本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)選線，具體涉及一種基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變化和環(huán)境污染加劇，未來(lái)中壓配電網(wǎng)面臨的地理環(huán)境濕度和污穢度預(yù)計(jì)將顯著提高。在配電網(wǎng)的選線過(guò)程中，傳統(tǒng)的中壓配電網(wǎng)選線大多數(shù)僅考慮電力負(fù)荷的情況而進(jìn)行選線，并未充分考慮環(huán)境污穢度、環(huán)境濕度和溫度對(duì)電線絕緣子的影響，根據(jù)這種高溫污穢環(huán)境對(duì)中壓配電網(wǎng)絕緣程度的影響進(jìn)行檢測(cè)，從而進(jìn)行選線優(yōu)化，污穢環(huán)境會(huì)導(dǎo)致絕緣子表面積聚污穢，降低絕緣性能，高溫會(huì)加速絕緣材料的老化和降解，增加漏電和閃絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)；目前大多數(shù)的做法是在電網(wǎng)搭建完成后或者使用過(guò)程中，根據(jù)環(huán)境污穢度、環(huán)境的溫濕度對(duì)電線的故障和清潔進(jìn)行預(yù)測(cè)，但這些預(yù)測(cè)并未在選線過(guò)程中被考慮進(jìn)去；在選線階段若能充分考慮環(huán)境污穢度的影響，合理選擇絕緣子型號(hào)和材質(zhì)，優(yōu)化桿塔和絕緣子的布置方式，將有助于提高配電網(wǎng)的可靠性和安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法。基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法不僅提高了選線的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還增強(qiáng)了配電網(wǎng)的安全性和可靠性，降低了環(huán)境因素對(duì)線路運(yùn)行的不利影響，為電網(wǎng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

2、本發(fā)明所述的一種基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、s1、通過(guò)中壓配電網(wǎng)智能選線系統(tǒng)生成多個(gè)線路規(guī)劃方案，獲得每個(gè)所述線路規(guī)劃方案的環(huán)境溫度和污穢度的時(shí)空分布特征；

4、s2、建立環(huán)境溫度和污穢度的協(xié)同預(yù)測(cè)模型，得到未來(lái)一定時(shí)間范圍內(nèi)的溫度和污穢度的時(shí)序預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；

5、s3、根據(jù)絕緣子和導(dǎo)線材料的種類(lèi)與特性參數(shù)，通過(guò)對(duì)材料在不同溫度和不同污穢度組合下的加速老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立綜合溫度和污穢度影響的多應(yīng)力耦合作用下的絕緣材料性能退化模型；

6、s4、根據(jù)溫度和污穢度的所述時(shí)序預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和所述絕緣材料性能退化模型，構(gòu)建智能選線系統(tǒng)的核心評(píng)估算法，并生成初步線路候選方案；

7、s5、根據(jù)所述初步線路候選方案，評(píng)估其在預(yù)測(cè)的溫度和污穢度條件下的長(zhǎng)期運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)仿真計(jì)算不同方案的絕緣子閃絡(luò)概率和線路故障率，得到各方案在不同溫度和污穢度影響下的綜合可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果；

8、s6、根據(jù)所述綜合可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果，采用多目標(biāo)優(yōu)化模型，并結(jié)合環(huán)境地形地貌約束條件，求解得到滿足多個(gè)目標(biāo)權(quán)重組合的帕累托最優(yōu)線路方案集合；

9、s7、對(duì)所述帕累托最優(yōu)線路方案集合中的方案進(jìn)行適應(yīng)性分析，并評(píng)估方案對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的敏感度，選擇敏感度最低的方案作為最優(yōu)的中壓配電網(wǎng)智能化選線優(yōu)化方案。

10、優(yōu)選地，所述步驟s1具體包括：

11、通過(guò)中壓配電網(wǎng)智能選線系統(tǒng)生成多個(gè)線路規(guī)劃方案，并從地理信息系統(tǒng)、氣象部門(mén)及配電管理系統(tǒng)獲取待優(yōu)化區(qū)域的地形地貌數(shù)據(jù)、氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及負(fù)荷分布數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)融合與關(guān)聯(lián)分析，獲得每個(gè)所述線路規(guī)劃方案的環(huán)境溫度和污穢度的時(shí)空分布特征。

