策略，有效提高电网冰灾应急处置的效果和效益，确保在电网覆冰灾害条件下保障电网安全稳定的运行。

实施例2：

基于输电线路覆冰自动监测装置和人工哨覆冰观测站获取每条线路的覆冰厚度R，具体为：500kV输电线路A覆冰厚度为15mm、220kV输电线路B覆冰厚度为12mm、110kV输电线路C覆冰厚度为8mm、35kV输电线路D覆冰厚度为3mm。采用输电线路覆冰预测预警系统，计算未来24h每条输电线路覆冰增长厚度ΔR。输电线路A未来24h覆冰增长厚度为5mm，输电线路B未来24h覆冰增长厚度为3mm，输电线路C未来24h覆冰增长厚度为3mm，输电线路D未来24h覆冰增长厚度为4mm。输电线路A设计冰厚为25mm，输电线路B设计冰厚为20mm，输电线路C设计冰厚为15mm，输电线路D设计冰厚为10mm。通过

计算得到输电线路A覆冰程度为80％，输电线路B覆冰程度为75％，输电线路C覆冰程度为73％，输电线路D覆冰程度为70％。

综合考虑输电线路配备的融冰装备及融冰方案制定情况，分析输电线路融冰难度系数为：输电线路A融冰难度系数为0.2，输电线路B融冰难度系数为0.5，输电线路C融冰难度系数为0.6，输电线路D融冰难度系数为0.4。

采用TOPSIS方法计算各候选方案的优劣排序值，排序值Yi越大的优先安排开展融冰，计算得到各输电线路的排序值分别为：输电线路A排序值为0.67，输电线路B排序值为0.54，输电线路C排序值为0.43，输电线路D排序值为0.19。由此可知融冰的先后次序为：输电线路A、输电线路B、输电线路C、输电线路D。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路冰灾优化决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取实时输电线路覆冰厚度和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度；

根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数；

根据所述输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路冰灾优化决策方法，其特征在于，所述一段时间为未来24小时，所述覆冰程度S的计算公式：

$S=\frac{R+\mathrm{\Δ}R}{R_0}$

其中，R₀为输电线路设计冰厚，R为输电线路实时覆冰厚度观测数据，ΔR为未来24小时内输电线路覆冰增长厚度。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路冰灾优化决策方法，其特征在于，所述根据覆冰程度筛选需要融冰的输电线路为选择覆冰程度大于70％的输电线路。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路冰灾优化决策方法，其特征在于，采用TOPSIS方法进行优先级排序。

5.根据权利要求4所述的一种输电线路冰灾优化决策方法，其特征在于，计算所述优先级排序的公式为：

$V=\left[\begin{array}{ccc}{v}_{11}& v_{12}& v_{13}\\ v_{21}& v_{22}& v_{23}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ v_{i1}& v_{i2}& v_{i3}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{S}_{11}& I_{12}& H_{13}\\ S_{21}& I_{22}& H_{23}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ S_{i1}& I_{i2}& H_{i3}\end{array}\right],i=1,2,...,m$

$v_1^{+}=max\left\{v_{i1}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_2^{+}=max\left\{v_{i2}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_3^{+}=max\left\{v_{i3}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_1^{-}=min\left\{v_{i1}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_2^{-}=min\left\{v_{i2}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_3^{-}=min\left\{v_{i3}\right|i=1,2,...,m\}$

$L_i^{+}=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{(v_{ij}-v_j^{+})}^2},i=1,2,...,m$

$L_i^{-}=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{(v_{ij}-v_j^{-})}^2},i=1,2,...,m$

