本发明涉及电力系统，尤其是涉及一种韧性电网灾前防护策略构建方法及系统。
背景技术：
1、全球气候变化导致的极端自然灾害发生频率逐年增加，有效的灾前防御策略对于提升电力系统对自然灾害的韧性至关重要。然而，当前电网灾前防护策略的研究仍然面临几个待解决的问题。
2、第一，其他关键基础设施如燃气传输、水供应和交通系统的运行依赖于电力系统提供的电力。在自然灾害事件中，电力系统的损坏容易导致其他基础设施系统无法运行，放大停电带来的经济和社会影响。因此，电力系统灾前防护策略的制定不仅应关注系统本身的韧性，还应考虑依赖电力系统的其他基础设施系统的韧性。以增强综合系统韧性为目标的防护策略制定更符合实际需求。然而，现有研究对此关注较少。
3、第二，由于防护策略在灾害事件发生前实施，因此无法准确预测灾害情景和电力系统的损坏状态。现有研究多侧重于潜在的灾害情景，目标是最大化系统在最坏情景下的韧性或在所有可能情景下的韧性期望值。然而，在实际制定防护策略时，必须全面考虑两方面：一是确保策略在所有可能情景中的适用性，二是避免在极端条件下系统韧性值过低或性能严重下降。全面解决这两方面的挑战仍然需要进一步研究。
4、第三，不同级别的灾害对电力系统的破坏程度差异显著，而系统灾前防护措施的预算有限。对于特定级别的灾害，如何在提升系统韧性和控制灾前防护成本之间找到最佳平衡，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种韧性电网灾前防护策略构建方法及系统，在构建电网灾前防护策略时，基于综合系统进行策略定制，同时考虑系统韧性与风险指标，给出最优预算，使得最终策略能够更全面地应对自然灾害带来的挑战，保证了策略在所有可能情景中的适用性，实现了防护成本与韧性提升之间的有效平衡。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种韧性电网灾前防护策略构建方法，所述方法包括：
4、获取制定防护策略模型所需的参数，构建风险中性模型和风险规避模型；
5、利用算法求解风险中性模型和转化后的风险规避模型，获得风险中性防护策略和风险规避防护策略；
6、通过参数敏感性分析确定最佳预算，并综合风险中性防护策略和风险规避防护策略获得适应实际情况的最佳灾前防护策略。
7、进一步地，所述制定防护策略模型所需的参数包括：
8、确定性参数，包括电力系统和其他基础设施的网络流量参数、系统组件位置、防护预算、不同防护措施的单位成本以及台风强度；
9、不确定性参数，包括电力网络中通过情景生成和k-means聚类方法获得的具有代表性的灾害情景集合。
10、更进一步地，所述情景生成包括：
11、根据确定性参数定义台风灾害的级别；
12、输入情景数；
13、对每个情景，基于历史数据生成具有发生概率的台风路径；
14、计算受影响区域内每条边的故障概率；
15、生成电力系统的边损坏情况，对于受影响区域内的边，如果故障概率大于损坏阈值，则边损坏，否则，边未损坏。
16、进一步地，所述风险中性模型为两阶段随机规划模型，两阶段包括灾前决策阶段和灾后运行决策阶段，灾前决策阶段决定有限预算下的风险中性防护策略，灾后运行决策阶段决定灾后系统韧性提升策略，
17、所述风险中性模型的目标函数为：
18、max e(re)＝∑ω∈ψpω×reω，
19、其中，ψ为电力网络中传输线路故障的灾害情景集合，ω为电力网络中传输线路故障的灾害情景集合的索引，pω为情景ω的发生概率，reω为情景ω下综合系统的韧性，e(re)为综合系统韧性的期望值。
20、更进一步地，所述风险中性模型的约束条件包括策略预算约束、防护措施效果约束、基础设施服务流量约束和基础设施关联关系约束。
21、更进一步地，所述策略预算约束为：
22、
23、其中，le为影响区域内电力网络边的集合，l∈lk为在影响区域范围内的边l，为在电力网络的节点总和数，为在电力网络的节点n，为电力网络中边l的加固成本，为节点n安装分布式发电单元的成本，表示边l是否被加固，表示节点n是否安装备用发电单元，b为防护策略预算；
24、所述防护措施效果约束为：
25、
26、
27、其中，e表示电力系统，表示在灾害情景ω之后边l是否受损，为灾害情景ω下节点n被供应的服务需求，为节点n的服务需求；
28、所述基础设施服务流量约束为：
29、
30、其中，k为灾害影响基础设施类型总和，k∈k为任一被灾害影响的基础设施，n为被灾害影响的基础设施的节点总和数，和分别表示属于g、t和d基础设施的节点，flk,ω为灾害情景ω下边l通过的服务流量，为灾害情景ω下节点n的服务生产能力，表示在灾害情景ω发生后组分j∈{n∈nk,l∈lk}是否正常运行，表示灾害情景ω下节点n被供应的服务需求，表示节点n的服务需求，flk为边l∈lk的流量能力；
