台风灾害下输配电系统损毁预测技术_侯慧,魏瑞增,吴细秀_9787519882921

本书系统地阐述了台风灾害下输配电系统防灾减灾的理论基础及应用实践。全书共分为5个部分,第1部分为风灾基础理论(第0、1章),第2部分为输电系统架空线路损毁概率预测等(第2~6章),第3部分为配电系统架空线路损毁预测等(第7、8章),第4部分为停电用户预测(第9~11章),第5部分为应急抢修恢复(第12、13章),第14章是总结与展望。
全书内容翔实,层次结构合理、清晰,对输配电系统架空线路及杆塔的损毁概率预测,用户停电的预测,以及灾后应急抢修策略等方面的基本概念、技术原理和应用场景进行了系统阐述,且大部分理论原理均利用实际台风数据进行了算例验证。

本书主要涉及台风灾害下输配电系统防灾减灾的多个方面,诸如输配电系统架空线路及杆塔的损毁概率预测、用户停电的预测,以及灾后应急抢修策略等。书中首先对台风灾害下输配电系统智能损毁预测技术发展现状进行了梳理,分析了台风灾害引起输配电系统受损形态及特点。然后逐步分析了输配电系统架空线路损毁预测及用户停电预测的各类模型及方法。模型覆盖暴露在露天环境下较易受损的输配电系统架空线路及杆塔损毁概率预测模型,用户停电预测模型等;使用方法主要包括模型驱动及数据驱动等两类,以及模型驱动与数据驱动相结合的方法。为加深读者对研究内容的理解,并验证各模型的有效性,书中大部分模型均利用实际台风数据,进行了算例验证。本书主编单位为武汉理工大学、广东省电力装备可靠性重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院)、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院(国网台风监测预警中心)及国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司等。本书由侯慧副教授担任主编,负责总体策划、组织协调及校审统稿工作;团队成员武汉理工大学吴细秀、李显强、唐金锐等参与部分章节编撰。武汉理工大学研究生于士文、耿浩、俞菊芳、陈希、张志伟、朱韶华、刘超、唐俊一、吴文杰、徐海峰、赵健超、高富等为本书编撰及修改付出了辛勤劳动,广东电网有限责任公司电力科学研究院魏瑞增、梁永超、王磊、罗颖婷、吴昊、周恩泽、何浣、黄勇等为本书内容提供了大量数据及帮助,国网浙江电力有限公司电力科学研究院王少华、王振国、姜凯华及国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司谷山强、苏杰等为本书提供了技术支持及宝贵意见建议,在此一并表示衷心的感谢!由于输配电系统智能损毁预测技术近年来发展较快,新模型及新算法不断涌现,加之编写人员水平有限,本书难免出现疏漏及不妥之处,敬请读者批评指正。编者2023年10月

