本發明涉及輸電線路山火防治
技術領域：
，尤其涉及一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法及系統。
背景技術：
：目前，由于能源分布不均，承擔遠距離輸電任務的電網跨區線路、特高壓線路大多需要穿越植被茂密的地區，當遭遇連續干旱、高溫天氣，以及受人民生活、生產用火習慣影響時，電網輸電線路附近時有大面積山火發生，該山火容易導致多條輸電線路跳閘，對電網產生嚴重威脅。為了能夠及時控制爆發的山火，降低山火對電網造成的風險，需要提前對輸電線路途經區域的山火密度進行預測，綜合預測的山火密度大小、輸電線路的重要程度、電網運行情況等因素，將不同數量的滅火裝備提前部署至受山火威脅的各輸電線路附近。由于山火的發生受人為因素的影響較大，目前山火密度預測的精度只能達到30km×30km，即只能預測一片30km×30km區域內的火點數，如果再縮小范圍將不能準確預測，受山火密度預測精度的影響，電網滅火裝備的部署精度也只能達到30km×30km，目前，關于電網滅火裝備的部署未考慮電網整體風險最小化，且未考慮目前山火預測精度下的滅火裝備精細化部署問題。因此，本發明提出一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法及系統，通過求解山火和滅火裝備之間的靜態博弈，考慮電網整體風險最小化，實現在現有山火預測精度下滅火裝備的最優精細化部署，該方法及系統計算速度快，精度高，優化了山火災害下滅火裝備實施救援的應用效果，從而將山火威脅下電網可能遭受的最大風險降到最低。技術實現要素：本發明目的在于提供一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法及系統，該方法及系統計算速度快，精度高，考慮了電網整體風險最小化，實現了在現有山火預測精度下滅火裝備的最優精細化部署。為實現上述目的，本發明提供的一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法，包括：獲取待分析區域的輸電線路信息、火點數和滅火裝備的數量及類型；將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，所述山火和所述滅火裝備為靜態博弈中的參與人；用遍歷法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分別表征山火威脅輸電線路的分配策略，所述第二策略集的各策略分別表征滅火裝備保護輸電線路的部署策略；計算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標；根據所述跳閘概率以及所述電網風險指標形成靜態博弈的ka×kd階支付矩陣，ka為所述第一策略集的策略總個數，kd為所述第二策略集的策略總個數；對應所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下的山火的支付，通過累加輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標的乘積得出，且滅火裝備的支付與山火的支付互為相反數；通過求解所述支付矩陣的納什均衡得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案。為實現上述目的，本發明提供的一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署系統包括：第一單元：用于獲取待分析區域的輸電線路信息、火點數和滅火裝備的數量及類型；第二單元：用于將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，所述山火和所述滅火裝備為靜態博弈中的參與人；第三單元：用遍歷法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分別表征山火威脅輸電線路的分配策略，所述第二策略集的各策略分別表征滅火裝備保護輸電線路的部署策略；第四單元：用于計算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標；第五單元：用于根據所述跳閘概率以及所述電網風險指標形成靜態博弈的ka×kd階支付矩陣，ka為所述第一策略集的策略總個數，kd為所述第二策略集的策略總個數；對應所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下的山火的支付，通過累加輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標的乘積得出，且滅火裝備的支付與山火的支付互為相反數；第六單元：用于通過求解所述支付矩陣的納什均衡得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案。本發明具有以下有益效果：本發明提供了一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法及系統，該方法及系統將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，并形成山火和滅火裝備的支付矩陣，通過納什均衡求解靜態博弈的支付矩陣得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案；該方法及系統計算速度快，精度高，考慮了電網整體風險最小化，實現了在現有山火預測精度下滅火裝備的最優精細化部署，優化了山火災害下滅火裝備實施救援的應用效果，從而在實際情況中將山火可能對電網造成的最大風險降到最低，保障了電網安全穩定的運行。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：圖1是本發明優選實施例的五機五節點系統拓撲圖。具體實施方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。