31、所述基础设施关联关系约束为：
32、
33、其中，为灾害情景ω下边l通过的服务流量，θe,k为综合系统中其它基础设施系统节点对电力系统节点依赖关系集合。
34、进一步地，所述风险规避模型用于最大化综合系统的韧性期望值和最小化下行风险指标值，具体形式包括：
35、基于下侧风险价值度量相关风险模型，目标函数为，
36、
37、其中，为系统韧性的阈值，ω为电力网络中传输线路故障的灾害情景集合的索引，pω为情景ω的发生概率，reω为情景ω下综合系统的韧性，δω表示灾害情景ω发生时系统韧性值是否低于设定的阈值，downrisk表示相关风险的值。
38、进一步地，所述算法包括ε-约束方法和逐步对冲算法。
39、进一步地，所述参数敏感性分析包括灾害强度分析和防护措施成本分析。
40、一种韧性电网灾前防护策略构建系统，包括：
41、参数获取模块，用于获取制定防护策略模型所需的参数；
42、模型构建模块，用于构建风险中性模型和风险规避模型；
43、模型求解模块，利用算法求解风险中性模型和转化后的风险规避模型，获得风险中性防护策略和风险规避防护策略；
44、策略制定模块，通过参数敏感性分析确定最佳预算，并综合风险中性防护策略和风险规避防护策略获得适应实际情况的最佳灾前防护策略。
45、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
46、1.本发明综合考虑了防御策略预算的有限性、其他基础设施系统对电力的依赖性以及灾害情景的不确定性，提出了一种基于韧性和风险驱动的电力系统灾前防护策略制定方法，通过优化灾前防护策略，提高了综合系统应对自然灾害的韧性，能够在有限预算内制定出具有风险中性和风险规避特征的电网防护策略；
47、2.本发明考虑到其他基础设施对电力系统的依赖，提出了一个两阶段随机模型，以增强由电力系统和依赖电力运行的其它基础设施共同组成的综合系统的韧性为目标，该模型可以制定电力系统的风险中性防护策略，与仅关注提高电力系统韧性的策略相比，具有更大的实际意义，能够更全面地应对自然灾害带来的挑战；
48、3.本发明中，为避免在部分可能灾害情景下系统韧性值低于可接受的最低水平，利用风险指标评估该类极端风险，将构建的风险中性模型扩展为综合考虑韧性提升和风险规避的多目标规划模型，制定电力系统风险规避防护策略，减少不确定灾害情景下系统韧性值不确定性带来的风险，确保了策略在所有可能情景中的适用性，避免在极端条件下系统韧性值过低或性能严重下降；
49、4.本发明通过对灾前防护策略预算进行参数敏感性分析，综合考虑灾害强度和防护措施成本，确定灾前防护策略的最优预算，结合风险中性防护策略和风险规避防护策略制定出适应实际情况的最佳灾前防护策略，在提升系统韧性的同时，也考虑到了防护成本的控制，实现了防护成本与韧性提升之间的有效平衡，节约了成本。
1.一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述制定防护策略模型所需的参数包括：
3.根据权利要求2所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述情景生成包括：
4.根据权利要求1所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述风险中性模型为两阶段随机规划模型，两阶段包括灾前决策阶段和灾后运行决策阶段，灾前决策阶段决定有限预算下的风险中性防护策略，灾后运行决策阶段决定灾后系统韧性提升策略，
5.根据权利要求3所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述风险中性模型的约束条件包括策略预算约束、防护措施效果约束、基础设施服务流量约束和基础设施关联关系约束。
6.根据权利要求5所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述策略预算约束为：
7.根据权利要求1所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述风险规避模型用于最大化综合系统的韧性期望值和最小化下行风险指标值，具体形式包括：
8.根据权利要求1所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，所述算法包括ε-约束方法和逐步对冲算法。
9.根据权利要求1所述的一种韧性电网灾前防护策略构建方法，其特征在于，参数敏感性分析包括灾害强度分析和防护措施成本分析。
10.一种韧性电网灾前防护策略构建系统，其特征在于，包括：