12、優(yōu)選地，所述步驟s2具體包括：

13、根據(jù)每個(gè)所述線路規(guī)劃方案的環(huán)境溫度和污穢度的時(shí)空分布特征，獲取歷史環(huán)境溫度數(shù)據(jù)和污穢物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)溫度變化趨勢(shì)和污染源分布，建立環(huán)境溫度和污穢度的協(xié)同預(yù)測(cè)模型，得到未來(lái)一定時(shí)間范圍內(nèi)的溫度和污穢度的時(shí)序預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

14、優(yōu)選地，所述步驟s3具體包括：

15、從材料數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取絕緣子和導(dǎo)線材料的種類(lèi)與特性參數(shù)，根據(jù)絕緣子和導(dǎo)線材料的種類(lèi)與特性參數(shù)，采用k-means聚類(lèi)算法對(duì)材料特性進(jìn)行分析，得到材料在溫度和污穢度變化下的初始性能分布；

16、根據(jù)所述初始性能分布設(shè)計(jì)加速老化試驗(yàn)方案，在不同溫度和污穢度條件下對(duì)材料樣本進(jìn)行老化試驗(yàn)，并記錄材料在不同時(shí)間點(diǎn)的性能指標(biāo)變化，形成包含時(shí)間、溫度、污穢度和性能指標(biāo)的多維數(shù)據(jù)集；

17、采用主成分分析法對(duì)多維數(shù)據(jù)集進(jìn)行降維處理，并采用支持向量回歸建立溫度、污穢度與材料性能退化速率之間的關(guān)系模型；

18、結(jié)合材料的初始性能分布和環(huán)境預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅模擬方法生成性能退化路徑，設(shè)定性能退化路徑閾值，并判斷所述性能退化路徑是否達(dá)到所述性能退化路徑閾值；

19、若所述性能退化路徑達(dá)到所述性能退化路徑閾值，則判定材料達(dá)到使用壽命，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析所述性能退化路徑，采用核密度估計(jì)法得到材料在多應(yīng)力耦合作用下的性能退化概率分布函數(shù)，建立綜合溫度和污穢度影響的多應(yīng)力耦合作用下的絕緣材料性能退化模型；

20、若所述性能退化路徑未達(dá)到所述性能退化路徑閾值，則判定材料未達(dá)到使用壽命，并重復(fù)蒙特卡羅模擬方法生成所述性能退化路徑的過(guò)程，直至所述性能退化路徑達(dá)到所述性能退化路徑閾值。

21、優(yōu)選地，所述步驟s3中，采用蒙特卡羅模擬方法生成性能退化路徑包括以下步驟：

22、設(shè)定模擬次數(shù)為a，對(duì)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度和污穢度進(jìn)行正態(tài)分布采樣，將采樣結(jié)果輸入所述關(guān)系模型，得到退化速率，并累積計(jì)算性能退化值。

23、優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：

24、根據(jù)溫度和污穢度的時(shí)序預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和絕緣材料性能退化模型，構(gòu)建智能選線系統(tǒng)的核心評(píng)估算法，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練得到環(huán)境溫度和污穢度與線路絕緣水平和可靠性的映射關(guān)系，獲取不同溫度和污穢度組合，并生成初步線路候選方案。

25、優(yōu)選地，所述步驟s4還包括：

26、通過(guò)獲取不同地區(qū)的污穢組合數(shù)據(jù)，根據(jù)污穢采樣時(shí)間間隔、污穢采樣方法，結(jié)合不同溫度模擬不同污穢場(chǎng)景下的線路絕緣數(shù)據(jù)，豐富所述初步線路候選方案的樣本。

27、優(yōu)選地，所述步驟s5具體包括：

28、獲取所述初步線路候選方案對(duì)應(yīng)區(qū)域的長(zhǎng)期溫度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和污穢度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述長(zhǎng)期溫度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和所述污穢度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)生成環(huán)境條件時(shí)序數(shù)據(jù)集；

29、采用montecarlo方法對(duì)環(huán)境條件時(shí)序數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽樣，通過(guò)絕緣子閃絡(luò)理論計(jì)算得到絕緣子閃絡(luò)電壓，所述絕緣子閃絡(luò)電壓按照如下公式計(jì)算：