實施例1本實施例公開一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法包括，獲取待分析區域的輸電線路信息、火點數和滅火裝備的數量及類型；將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，所述山火和所述滅火裝備為靜態博弈中的參與人；用遍歷法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分別表征山火威脅輸電線路的分配策略，所述第二策略集的各策略分別表征滅火裝備保護輸電線路的部署策略；計算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標；根據所述跳閘概率以及所述電網風險指標形成靜態博弈的ka×kd階支付矩陣，ka為所述第一策略集的策略總個數，kd為所述第二策略集的策略總個數；對應所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下的山火的支付，通過累加輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標的乘積得出，且滅火裝備的支付與山火的支付互為相反數；通過求解所述支付矩陣的納什均衡得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案。優選地，第一策略集為：式中，sa表示第一策略集，其中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i個策略，表示第一策略i中輸電線路q附近分配的火點數，q＝1，2，...n，q表示輸電線路的編號，n表示輸電線路的總條數，ka表示第一策略集中策略的總個數，且一個火點只影響一條輸電線路；第二策略集為：式中，sd表示第二策略集，其中，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j個策略，表示第二策略j中輸電線路q附近部署的滅火裝備的數量，q＝1，2，...n，kd表示第二策略集中策略的總個數；輸電線路跳閘概率的計算公式為：式中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i個策略，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j個策略，表示輸電線路q在第一策略i和第二策略j組合下的跳閘概率；c1和c2表示常數；第一策略集的各策略和第二策略集的各策略之間各種組合下的電網風險指標采用直流最優潮流方法計算得出。參見圖1，以一個五機五節點系統作為待分析地區(30km×30km)為例，在該系統中，有六條輸電線路，首先，通過電網輸變電設備防災減災國家重點實驗室建設的輸電線路山火監測預警系統，對該系統進行山火密度預測得到未來第三天該系統內火點數為a＝6；獲取該系統內可供部署的電網滅火裝備的數量為d＝6，類型均為消防車。需要說明的是，在實際情況中，滅火裝備的類型還可以為高壓細水霧滅火機等能實現相同功能的滅火裝備，不同類型的滅火裝備會對該系統的分析結果造成一定程度上的影響，其具體影響將在以下過程中說明。具體地，將山火增加電網風險以及滅火裝備減少風險視為靜態博弈，山火和滅火裝備都視為完全理性的參與人，山火的所有策略的集合為第一策略集，滅火裝備的所有策略的集合為第二策略集，其中，第一策略是將預測的總數一定的火點分配到輸電線路附近，第二策略是將獲取的可供部署的滅火裝備部署到輸電線路附近。則，在該五機五節點系統中，第一策略有：等，由于在該系統中第一策略個數較多，在此不一一枚舉，用ka表示第一策略的總個數，通過遍歷法生成第一策略集其中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中第i個策略，具體地，該策略指在該系統中，從第一條輸電線路到第六條輸電線路，每條輸電線路附近分配幾個火點。需要說明的是，表示第一策略i中輸電線路q附近分配的火點數，其中q＝1，2，...6；進一步需要說明的是，第一策略i中所有輸電線路附近分配的火點數之和為該系統內的火點總數a：同樣，第二策略有：等，由于在該系統中第二策略個數較多，在此不一一枚舉，用kd表示第二策略的總個數，通過遍歷法生成第二策略集其中，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j個策略，具體地，該策略指在該系統中，從第一條輸電線路到第六條輸電線路，每條輸電線路附近部署幾個滅火裝備。需要說明的是，表示第二策略j中輸電線路q附近部署的滅火裝備的數量，其中，q＝1，2，...6；進一步需要說明的是，第二策略j中所有輸電線路附近部署的滅火裝備數之和為該系統內滅火裝備總數d：優選地，第一策略集的總個數ka受輸電線路條數n和火點數a影響：由于在該系統中，輸電線路為6條且火點數為6個，則第一策略集中包括462個策略。優選地，第二策略集的總個數kd受輸電線路條數n和滅火裝備數d影響：由于在該系統中，輸電線路為6條且火點數為6個，則第二策略集中包括462個策略。進一步地，采用上述公式(3)計算第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率，需要說明的是，在實際情況中，c1受氣象、地形、植被種類等因素的影響，當天是否有降水、待分析區域地形坡度大小(以10°為界限)以及植被種類為林木或者灌木都能夠影響c1的取值，c1取值為1至4中的整數，其具體影響情況如下表1所示；c2受滅火裝備類型的影響，當滅火裝備為消防車時，c2取值為1，當滅火裝備為高壓細水霧滅火機時，c2取值為3。表1c1受影響情況氣象地形植被c1無降水坡度≥10°林木1有降水坡度≥10°林木2無降水坡度＜10°林木2無降水坡度≥10°灌木2有降水坡度＜10°林木3有降水坡度≥10°灌木3無降水坡度＜10°灌木3有降水坡度＜10°灌木4獲取該五機五節點系統的參數如下表2所示：表2五機五節點系統參數然后，計算待分析區域的電網風險指標，具體地，采用直流最優潮流(dc-opf)方法，詳見相關參考文獻：電力系統風險評估.李文沅.科學出版社，2006。結合表1中五機五節點系統的參數計算第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的電網的最小負荷損失量(通常，一條線路跳閘后，它輸送的潮流會轉移到附近的輸電線路上，但是一條輸電線路所能傳輸的功率有限，有時需要甩負荷以保證輸電線路不過載)作為電網風險指標y。