【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变电站两阶段抗震韧性优化方法研究。
技术介绍
1、近年来，各类自然灾害频繁发生，对全球电力系统造成了严重的破坏和影响。气候变化加剧了极端天气事件的频率和强度，包括台风、洪水、干旱和暴风雪等，这些事件显著损害了电力基础设施，导致严重的电力中断事故。其中，以地震为代表的地质灾害对电力系统的稳定性构成了重大威胁。在这种背景下，提升电力系统的韧性和恢复能力成为各国电力部门亟待解决的关键问题。为了应对这些挑战，研究和应用先进的防灾减灾技术、优化电网设计、加强应急预案，以及提升电力系统的自愈能力已成为电力工程领域的重要研究方向。这些措施不仅有助于减轻自然灾害对电力系统的冲击，还能提高系统的整体可靠性和可持续性。
2、变电站作为电力系统中的关键组成部分，将高压电能转换为适合用户需求的电压等级，在电能的输送和分配过程中起着至关重要的作用。因此变电站的可靠性直接影响到整个电力系统的安全和供电质量，特别是在应对电网负荷波动和突发故障时，变电站的正常运转尤为重要。在此背景下，亟待一种有效的变电站韧性提升措施以提升变电站的抗震韧性，保护变电站抵御灾害攻击，以综合提升电力系统韧性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑变电站的不确定性损伤，寻找震前提升变电站抗震韧性的最佳加固决策，从而最大程度提升变电站的抗震韧性。
2、本专利技术目的是通过以下技术方案来实现的：一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，包括如下步骤：
3、步骤1
4、步骤2：建立变电站韧性指标，从震前震后两个阶段建立变电站抗震韧性优化模型；
5、步骤3：将两阶段分布鲁棒优化模型重构为两阶段鲁棒优化模型，对模型中的0-1状态变量进行松弛处理；
6、步骤4：依据重构后的模型，采用嵌套列与约束生成算法求解两阶段鲁棒优化模型。
7、步骤5：根据算法求解得到的结果，输出变电站震前阶段的加固决策，并通过图像的方式展示。
8、进一步地，所述步骤1的设备损伤模糊集通过可能的设备损伤场景集合建立，可行的设备损伤场景集合可具体表示为：
9、
10、其中，表示可行损伤场景集合，ms表示变电站的设备数量，每一个损伤场景可以通过一个ms维的向量表示，其中第k个参数定义了第k个设备的设备状态(当为1时表示设备正常，否则为0)，g表示变电站内受损的设备数量，g越大表示中可包含的损伤场景越多。
11、进而建立变电站设备的损伤状态模糊集具体表示为：
12、
13、其中，y表示设备加固决策，其第k个参数表示对第k个设备进行加固；表示设备的加固系数，即通过加固可降低设备失效概率的百分比；表示hadamard积，即将向量a和向量b对应位置元素相乘，相乘后仍按照原位置排列得到向量；表示设备的失效概率，ξmax表示设备失效概率上限。
14、进一步地，所述步骤2的变电站韧性指标定义为在震后t时间后的变电站可正常工作的线路数量，具体表示为：
15、f(t)＝ni/p(t) (3)
16、其中，f(t)表示变电站在震后t时间后的韧性，p表示变电站在震前有，条可正常工作的线路，ni/p(t)表示在震后t时间后有i条线路可以正常工作。
17、步骤2中的两阶段韧性优化模型从震前震后两个阶段建立，在震前阶段，变电站韧性优化具体表示为：
18、
19、s.t.
20、
21、
22、其中，表示在震后阶段的目标函数，即韧性损失值。表示对括号内容所有灾害情景下求期望，ai表示加固设备i所需费用，c表示总预算。
23、震前阶段的目标函数为最小化最差的损伤场景分布下的变电站韧性损失的期望值；
24、震后阶段的目标函数为灾害发生之后，依据变电站内的备件修复受损设备，目标函数为震后t时间后变电站韧性损失的最小值；具体表示为
25、
26、s.t.
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、
34、
35、
36、
37、
38、其中，p表示变电站在震前可正常工作的线路数量，f表示震后t时间后可正常工作的线路数量，表示变电站设备连接线路集合，表示变电站源点集合，表示变电站汇点集合，n表示变电站设备总数量，o表示变电站内部的设备类型数量，[z]表示集合{1，2，...，z}；xij表示从设备i流向设备j的流量；di表示震后t时间后的第i个设备的状态，1表示可正常工作，0表示设备失效；为0-1变量，1表示在灾害发生后第k次维修的是设备i，否则为0；表示0-1变量，1表示在灾害发生后第k次维修前设备i状态完好，否则为0；vo表示第o种设备的备件数量；zk表示0-1变量，1表示第k次维修能够在震后t时间内完成，否则为0；qi表示设备i的维修时间；
39、震后阶段的目标函数为最小化变电站震后t时间后的韧性损失值。
40、进一步地，步骤3中所述将两阶段分布鲁棒优化模型重构为两阶段鲁棒优化模型，具体表示为：
41、
42、s.t.
43、(5)～(6)，(8)～(18)
44、
45、其中，β为对偶变量，为n维变量；
46、针对目标函数中(19)中的非线性项βiyi通过辅助变量σi进行线性化，将问题转为如下所示：
47、
48、s.t.
49、(5)～(6)，(8)～(18)，
50、
51、
52、
53、
54、为实现模型的高效求解，将0-1决策变量进行松弛处理，并将约束(12)修正为如下形式：
55、
56、
57、
58、
59、
60、进一步地，步骤4中的嵌套列与约束生成算法具体实现为：
61、步骤41：初始化参数，输入算法容忍度ε，定义优化算法下界lb，算法上界ub，迭代次数r，损伤情景集合o，设置
62、步骤42：基于有限的损伤场景集合o求解受限主问题，获得震前阶段的最佳设备加固策略，记为y*，目标函数值为ψ*，更新下界为lb＝max{lb,ψ*}；
63、步骤43：基于震前阶段获得的最佳加固策略定义子问题，采用列与约束生成算法求解子问题，求解最差设备损伤场景，记为ξ*，目标函数为υ*，更新上界为ub＝min{ub，υ*}；
64、步骤44：判断如果ub-lb≤ε，返回最优解y*；否则，添加损伤场景ξ*进入损伤情景集合o，r＝r+1，返回步骤42；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，步骤1中的设备损伤模糊集通过可能的设备损伤场景集合建立，可行的设备损伤场景集合可具体表示为：
3.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，所述步骤2的变电站韧性指标定义为在震后T时间后的变电站可正常工作的线路数量，具体表示为：
4.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，步骤3中所述将两阶段分布鲁棒优化模型重构为两阶段鲁棒优化模型，具体表示为：
5.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，步骤4中的嵌套列与约束生成算法具体实现为：
【技术特征摘要】
1.一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，步骤1中的设备损伤模糊集通过可能的设备损伤场景集合建立，可行的设备损伤场景集合可具体表示为：
3.根据权利要求1所述的一种变电站两阶段抗震韧性优化方法，其特征在于，所述步骤2的变电站韧性指...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，邹长杰，邓创，薛志航，王凯，夏侯唐凡，张小玲，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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