30、u50%?=?k*(l+i)*σ*(a+b*d)，

31、其中，u50%為50%閃絡(luò)電壓；k為形狀系數(shù)；l為爬電距離；l為懸垂距離；σ為污穢層電導(dǎo)率；a和b為常數(shù)；d為污穢層厚度；

32、通過(guò)統(tǒng)計(jì)montecarlo方法模擬結(jié)果中的閃絡(luò)次數(shù)，計(jì)算候選方案的閃絡(luò)概率；

33、構(gòu)建故障樹(shù)，所述故障樹(shù)包括定義頂事件、中間事件和基本事件，通過(guò)最小割集分析計(jì)算得到線路故障率；

34、構(gòu)建綜合可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，所述綜合可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括絕緣子閃絡(luò)概率和線路故障率；

35、采用基于歷史數(shù)據(jù)的權(quán)重計(jì)算方法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，并計(jì)算候選方案在不同溫度和污穢度影響下的綜合可靠性評(píng)分；

36、計(jì)算候選方案的累積風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，得到綜合可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果。

37、優(yōu)選地，所述步驟s6具體包括：

38、根據(jù)所述綜合可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果，采用多目標(biāo)優(yōu)化模型，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的構(gòu)建包括以下步驟：

39、獲取線路可靠性指標(biāo)、建設(shè)成本指標(biāo)及運(yùn)維便利性指標(biāo)，將所述線路可靠性指標(biāo)定義為年平均故障率的補(bǔ)數(shù)，所述建設(shè)成本指標(biāo)定義為總投資成本，所述運(yùn)維便利性指標(biāo)定義為維護(hù)人員平均到達(dá)時(shí)間的倒數(shù)；

40、根據(jù)所述線路可靠性指標(biāo)、所述建設(shè)成本指標(biāo)、所述運(yùn)維便利性指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)，并建立所述多目標(biāo)優(yōu)化模型；

41、結(jié)合環(huán)境地形地貌約束條件，求解得到滿足多個(gè)目標(biāo)權(quán)重組合的帕累托最優(yōu)線路方案集合。

42、優(yōu)選地，所述步驟s7具體包括：

43、對(duì)所述帕累托最優(yōu)線路方案集合中的方案進(jìn)行適應(yīng)性分析，所述適應(yīng)性分析包括改變溫度和污穢度條件，以及模擬線路在高溫重污穢、低溫輕污穢、季節(jié)性污穢變化復(fù)雜環(huán)境下的絕緣性能；

44、采用響應(yīng)面法構(gòu)建敏感度模型，通過(guò)所述敏感度模型計(jì)算溫度和污穢度的相對(duì)敏感度系數(shù)，并評(píng)估方案對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的敏感度，選擇敏感度最低的方案作為最優(yōu)的中壓配電網(wǎng)智能化選線優(yōu)化方案。

45、本發(fā)明所述的一種基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：

46、本發(fā)明的一種基于中壓配電網(wǎng)的智能化選線優(yōu)化方法通過(guò)中壓配電網(wǎng)智能選線系統(tǒng)生成多個(gè)考慮環(huán)境溫度和污穢度時(shí)空分布特征的線路規(guī)劃方案，利用協(xié)同預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)未來(lái)溫度和污穢度變化，結(jié)合絕緣材料在不同環(huán)境下的性能退化模型，構(gòu)建核心評(píng)估算法生成初步候選方案；通過(guò)仿真計(jì)算評(píng)估各方案在預(yù)測(cè)環(huán)境下的長(zhǎng)期運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)綜合可靠性評(píng)價(jià)；采用多目標(biāo)優(yōu)化模型，結(jié)合環(huán)境地形地貌約束，求解出滿足多個(gè)目標(biāo)權(quán)重組合的帕累托最優(yōu)線路方案集合，并通過(guò)對(duì)這些方案的適應(yīng)性分析和環(huán)境敏感度評(píng)估，選擇出最優(yōu)的線路方案。這種方法不僅提高了選線的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還增強(qiáng)了配電網(wǎng)的安全性和可靠性，降低了環(huán)境因素對(duì)線路運(yùn)行的不利影響，為電網(wǎng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。