具體地，由于山火和滅火裝備作為完全理性的參與人，則第一策略的目的在于使電網風險最大，滅火裝備的目的在于使電網風險最小，基于靜態博弈論的思想，電網風險為山火的支付，負的電網風險為滅火裝備的支付。用ui，j表示山火的支付，-ui，j表示滅火裝備的支付，當六條輸電線路中只有一條輸電線路(假設為線路1)遭受山火的威脅時：其中，為線路1的跳閘概率，y1為線路1跳閘后的電網風險指標。當六條輸電線路中有兩條輸電線路(假設為線路1和線路2)遭受山火的威脅時：其中，表示線路1和線路2都跳閘的概率，y12表示線路1和線路2都跳閘后的電網風險指標，表示只有線路1跳閘的概率，y1為線路1跳閘后的電網風險指標，表示只有線路2跳閘的概率，y2表示線路2跳閘后的電網風險指標；需要說明的是，線路1和線路2都不跳閘的概率為0，故在上式中不做計算。在該系統中，當遭受山火威脅的輸電線路條數大于2時，基于上述同理可求得該情況下山火的支付。此外，值得說明的是，輸電線路的跳閘概率受附近火點和滅火裝備的數量的影響，優選地，一個火點只能夠影響一條輸電線路，因為在實際情況中，輸電線路之間的距離較遠，當遇到同塔雙回線時，可將其等效為同一條輸電線路。進一步地，結合第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之間各種組合下山火的支付和滅火裝備的支付，將(ui，j，-ui，j)填入矩陣的第i行第j列，得到靜態博弈的支付矩陣，記為u，也就是說，靜態博弈的支付矩陣第i行第j列表示第一策略和第二策略組合下的支付。在該系統中，支付矩陣u階數為462×462。采用開源的博弈論求解軟件gambit求解該支付矩陣得到納什均衡中第一策略集中的最優策略為：其中，表示第一策略集中的最優策略，括號中的數字分別對應從第一條輸電線路到第六條輸電線路附近分配的火點數。納什均衡中，第二策略集中的最優策略為：其中，表示第二策略集中的最優策略，括號中的數字對應從第一條輸電線路到第六條輸電線路附近分配的滅火裝備數。實施例2與上述方法實施例相對應的，本實施例公開一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署系統包括：第一單元：用于獲取待分析區域的輸電線路信息、火點數和滅火裝備的數量及類型；第二單元：用于將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，所述山火和所述滅火裝備為靜態博弈中的參與人；第三單元：用于用遍歷法生成第一策略集和第二策略集；所述第一策略集的各策略分別表征山火威脅輸電線路的分配策略，所述第二策略集的各策略分別表征滅火裝備保護輸電線路的部署策略；第四單元：用于計算所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標；第五單元：用于根據所述跳閘概率以及所述電網風險指標形成靜態博弈的ka×kd階支付矩陣，ka為所述第一策略集的策略總個數，kd為所述第二策略集的策略總個數；對應所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下的山火的支付，通過累加輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標的乘積得出，且滅火裝備的支付與山火的支付互為相反數；第六單元：用于通過求解所述支付矩陣的納什均衡得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案。優選地，所述第三單元生成的第一策略集為：式中，sa表示第一策略集，其中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i個策略，表示第一策略i中輸電線路q附近分配的火點數，q＝1，2，...n，q表示輸電線路的編號，n表示輸電線路的總條數，ka表示第一策略集中策略的總個數，且一個火點只影響一條輸電線路；所述第三單元生成的第二策略集為：式中，sd表示第二策略集，其中，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j個策略，表示第二策略j中輸電線路q附近部署的滅火裝備的數量，q＝1，2，...n，kd表示第二策略集中策略的總個數；所述第四單元中用于計算輸電線路跳閘概率的公式為：式中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i個策略，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j個策略，表示輸電線路q在第一策略i和第二策略j組合下的跳閘概率；c1和c2表示常數；所述第三單元中，所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下的電網風險指標采用直流最優潮流方法計算得出。優選地，所述第五單元中第一策略集的總個數ka受輸電線路條數n和火點數a影響：優選地，所述第五單元中第二策略集的總個數kd受輸電線路條數n和滅火裝備數d影響：上述各單元的具體處理過程可參照上述方法實施例，不再贅述。如上所述，本發明公開了一種山火預測下電網滅火裝備靜態博弈部署方法及系統，該方法及系統將山火增加電網風險以及滅火裝備減少電網風險視為靜態博弈，其中，山火和滅火裝備為靜態博弈中的參與人，用遍歷法生成第一策略集和第二策略集，第一策略集的各策略分別表征山火威脅輸電線路的分配策略，第二策略集的各策略分別表征滅火裝備保護輸電線路的部署策略；計算第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之間各種組合下輸電線路可能發生的所有跳閘情形下的概率和電網風險指標；并形成支付矩陣，通過納什均衡求解靜態博弈的支付矩陣，得出以山火為理性參與人的前提下滅火裝備的最優部署方案；該方法及系統計算速度快，精度高，考慮了電網整體風險最小化，實現了在現有山火預測精度下滅火裝備的最優精細化部署，優化了山火災害下滅火裝備實施救援的應用效果，從而在實際情況中將山火可能對電網造成的最大風險降到最低，保障了電網安全穩定的運行。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12