摘 要

在绪论部分，本文首先简述了输变电系统受台风灾害破坏的情况，然后对台风灾害过境后输变电系统最优恢复措施与模型研究方面的国内外研究现状进行了简要的总结和归纳。

随后，本文就输变电系统受台风影响破坏的原因进行了简要的总结和阐述，主要归纳为：早期线路没有正式规划设计或者规划设计的标准较低；部分输变电设备设施残旧，未及时改造和维护风偏闪络；异物挂线和暴雨灾害影响等几个原因，并分析了这几个原因所导致的影响和后果的严重性，随后针对这几个总结的原因总结了几个预防和抵御台风的几个措施，主要归纳为：适当提高输变电线路和杆塔的防风设计标准；随时对残旧的输变电设备维护和完善，对于不能工作或风险过高的设备及时进行淘汰；按照技术规程留出最小空气间隙以及建立台风预警机制和特训制度，加大输变电系统运行维护力度等针对性的措施。

在输变电系统恢复方面，本文用第三章和第四章两章的内容从电网应灾恢复阶段和流程、电网主要通道供电恢复方法、局部电网及区域联网供电恢复方法三个方面来介绍输变电系统恢复阶段方法研究，在电网主要通道供电恢复方面，本文采用深度优先搜索方法，在局部电网及区域联网供电恢复方面，针对电网供电恢复特性和各阶段恢复目标，本文提出了基于深度优先搜索的主要通道恢复方法和基于近似动态规划的局部电网恢复及区域联网恢复方法，其中后者采用递归神经网络来重构电网系统动态模型，从而实现对未知的电网的系统辨识，并采用BP神经网络训练评论网和控制网的方法获得电网供电恢复控制最优策略。最后分别对这三个阶段进行仿真验证了方法的有效性。最后对整篇文章的内容做了归纳总结并提出了需要接下来改进的地方，并对这方面的研究做了展望。

关键词：电力系统；输变电系统；恢复模型；近似动态规划；深度优先搜索

Abstract

In the preface, this paper first summarizes the damage caused by the typhoon disaster of the power transmission system, and then summarizes and summarizes the domestic and foreign research status of the optimal recovery measures and model research of the power transmission and transformation system after the typhoon disaster .

Then, this paper summarizes and expounds the causes of the damage caused by typhoon transmission and transformation, which is mainly summarized as follows: the early route has no formal planning design or low design standard; some power transmission equipment facilities are old, And the maintenance of the wind flashover; foreign body hanging line and the impact of rainstorms and other reasons, and analysis of these causes of the impact and the consequences of seriousness, followed by a summary of these reasons summarized several prevention and Several measures to resist the typhoon, mainly summarized as: appropriate to improve the transmission and transmission lines and towers of the wind design standards; at any time on the old power transmission and transformation equipment maintenance and improvement, can not work or risk too high equipment in a timely manner out; In accordance with technical regulations to set aside the minimum air gap and the establishment of typhoon early warning mechanism and special training system, increase the power transmission system operation and maintenance measures and other targeted measures.

In the aspect of power transmission and transformation system restoration, this paper introduces the contents of the third chapter and the fourth chapter from three aspects: the recovery stage and the process of power grid, the main channel power supply restoration method, the local power grid and the regional power supply restoration method. In this paper, the depth-first search method is used to improve the recovery characteristics of the power supply and the recovery target of the power supply in the local power grid and regional network power supply. This paper presents a new method based on the depth of the power supply and recovery system. The main channel recovery method and the local power network restoration method based on approximate dynamic programming are used to reconstruct the dynamic model of the grid system by using the recurrent neural network to realize the system identification of the unknown power grid and adopt BP Neural network training review network and control network method to obtain grid power supply recovery control optimal strategy. Finally, the simulation of the three stages shows the effectiveness of the method. Finally, the contents of this paper are summarized and the areas that need further improvement are put forward.

Key words：Power Systems ; Power transmission system; Recovery model; Approximate dynamic programming; Depth-first search;

目 录

第1章 绪论 1

1.1 输变电系统受台风灾害破坏情况简述 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要研究内容 4

第2章 输变电系统受台风影响原因及抵御台风措施 5

2.1 输变电系统受台风影响的原因 5

2.2 输变电系统抵御台风的措施 6

第3章 输变电系统恢复阶段方法研究 9

3.1 电网应灾恢复阶段和流程 9

3.1.1 应灾恢复流程及要求 9

3.1.2 应灾恢复目标函数与约束条件 11

3.2 电网主要通道供电恢复方法 12

3.3 局部电网及区域联网供电恢复方法 13

第4章 台风灾害过境后输变电系统的恢复过程模型 15

4.1 电网主要通道恢复 15

4.1.1 基于深度优先搜索的电网主要通道恢复 15

4.1.2 算例分析 17

4.2 局部电网及区域联网供电恢复 18

4.2.1 基于近似动态规划的局部电网及区域联网供电恢复 18

4.2.2 算例分析 23

第5章 结论与展望 27

5.1 结论 27

5.2 后续工作和展望 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

目前，全球进入自然灾害多发期，日益严重的厄尔尼诺现象导致恶劣气候、台风灾害等连锁反应不断发生，使得世界许多国家经济和人民生活遭受了极其严重的破坏和损失。对于中国，尤其是东南沿海地区，不仅是对中国，还是对于全世界都是受台风影响极其严重的地区，台风灾害每年都会造成大量人员伤亡，使得人民生活遭受严重破坏。加之，中国东南沿海还是中国经济发展速度最快、人口最密集的地区，近年来，中国东南沿海地区的城市化速度加快，外来人口极速增长，社会财富密集度加速增长，导致该区域在台风条件下的更容易遭受破坏，且容易导致灾害链的爆发，尤其是对输变电系统，故如何有效、科学、合理地组织调配台风过境后的区域输变电设备各种应对措施及资源并快速有效地恢复输变电系统成为工作中的重中之重。

