樹線沖突是影響鄉鎮配電網供電可靠性的重要因素。近年來，強對流天氣時有發生，二者疊加作用對鄉鎮配電網的安全運作産生了極大威脅。與此同時，提高供電可靠性、滿足居民正常的生産生活需要，已然成為鄉鎮配電網新時代發展的必然要求。是以，有必要研究考慮強對流天氣影響的鄉鎮配電網樹線沖突風險預警及優化處理技術，助力電力行業高品質發展和國家新農村建設。
研究背景
大陸鄉鎮配電網具有覆寫範圍廣、自動化程度不高、安全環境相對較差等特點，是以面臨的風險因素較多，導緻故障頻發。據統計，在衆多故障記錄中，由樹線沖突引發的接地故障占有很大比例。
這是因為雖然鄉鎮供電公司會定期巡線，及時對超高超寬的樹木進行修剪處理，但僅能保證正常天氣條件下配電線路的可靠運作，一旦遭遇強風、暴雨等強對流天氣，由于線路舞動、樹木搖擺甚至彎折傾覆等因素，樹線間的空氣極易發生擊穿，引發接地故障，對局部區域甚至整條配電線路的供電産生巨大影響。
是以，有必要在強對流天氣到來之前，組織開展進一步的巡線和清障工作，有針對性地提升配電網的供電可靠性。
然而，強對流天氣來臨前時間緊迫，且鄉鎮供電公司的清障資源有限，事前清障過程還需要計劃性停電，同樣會産生停電損失，是以需要結合各樹線沖突易發點的故障機率，權衡計劃性停電損失和事前清障成本，以及故障停電損失和事後處理成本，妥善決策是否采取事前清障措施。從數學角度講，其本質上是一個優化問題，然而該問題目前還鮮有研究。
論文所解決的問題及意義
1）本文充分計及強對流天氣的地域關聯特性，基于支援向量機建立了鄉鎮配電網各區域樹障接地風險預警模型，能夠有效挖掘氣象資訊與樹線沖突間的映射關系，為強對流天氣下鄉鎮配電網的停電精準防治提供依據。
2）本文提出了一種兼顧總體經濟投入和停電損失的樹線沖突優化處理政策，能夠妥善權衡各沖突易發點的清障成本和停電損失，給出經濟性最優的事前清障計劃，有效指導強對流天氣來臨前鄉鎮供電公司的清障過程。
論文方法及創新點
首先，考慮強對流天氣的地域關聯特性，将鄉鎮配電網全供電區域氣象監測資訊作為待分類資料，并以是否發生樹障接地作為标簽，基于支援向量機建立了鄉鎮配電網各區域強對流天氣-樹線沖突映射模型，實作了樹障接地風險的分區預警；其次，基于風險預警結果，綜合考慮清障資源限制、清障班組工作時間限制等條件，以總體經濟投入和停電損失最小為目标，建立了考慮強對流天氣影響的鄉鎮配電網樹線沖突雙層優化處理模型，決策各沖突易發點的清障計劃；最後，結合大陸某地區強對流天氣資料、樹障接地故障記錄，以及改進的IEEE 33節點系統、123節點系統進行了算例分析，驗證所提模型及方法的有效性。
相比于現有研究，本文的主要創新點在于：充分計及強對流天氣的地域關聯特性及其來臨前的時間緊迫性、鄉鎮供電公司清障資源的有限性和各沖突易發點的任務量特性，形成了一套樹障接地“分區預警-總體權衡-優化處理”機制，能夠對樹線沖突進行監測預警和妥善處理，有效提升強對流天氣下鄉鎮配電網的風險防禦水準。
結論
1）強對流天氣具有一定的地域關聯特性，在樹障接地風險預警模組化過程中，從小尺度氣象監測系統的角度準确表征該特性，有助于提高模型輸出結果的準确率。
2）本文所建立的鄉鎮配電網樹障接地風險預警模型，可以有效挖掘強對流天氣與樹線沖突間的映射關系，實作樹障接地風險的分區預警。
3）本文所提出的鄉鎮配電網樹線沖突優化處理模型，可以妥善權衡各沖突易發點的清障成本和停電損失，給出經濟性最優的事前清障計劃，并且不受系統拓撲結構變化的影響。
團隊介紹
研究團隊隸屬于強電磁技術全國重點實驗室，主要從事配電網及微電網新技術、電網智能排程與自動化、電力系統保護與控制、壓縮空氣儲能模組化及應用等方面的研究。
苗世洪，博士，教授，博士生導師，中國能源研究會儲能标準化技術委員會壓縮空氣儲能分委會委員，《IEEE Transactions on Power Delivery》、《IET Generation，Transformation & Distribution》、《中國電機工程學報》、《電工技術學報》、《電力系統自動化》等雜志審稿專家，長期從事電力系統繼電保護及自動化、配電網與微電網新技術、壓縮空氣儲能模組化及應用、電力系統智能排程與自動化等方面的教學、研究與裝備研發工作，已發表學術論文130餘篇（其中EI論文84篇，SCI論文23篇）。近年來主持國家重點研發計劃課題2項，主持國家自然科學研究基金3項，還主持或參與了多項國家973計劃項目、863計劃項目和國家電網公司總部科技項目等。
本工作成果發表在2023年第22期《電工技術學報》，論文标題為“考慮強對流天氣的鄉鎮配電網樹線沖突風險預警及優化處理”。本課題得到國網河南省電力公司科技項目資助的支援。