本发明涉及输电线路山火防治
技术领域：
，尤其涉及一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统。
背景技术：
：目前，由于能源分布不均，承担远距离输电任务的电网跨区线路、特高压线路大多需要穿越植被茂密的地区，当遭遇连续干旱、高温天气，以及受人民生活、生产用火习惯影响时，电网输电线路附近时有大面积山火发生，该山火容易导致多条输电线路跳闸，对电网产生严重威胁。为了能够及时控制爆发的山火，降低山火对电网造成的风险，需要提前对输电线路途经区域的山火密度进行预测，综合预测的山火密度大小、输电线路的重要程度、电网运行情况等因素，将不同数量的灭火装备提前部署至受山火威胁的各输电线路附近。由于山火的发生受人为因素的影响较大，目前山火密度预测的精度只能达到30km×30km，即只能预测一片30km×30km区域内的火点数，如果再缩小范围将不能准确预测，受山火密度预测精度的影响，电网灭火装备的部署精度也只能达到30km×30km，目前，关于电网灭火装备的部署未考虑电网整体风险最小化，且未考虑目前山火预测精度下的灭火装备精细化部署问题。因此，本发明提出一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，通过求解山火和灭火装备之间的静态博弈，考虑电网整体风险最小化，实现在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署，该方法及系统计算速度快，精度高，优化了山火灾害下灭火装备实施救援的应用效果，从而将山火威胁下电网可能遭受的最大风险降到最低。技术实现要素：本发明目的在于提供一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，该方法及系统计算速度快，精度高，考虑了电网整体风险最小化，实现了在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署。为实现上述目的，本发明提供的一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法，包括：获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历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别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计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间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的ka×kd阶支付矩阵，ka为所述第一策略集的策略总个数，kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。为实现上述目的，本发明提供的一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署系统包括：第一单元：用于获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；第二单元：用于将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；第三单元：用遍历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别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；第四单元：用于计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间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；第五单元：用于根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的ka×kd阶支付矩阵，ka为所述第一策略集的策略总个数，kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；第六单元：用于通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，该方法及系统将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，并形成山火和灭火装备的支付矩阵，通过纳什均衡求解静态博弈的支付矩阵得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案；该方法及系统计算速度快，精度高，考虑了电网整体风险最小化，实现了在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署，优化了山火灾害下灭火装备实施救援的应用效果，从而在实际情况中将山火可能对电网造成的最大风险降到最低，保障了电网安全稳定的运行。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明优选实施例的五机五节点系统拓扑图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法包括，获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；用遍历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别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计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间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的ka×kd阶支付矩阵，ka为所述第一策略集的策略总个数，kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。