序言
前言
0 绪论………………………………………………………………………………………… 1
1 电网台风灾害成因………………………………………………………………………… 5
1.1 台风概述…………………………………………………………………………… 5
1.2 电网风灾气象成因………………………………………………………………… 7
1.3 台风引起的电网受损形态及特点………………………………………………… 8
1.4 本章小结………………………………………………………………………… 15
2 基于风荷载物理模型驱动的架空线路损毁预测……………………………………… 16
2.1 架空线路风荷载物理模型……………………………………………………… 16
2.2 考虑多因素修正的架空线路损毁概率预测模型……………………………… 18
2.3 算例分析………………………………………………………………………… 20
2.4 本章小结………………………………………………………………………… 25
3 基于数据驱动的输电杆塔损毁预测…………………………………………………… 26
3.1 机器学习算法简介……………………………………………………………… 26
3.2 模型评估指标…………………………………………………………………… 29
3.3 输电杆塔损毁概率预测模型…………………………………………………… 30
3.4 算例分析………………………………………………………………………… 34
3.5 本章小结………………………………………………………………………… 36
4 基于多因素修正的输电架空线路失效预测…………………………………………… 37
4.1 架空线路失效预测原理………………………………………………………… 37
4.2 基于模型驱动的基本失效概率评估…………………………………………… 38
4.3 基于数据驱动的修正系数计算………………………………………………… 42
4.4 算例分析………………………………………………………………………… 47
4.5 本章小结………………………………………………………………………… 53
5 考虑随机风场的多源异构数据融合下架空线路损毁预测…………………………… 54
5.1 技术框架………………………………………………………………………… 54
5.2 信息采集与信息处理…………………………………………………………… 54
5.3 损毁预测方法…………………………………………………………………… 56
5.4 架空线路损毁概率新型混合预测算法………………………………………… 58
5.5 算例分析………………………………………………………………………… 60
5.6 本章小结………………………………………………………………………… 67
6 架空线路风偏跳闸概率预测…………………………………………………………… 68
6.1 风偏跳闸机理…………………………………………………………………… 68
6.2 技术框架………………………………………………………………………… 69
6.3 基于模型驱动的风偏跳闸概率计算…………………………………………… 71
6.4 算例分析………………………………………………………………………… 75
6.5 本章小结………………………………………………………………………… 79
7 配电系统10kV杆塔受损空间分布预测……………………………………………… 80
7.1 技术框架………………………………………………………………………… 80
7.2 数据处理与分析………………………………………………………………… 81
7.3 基于数据驱动的配电系统10kV杆塔受损空间分布预测…………………… 90
7.4 最优模型选择…………………………………………………………………… 92
7.5 算例分析………………………………………………………………………… 94
7.6 本章小结………………………………………………………………………… 98
8 配电系统10kV杆塔受损数量预测…………………………………………………… 100
8.1 技术框架………………………………………………………………………… 100
8.2 原始样本数据收集与处理……………………………………………………… 101
8.3 台风灾害下配电系统受损杆塔数量预测模型………………………………… 106
8.4 算例分析………………………………………………………………………… 108
8.5 本章小结………………………………………………………………………… 113
9 配电系统用户停电空间分布预测……………………………………………………… 114
9.1 技术框架………………………………………………………………………… 114
9.2 数据收集与数据处理…………………………………………………………… 115
9.3 用户停电空间分布预测………………………………………………………… 123
9.4 算例分析………………………………………………………………………… 126
9.5 本章小结………………………………………………………………………… 128
10 配电系统用户停电数量预测………………………………………………………… 129
10.1 技术框架……………………………………………………………………… 129
10.2 数据样本空间构架…………………………………………………………… 129
10.3 用户停电数量预测原理……………………………………………………… 135
10.4 全局变量建模分析…………………………………………………………… 140
10.5 重要变量建模分析…………………………………………………………… 146
10.6 本章小结……………………………………………………………………… 147
11 配电系统用户停电时间预测………………………………………………………… 149
11.1 技术框架……………………………………………………………………… 149
11.2 数据处理与分析……………………………………………………………… 150
11.3 Stacking集成预测模型……………………………………………………… 152
11.4 算例分析……………………………………………………………………… 154
11.5 本章小结……………………………………………………………………… 157
12 基于多目标优化的应急抢修调度策略……………………………………………… 158
12.1 基于损失预测的多阶段台风灾前应急抢修调度…………………………… 158
12.2 台风灾害下用户停电数量预测模型………………………………………… 159
12.3 台风灾害下电力抢修多目标调度策略……………………………………… 162
12.4 台风灾害下电力抢修多目标调度策略算例分析…………………………… 169
12.5 本章小结……………………………………………………………………… 171
13 台风灾害下两阶段联合应急抢修恢复优化策略…………………………………… 172
13.1 台风灾害下配电系统应急抢修恢复优化策略……………………………… 172
13.2 台风灾害下配电系统应急抢修恢复优化之灾前阶段……………………… 174
13.3 台风灾害下配电系统应急抢修恢复优化之灾后阶段……………………… 176
13.4 算例分析……………………………………………………………………… 179
13.5 本章小结……………………………………………………………………… 189
14 总结与展望…………………………………………………………………………… 190
参考文献…………………………………………………………………………………… 191

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