主要气象灾害下电力系统安全风险评估研究

借鉴混沌动力学、复杂系统及气象学等在相关领域的研究成果，开展主要气象灾害下电力系统安全风险评估与处置体系的综合交叉研究。基于复杂系统的数字生命Autolife模型，构建计及气象因素的电力系统故障概率模型，对各成灾因子进行随机相关分析；利用混沌动力学理论构建电力系统风险混沌空间模型，采用Poincare截面法对混沌状态进行辨识；运用混沌控制及模糊数学理论，研究相应的模糊自适应混沌控制策略，最终建立主要气象灾害下电力系统安全风险评估与处置体系，并通过区域气象和电力系统历史数据进行验证。预期研究成果包括：台风及冰灾等主要气象灾害下考虑不同成灾因子的电力系统故障概率模型；电力系统风险混沌空间及状态辨识；模糊自适应混沌控制策略；应对主要气象灾害的电力系统安全风险评估与处置体系。研究成果可为补充和完善相关规范提供理论依据，为各级电网建立应对主要气象灾害的安全风险评估与处置体系提供技术支持。

电力系统安全风险一直被国内外学术界所重视。在这一研究领域中，一个在传统电力系统可靠性中较少被提及但日益受到关注的问题是如何针对各种灾变（包括自然灾害、人为破坏等）情况下电力系统安全风险进行评估和预防控制，特别在智能电网方兴未艾的形势下，如何利用智能电网自愈性理念解决及防止各种灾变引起的大面积停电事故，具有重要的科学意义和工程应用价值。.研究工作以计及气象因素的复杂大型电力系统安全风险及其复杂动态行为为研究对象，开展原创性研究。.通过对冰灾、台风等两种主要气象灾害下电力系统安全风险成灾因子的分析和比较，构建了计及气象因素的电力系统风险故障模型：对于冰灾因素分别从宏观角度和微观角度建立了冰灾下的元件强迫停运率模型，对于台风因素建立了考虑台风风速、风向、着陆地点、行进角度、移动速度、中心压力差值、阵风因素、最大风圈半径、台风衰减速率、风场剖面图、输电线路走向、地形、地质类型、降雨量等因素在内的电力系统受台风灾害影响程度的模型。在计及气象因素的电力系统风险故障模型基础上，构建了应对主要气象灾害的安全风险评估体系；利用极值理论等，提出了计及气象因素的电力系统安全风险新指标，如用于衡量特定覆冰厚度和持续时间的极端覆冰指数PEIL（Probability of Extreme Ice Load），以及衡量台风灾害对电力系统损坏程度的经济指标VaR（Value at Risk）等，并对这些计及气象因素的新指标进行了计算，较好地反映了气象灾害事件概率小而破坏力强的特性。.结合大型电力系统的复杂动态行为，分析了电力系统普遍存在的混沌特性及分形分维特性，运用盒维数算法对不同形式的电力网络分形分维值进行了计算，探讨了分形分维值与电力系统故障之间的关系，为电力系统健康状态的判断提供了跨学科的新思路和研究方法。本研究的终极目标是为了控制电力系统的安全风险，在总结了一些常见的防灾减灾方法的基础上，采用串并联网络法表征系统安全风险，提出了一种简化的数学模型，使得在冰灾情况下安排、调度除冰防冰措施使得投入最低；同时研究了其他各种智能控制方法，以期达到电力系统安全风险的智能控制。.本研究成果可望为未来区域电力系统的规划、运行及风险防范措施等提供科学的理论依据，也可为我国编制冰灾、风灾地区电力系统安全稳定运行及控制等方面的国家标准和电力行业标准提供参考。