优选地，第一策略集为：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个策略，表示第一策略i中输电线路q附近分配的火点数，q＝1，2，...n，q表示输电线路的编号，n表示输电线路的总条数，ka表示第一策略集中策略的总个数，且一个火点只影响一条输电线路；第二策略集为：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个策略，表示第二策略j中输电线路q附近部署的灭火装备的数量，q＝1，2，...n，kd表示第二策略集中策略的总个数；输电线路跳闸概率的计算公式为：式中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i个策略，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示输电线路q在第一策略i和第二策略j组合下的跳闸概率；c1和c2表示常数；第一策略集的各策略和第二策略集的各策略之间各种组合下的电网风险指标采用直流最优潮流方法计算得出。参见图1，以一个五机五节点系统作为待分析地区(30km×30km)为例，在该系统中，有六条输电线路，首先，通过电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室建设的输电线路山火监测预警系统，对该系统进行山火密度预测得到未来第三天该系统内火点数为a＝6；获取该系统内可供部署的电网灭火装备的数量为d＝6，类型均为消防车。需要说明的是，在实际情况中，灭火装备的类型还可以为高压细水雾灭火机等能实现相同功能的灭火装备，不同类型的灭火装备会对该系统的分析结果造成一定程度上的影响，其具体影响将在以下过程中说明。具体地，将山火增加电网风险以及灭火装备减少风险视为静态博弈，山火和灭火装备都视为完全理性的参与人，山火的所有策略的集合为第一策略集，灭火装备的所有策略的集合为第二策略集，其中，第一策略是将预测的总数一定的火点分配到输电线路附近，第二策略是将获取的可供部署的灭火装备部署到输电线路附近。则，在该五机五节点系统中，第一策略有：等，由于在该系统中第一策略个数较多，在此不一一枚举，用ka表示第一策略的总个数，通过遍历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个策略，具体地，该策略指在该系统中，从第一条输电线路到第六条输电线路，每条输电线路附近分配几个火点。需要说明的是，表示第一策略i中输电线路q附近分配的火点数，其中q＝1，2，...6；进一步需要说明的是，第一策略i中所有输电线路附近分配的火点数之和为该系统内的火点总数a：同样，第二策略有：等，由于在该系统中第二策略个数较多，在此不一一枚举，用kd表示第二策略的总个数，通过遍历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个策略，具体地，该策略指在该系统中，从第一条输电线路到第六条输电线路，每条输电线路附近部署几个灭火装备。需要说明的是，表示第二策略j中输电线路q附近部署的灭火装备的数量，其中，q＝1，2，...6；进一步需要说明的是，第二策略j中所有输电线路附近部署的灭火装备数之和为该系统内灭火装备总数d：优选地，第一策略集的总个数ka受输电线路条数n和火点数a影响：由于在该系统中，输电线路为6条且火点数为6个，则第一策略集中包括462个策略。优选地，第二策略集的总个数kd受输电线路条数n和灭火装备数d影响：由于在该系统中，输电线路为6条且火点数为6个，则第二策略集中包括462个策略。进一步地，采用上述公式(3)计算第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率，需要说明的是，在实际情况中，c1受气象、地形、植被种类等因素的影响，当天是否有降水、待分析区域地形坡度大小(以10°为界限)以及植被种类为林木或者灌木都能够影响c1的取值，c1取值为1至4中的整数，其具体影响情况如下表1所示；c2受灭火装备类型的影响，当灭火装备为消防车时，c2取值为1，当灭火装备为高压细水雾灭火机时，c2取值为3。表1c1受影响情况气象地形植被c1无降水坡度≥10°林木1有降水坡度≥10°林木2无降水坡度＜10°林木2无降水坡度≥10°灌木2有降水坡度＜10°林木3有降水坡度≥10°灌木3无降水坡度＜10°灌木3有降水坡度＜10°灌木4获取该五机五节点系统的参数如下表2所示：表2五机五节点系统参数然后，计算待分析区域的电网风险指标，具体地，采用直流最优潮流(dc-opf)方法，详见相关参考文献：电力系统风险评估.李文沅.科学出版社，2006。结合表1中五机五节点系统的参数计算第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的电网的最小负荷损失量(通常，一条线路跳闸后，它输送的潮流会转移到附近的输电线路上，但是一条输电线路所能传输的功率有限，有时需要甩负荷以保证输电线路不过载)作为电网风险指标y。具体地，由于山火和灭火装备作为完全理性的参与人，则第一策略的目的在于使电网风险最大，灭火装备的目的在于使电网风险最小，基于静态博弈论的思想，电网风险为山火的支付，负的电网风险为灭火装备的支付。