1.目的及意义

随着我国经济和社会的发展，电力需求不断增长，电力系统也得到了飞速发展。电力系统的安全稳定运行相关问题也随着人们对电能需求的日益扩大而越来越得到重视。我国沿海地区如广东、福建、浙江等地，每年均发生台风灾害，对电网的相关设施造成损坏，如倒塔、断线、变电站一次设备的损坏等，对电力系统的安全稳定运行造成威胁的同时，给社会、经济和人民生活造成严重的影响和损失。因此，为了减少台风灾害对电力系统安全稳定运行的威胁和对社会、经济、人民生活的影响和损失，有必要对台风灾害下电力系统的风险辨识进行研究。

1.1国内外台风灾害下电力系统风险评估方面研究现状

电力系统中绝大部分是输电线路和各种器件，且很多都是暴露在自然环境中，容易受到自然环境的影响，因此地理因素、天气情况、人为因素等也关乎电力系统的安全稳定运行。目前，关于台风灾害下电力系统风险辨识的研究主要有两方面：（1）台风气象的相关研究；（2）台风对电力系统的影响研究。而台风对电力系统的影响研究又分为：对设备层面的影响研究、对系统层面的影响研究、对这些影响原因分析和处置应对研究。

1.1.1台风气象的相关研究

风灾是电力系统遇到的最常见的自然灾害之一，尤其在我国东南沿海的省份，台风（国外称之为飓风）更是每年都会有发生。目前对台风气象的研究主要集中在台风风场表面建模以及风场数值特性研究这两方面。文献[1]提出了一种飓风表面的实际建模方法，通过对该模型的升级能够提高对小型、强烈飓风建模的准确性。文献[2] 研究了飓风模拟的风场模型对飓风运动的方程完整非线性解进行了求解并进行了参数化然后可用于仿真，该模型考虑了10分钟平均风速和最大阵风风速，能够很好的用于当飓风的风速超过概率或者限度时的估计。文献[3-6]都对台风的相关预测进行了研究，文献[3-4]从风场边界数值研究的角度，都分别给出了对台风参数进行预测的方法。文献[5] 根据调查提出可用风场和飓风填充模型来推导飓风的风速。文献[6] 描述了飓风气候特征的概率模型和飓风风速场的物理模型。这些对台风气象的相关研究特别是风场建模和台风特性预测为研究台风对电力系统的影响提供了很大的帮助。

1.1.2台风对电力系统的影响研究

（一）对设备层面的影响研究

台风灾害对电力系统的影响在设备层面的影响主要有断线、倒塔、元件停运等。对于台风灾害下输电线路停运问题，主要是研究线路停运概率的计算问题。文献[7-8]都提出了输电线路在大风条件下的停运概率计算方法。不同之处在于，前者是根据台风参数的实时变化，结合线路的风荷载设计水平，建立了恶劣环境条件下的输电线路停运模型，动态地分析线路实时停运概率。而后者的方法则是基于绝缘子风偏模型和g-h分布函数模型，提出了电网大风停运概率计算的新方法。该方法首先通过绝缘子风偏模型计算风偏角和最小空气间隙，并建立了小空气间隙和风偏故障概率的线性函数关系；进而提出基于g-h 分布的大风灾害下电力线路的断线概率计算方法。而台风灾害除了造成元件层面输电线路停运外，还可能会对系统层面即对电网的连锁故障问题。

（二）对系统层面的影响研究

台风灾害对电力系统在“系统层面”的影响研究主要集中在停电计算、连锁故障计算方面。文献[9-12]都对电网的连锁故障的问题进行了研究。文献[9] 提出了一种基于小世界网络的综合加权裕度指标对电网的连锁故障进行预测的方法，文献[10]提出的考虑电网拓扑结构的OPA模型可以研究不同的电网规划方案和参数在较长时间尺度上对电网演化的影响。文献[11]基于图论的方法，具体介绍了怎么样基于图论的方法开展连锁故障的搜查。文献[12]还提出根据图论来进行连锁故障的搜索，但是该方法只考虑了网络拓扑结构与潮流分布的特点，并没有考虑输电元件的物理参数，电压等级等方面的因素。