$Y_i=\frac{L_i^{-}}{L_i^{+}+L_i^{-}},i=1,2,...,m$

其中，为输电线路覆冰程度最大值；为输电线路重要程度最大值；为输电线路融冰难度系数最大值；为输电线路覆冰程度最小值；为输电线路重要程度最小值；为输电线路融冰难度系数最小值；Y_i为第i个候选方案的TOPSIS排序值；m为候选方案的个数；为第i个候选方案与理论最优候选方案的欧式距离；为第i个候选方案与理论最劣候选方案的欧式距离；V为输电线路融冰方案决策矩阵；S_i1为第i个候选方案的输电线路覆冰程度；I_i2为第i个候选方案的输电线路重要程度；H_i3为第i个候选方案的输电线路融冰难度系数。

6.一种输电线路冰灾优化决策系统，其特征在于，包括以下模块：

采集模块：用于获取实时输电线路覆冰厚度观测数据和一段时间内的输电线路覆冰增长厚度；

计算模块：用于根据输电线路覆冰厚度和输电线路覆冰增长厚度结合输电线路设计冰厚计算得到输电线路的覆冰程度，根据输电线路电压等级和输电线路断面重要程度获取输电线路重要程度，根据输电线路配置的融冰装备、输电线路制定的融冰方案和输电线路电压等级获取输电线路融冰难度系数；

决策模块：用于根据所述输电线路的覆冰程度筛选需要融冰的输电线路，综合输电线路覆冰程度、输电线路重要程度和输电线路融冰难度系数对需要融冰的输电线路进行优先级排序，按优先级顺序开展融冰。

7.根据权利要求6所述的一种输电线路冰灾优化决策系统，其特征在于，所述一段时间为未来24小时，所述计算模块采用的覆冰厚度的计算公式：

$S=\frac{R+\mathrm{\Δ}R}{R_0}$

其中，R₀为输电线路设计冰厚，R为输电线路实时覆冰厚度观测数据，ΔR为未来24小时内输电线路覆冰增长厚度。

8.根据权利要求6所述的一种输电线路冰灾优化决策系统，其特征在于，所述决策模块中所述根据覆冰程度筛选需要融冰的输电线路为选择覆冰程度大于70％的输电线路。

9.根据权利要求6所述的一种输电线路冰灾优化决策系统，其特征在于，所述决策模块采用TOPSIS方法进行优先级排序。

10.根据权利要求9所述的一种输电线路冰灾优化决策系统，其特征在于，计算所述决策模块中优先级排序的公式为：

$V=\left[\begin{array}{ccc}{v}_{11}& v_{12}& v_{13}\\ v_{21}& v_{22}& v_{23}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ v_{i1}& v_{i2}& v_{i3}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{S}_{11}& I_{12}& H_{13}\\ S_{21}& I_{22}& H_{23}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ S_{i1}& I_{i2}& H_{i3}\end{array}\right],i=1,2,...,m$

$v_1^{+}=max\left\{v_{i1}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_2^{+}=max\left\{v_{i2}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_3^{+}=max\left\{v_{i3}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_1^{-}=min\left\{v_{i1}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_2^{-}=min\left\{v_{i2}\right|i=1,2,...,m\}$

$v_3^{-}=min\left\{v_{i3}\right|i=1,2,...,m\}$

$L_i^{+}=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{(v_{ij}-v_j^{+})}^2},i=1,2,...,m$

$L_i^{-}=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{(v_{ij}-v_j^{-})}^2},i=1,2,...,m$

$Y_i=\frac{L_i^{-}}{L_i^{+}+L_i^{-}},i=1,2,...,m$

其中，为输电线路覆冰程度最大值；为输电线路重要程度最大值；为输电线路融冰难度系数最大值；为输电线路覆冰程度最小值；为输电线路重要程度最小值；为输电线路融冰难度系数最小值；Y_i为第i个候选方案的TOPSIS排序值；m为候选方案的个数；为第i个候选方案与理论最优候选方案的欧式距离；为第i个候选方案与理论最劣候选方案的欧式距；V为输电线路融冰方案决策矩阵；S_i1为第i个候选方案的输电线路覆冰程度；I_i2为第i个候选方案的输电线路重要程度；H_i3为第i个候选方案的输电线路融冰难度系数。