用ui，j表示山火的支付，-ui，j表示灭火装备的支付，当六条输电线路中只有一条输电线路(假设为线路1)遭受山火的威胁时：其中，为线路1的跳闸概率，y1为线路1跳闸后的电网风险指标。当六条输电线路中有两条输电线路(假设为线路1和线路2)遭受山火的威胁时：其中，表示线路1和线路2都跳闸的概率，y12表示线路1和线路2都跳闸后的电网风险指标，表示只有线路1跳闸的概率，y1为线路1跳闸后的电网风险指标，表示只有线路2跳闸的概率，y2表示线路2跳闸后的电网风险指标；需要说明的是，线路1和线路2都不跳闸的概率为0，故在上式中不做计算。在该系统中，当遭受山火威胁的输电线路条数大于2时，基于上述同理可求得该情况下山火的支付。此外，值得说明的是，输电线路的跳闸概率受附近火点和灭火装备的数量的影响，优选地，一个火点只能够影响一条输电线路，因为在实际情况中，输电线路之间的距离较远，当遇到同塔双回线时，可将其等效为同一条输电线路。进一步地，结合第一策略集中的各策略和第二策略集中的各策略之间各种组合下山火的支付和灭火装备的支付，将(ui，j，-ui，j)填入矩阵的第i行第j列，得到静态博弈的支付矩阵，记为u，也就是说，静态博弈的支付矩阵第i行第j列表示第一策略和第二策略组合下的支付。在该系统中，支付矩阵u阶数为462×462。采用开源的博弈论求解软件gambit求解该支付矩阵得到纳什均衡中第一策略集中的最优策略为：其中，表示第一策略集中的最优策略，括号中的数字分别对应从第一条输电线路到第六条输电线路附近分配的火点数。纳什均衡中，第二策略集中的最优策略为：其中，表示第二策略集中的最优策略，括号中的数字对应从第一条输电线路到第六条输电线路附近分配的灭火装备数。实施例2与上述方法实施例相对应的，本实施例公开一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署系统包括：第一单元：用于获取待分析区域的输电线路信息、火点数和灭火装备的数量及类型；第二单元：用于将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，所述山火和所述灭火装备为静态博弈中的参与人；第三单元：用于用遍历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别表征山火威胁输电线路的分配策略，所述第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；第四单元：用于计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间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；第五单元：用于根据所述跳闸概率以及所述电网风险指标形成静态博弈的ka×kd阶支付矩阵，ka为所述第一策略集的策略总个数，kd为所述第二策略集的策略总个数；对应所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的山火的支付，通过累加输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标的乘积得出，且灭火装备的支付与山火的支付互为相反数；第六单元：用于通过求解所述支付矩阵的纳什均衡得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案。优选地，所述第三单元生成的第一策略集为：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个策略，表示第一策略i中输电线路q附近分配的火点数，q＝1，2，...n，q表示输电线路的编号，n表示输电线路的总条数，ka表示第一策略集中策略的总个数，且一个火点只影响一条输电线路；所述第三单元生成的第二策略集为：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个策略，表示第二策略j中输电线路q附近部署的灭火装备的数量，q＝1，2，...n，kd表示第二策略集中策略的总个数；所述第四单元中用于计算输电线路跳闸概率的公式为：式中，i＝1，2，...ka，i表示第一策略集中的第i个策略，j＝1，2，...kd，j表示第二策略集中的第j个策略，表示输电线路q在第一策略i和第二策略j组合下的跳闸概率；c1和c2表示常数；所述第三单元中，所述第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下的电网风险指标采用直流最优潮流方法计算得出。优选地，所述第五单元中第一策略集的总个数ka受输电线路条数n和火点数a影响：优选地，所述第五单元中第二策略集的总个数kd受输电线路条数n和灭火装备数d影响：上述各单元的具体处理过程可参照上述方法实施例，不再赘述。如上所述，本发明公开了一种山火预测下电网灭火装备静态博弈部署方法及系统，该方法及系统将山火增加电网风险以及灭火装备减少电网风险视为静态博弈，其中，山火和灭火装备为静态博弈中的参与人，用遍历法生成第一策略集和第二策略集，第一策略集的各策略分别表征山火威胁输电线路的分配策略，第二策略集的各策略分别表征灭火装备保护输电线路的部署策略；计算第一策略集的各策略和所述第二策略集的各策略之间各种组合下输电线路可能发生的所有跳闸情形下的概率和电网风险指标；并形成支付矩阵，通过纳什均衡求解静态博弈的支付矩阵，得出以山火为理性参与人的前提下灭火装备的最优部署方案；该方法及系统计算速度快，精度高，考虑了电网整体风险最小化，实现了在现有山火预测精度下灭火装备的最优精细化部署，优化了山火灾害下灭火装备实施救援的应用效果，从而在实际情况中将山火可能对电网造成的最大风险降到最低，保障了电网安全稳定的运行。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12