（三）台风对电力系统造成影响的处置应对研究

台风对电力系统造成的影响的处置应对方面的研究包括三个方面：灾前预警、灾中评估、灾后修复。其中，灾前预警目前主要研究的是台风灾害下输电线路预警方法；对灾中评估的研究，主要包括对电力系统脆弱环节进行识别研究、系统脆弱性评估研究等；灾后修复的主要研究内容是总结台风造成电力系统影响的原因分析，应对措施总结等。

（1）灾前预警。关于输电线路台风灾害损毁预警方面的研究，文献[13-15]都提出了各自的输电线路预警方法。文献[13]提出结合微地形的方法来开展灾害预警，即结合天气大风预警预报信息，用经纬网对输电线路的地理位置进行标示，然后结合不同地形对台风的影响进行输电线路损毁预警。文献[14]提出将预警区域进行网格划分，然后结合正态分布函数和极值分布函数计算输电线路损毁概率。两个方法的共同点就是将要预警的区域进行网格化，数据化。而文献[15]认为，台风引发输电线路不同程度的运行故障，其根本原因在于风荷载的影响。文章基于分布式光纤测风技术，提出了一种电网台风灾害实时预警方法：通过分布式监测设备得到的风速计算出实时风荷载，综合考虑线路在大风持续下带来的损耗不一、自身运行状态、运维遗留问题等三方面因素，动态修正设计风荷载，并与实时风荷载建立相应判据，发布对应的预警信息以及损耗排序。这种方法指导电网人员首选大风险或潜在风险档距进行巡检，避免盲目的同时大大减少工作量，将台风灾害损失降到最低。

（2）灾中评估。电力系统的风险辨识评估一个方面就是从系统脆弱性辨识和薄弱环节出发来研究系统的稳定性。文献[16]从数据驱动的角度出发，提出了一种基于随机矩阵理论和熵理论的辨识电网薄弱环节的方法。在辨识了电网薄弱环节的情况下，文献[17]导出了失负荷概率（lossof load probability, LOLP），失负荷频率（Loss of load frequency，LOLF）和电力不足期望（ExpectedDemand Not Supplied，ENDS）对元件可靠性参数的解析表达式，并基于这些表达式建立了一套完整的大电力系统可靠性指标对元件可靠性参数的灵敏度计算公式。应用可靠性指标的灵敏度公式能有效的找到钳制系统可靠性的薄弱环节。文献[18]在根据高维随机矩阵理论进行了高维随机矩阵数据模型的构建，推导出了异常数据检测理论和方法，该方法可用于电力系统运行中的异常情况检测。文献[19-20]使用复杂网络理论考虑系统的脆弱性和稳定性，用基于复杂网络的最大流量分析方法来分析电力系统的脆弱性，用基于基尔霍夫定律、网络元素性质、复杂网络理论建立了一种基于电力消耗和发电信息的潮流信息生成模型，用于判断系统稳定性

另外，在系统层面对电力系统进行评估方面，文献[21]提出了一种将天气效应纳入综合系统充分性评估的新方法，可以识别不同区域的天气状况，因此该方法能够很好地应用于恶劣天气情况下的电力系统风险评估，且适用于于大型输电系统。文献[22]提出了一种负二项回归模型，能够用于预测飓风过境后地区设备运行可能的中断次数。而文献[23]利用电网大数据结构，第一次将随机矩阵理论应用于智能化方向，介绍了一种利用随机矩阵理论，提出了一种详细的方案体系结构,然后再在算法方面运用高维分析将结果与随机矩阵理论进行对比。同时还探讨了智能电网运行的集团化工作模式，但是结果表明，该体系仅仅适用于区域小型数据库的块计算。