主要氣象災害下電力系統安全風險評估研究

《主要氣象災害下電力系統安全風險評估研究》是依託武漢理工大學，由侯慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：主要氣象災害下電力系統安全風險評估研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：侯慧
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

借鑑混沌動力學、複雜系統及氣象學等在相關領域的研究成果，開展主要氣象災害下電力系統安全風險評估與處置體系的綜合交叉研究。基於複雜系統的數字生命Autolife模型，構建計及氣象因素的電力系統故障機率模型，對各成災因子進行隨機相關分析；利用混沌動力學理論構建電力系統風險混沌空間模型，採用Poincare截面法對混沌狀態進行辨識；運用混沌控制及模糊數學理論，研究相應的模糊自適應混沌控制策略，最終建立主要氣象災害下電力系統安全風險評估與處置體系，並通過區域氣象和電力系統歷史數據進行驗證。預期研究成果包括：颱風及冰災等主要氣象災害下考慮不同成災因子的電力系統故障機率模型；電力系統風險混沌空間及狀態辨識；模糊自適應混沌控制策略；應對主要氣象災害的電力系統安全風險評估與處置體系。研究成果可為補充和完善相關規範提供理論依據，為各級電網建立應對主要氣象災害的安全風險評估與處置體系提供技術支持。

結題摘要

電力系統安全風險一直被國內外學術界所重視。在這一研究領域中，一個在傳統電力系統可靠性中較少被提及但日益受到關注的問題是如何針對各種災變（包括自然災害、人為破壞等）情況下電力系統安全風險進行評估和預防控制，特別在智慧型電網方興未艾的形勢下，如何利用智慧型電網自愈性理念解決及防止各種災變引起的大面積停電事故，具有重要的科學意義和工程套用價值。 研究工作以計及氣象因素的複雜大型電力系統安全風險及其複雜動態行為為研究對象，開展原創性研究。 通過對冰災、颱風等兩種主要氣象災害下電力系統安全風險成災因子的分析和比較，構建了計及氣象因素的電力系統風險故障模型：對於冰災因素分別從巨觀角度和微觀角度建立了冰災下的元件強迫停運率模型，對於颱風因素建立了考慮颱風風速、風向、著陸地點、行進角度、移動速度、中心壓力差值、陣風因素、最大風圈半徑、颱風衰減速率、風場剖面圖、輸電線路走向、地形、地質類型、降雨量等因素在內的電力系統受颱風災害影響程度的模型。在計及氣象因素的電力系統風險故障模型基礎上，構建了應對主要氣象災害的安全風險評估體系；利用極值理論等，提出了計及氣象因素的電力系統安全風險新指標，如用於衡量特定覆冰厚度和持續時間的極端覆冰指數PEIL（Probability of Extreme Ice Load），以及衡量颱風災害對電力系統損壞程度的經濟指標VaR（Value at Risk）等，並對這些計及氣象因素的新指標進行了計算，較好地反映了氣象災害事件機率小而破壞力強的特性。 結合大型電力系統的複雜動態行為，分析了電力系統普遍存在的混沌特性及分形分維特性，運用盒維數算法對不同形式的電力網路分形分維值進行了計算，探討了分形分維值與電力系統故障之間的關係，為電力系統健康狀態的判斷提供了跨學科的新思路和研究方法。本研究的終極目標是為了控制電力系統的安全風險，在總結了一些常見的防災減災方法的基礎上，採用串並聯網路法表征系統安全風險，提出了一種簡化的數學模型，使得在冰災情況下安排、調度除冰防冰措施使得投入最低；同時研究了其他各種智慧型控制方法，以期達到電力系統安全風險的智慧型控制。 本研究成果可望為未來區域電力系統的規劃、運行及風險防範措施等提供科學的理論依據，也可為我國編製冰災、風災地區電力系統安全穩定運行及控制等方面的國家標準和電力行業標準提供參考。