本文将在此背景下，开展台风安全风险恢复措施及其最优化模型研究，在一定的安全风险标准的约束下，提出安排防治台风措施的最优化策略，研究如何有效、科学、合理地组织调配台风过境后的区域输变电设备各种应对措施及资源，得出安排在每个区域输配电系统上防风减灾的人力物力及相关资源，以及投入到整个系统中的投入量，开展台风灾害过境后的恢复过程模型研究。针对中短期、单次台风灾害情况，在预测评估台风对区域输变电设备损毁性的基础上，根据输变电设备随台风行进过程中受损毁的动态过程、损毁的可能性及严重性等各种关键信息，开展台风灾害下区域输变电设备恢复过程模型研究，在时间尺度上提出故障平均恢复时间等指标，在空间尺度上给出输变电设备最优化恢复动态过程模拟图等。

1.1输变电系统受台风灾害破坏情况简述

这几年来登陆我国的台风数量越来越多而且强度也越来越大。经过研究发现, 伴随着全球气候变暖,台风的破坏力度呈日益加大之势。以与我国隔邻的西太平洋为例, 经数据统计，1975年至 1989 年台风数量是85个,而1990年至2004的几年里台风数量增长达116个。登陆台风的强度也在不断增强，21世纪初登陆我国的“云娜”“卡努”和“碧利斯”台风陆续被称为“历史上在我国登陆强度最大的台风”之后, 2006 年8月台风“桑美”再次刷新这个纪录，“桑美”登陆后的中心最大风力高达17级。根据我国历史上历次台风灾害的统计, 110kV及以下线路,尤其是10kV线路, 断杆、倒杆、斜杆、断线现象陆续发生, 导致中低压配电网大面积失电。如2004年台风“云娜”在浙江登陆期间, 该地电网遭到严重破坏, 据统计, 有2106 条10kV输电线路倒杆, 斜杆 21632 基, 106 条 110kV线路跳闸,2362 条35 kV和10kV配电线路故障跳闸,10 kV及以下线路毁坏长度达 3 878 km。 2006年6月登陆的台风“桑美”造成重灾区福鼎县沿海90%以上、内陆 50%以上线路倒杆, 断杆数达9460根, 10kV及以下电网 90%以上被摧毁^[1-6]，而2014年第9号超强台风“威马逊”共造成广东电网10kV及以上线路跳闸758条次，10kV及以上倒杆倒塔6530基，低压倒杆12191根，线路受损1986km，215.6万用户受到影响。而在国外，仅飓风“桑迪”就导致美国东部820万户住户断电，至少120人死亡，经济损失达500亿美元，而且十余天后仍有25万人处于停电状态，人民生产生活受到极大影响，而同样是飓风“桑迪”在美国的邻居加拿大就造成了约有20万人电力中断，导致多伦多市电车线路停运^[7]。如今在全球范围内，这些自然灾害每年一直都在不断地发生，且对电力系统尤其是输变电系统的危害极大，自然也就催生了更多电力方面的学者专家对这方面进行更多的探索和研究。

1.2国内外研究现状

电力系统关乎国计民生，一旦被自然灾害影响破坏，人民的生产生活将会受到极其严重的影响，甚至可能严重干扰社会秩序，使社会国家将陷入混乱，所以国内外许多学者专家早已纷纷投入这一领域，陆续开展台风预测模拟、电力系统抵御台风准备措施和台风过境后电力系统恢复等一系列学术研究，关于输变电系统受台风影响的概况文献也比比皆是。文献[8]中详细介绍了“达维”台风登陆海南岛后电网遭受破坏以致最后崩溃的过程，并总结了其崩溃的原因，然后对此次电网崩溃进行了反思和总结，分析了孤网运行、电网结构可靠性薄弱、二次设备可靠性差、主力电厂未配置保安电源和继电保护配置整定出现问题等问题的严重性，并以此论文来提醒各电网以此为鉴，文献[9]中简要介绍了“黑格比”台风登陆后广东阳江、茂名、湛江等地区的电网设施遭受破坏和影响的情况，总结了电网受损的基本特点，本文认为电网遭受破坏的主要因素在于线路风荷标准偏低，台风强度超出了电网设施的承受上限，然后提出了几条提高抵御风灾能力的措施，同样文献[10]中将主要原因归结于部分线路搭建时间较早，当时建造标准偏低设计标准偏低以及电杆、输变电电网设施质量不良等方面，文献[11]、文献[12]和[13]也将配电网存在的问题归结为线路杆塔标准偏低和配电设施未能及时维护上，可见线路和电杆等设施的质量关乎整个电网的安全。文献[14]中总结线路倒杆（塔）断线、导线风偏闪络、线路杆塔上的跳线和变电站构架上的跳线以及有些电力设备的引线线夹没有固定容易脱落放电为导致电力系统崩溃的原因。