确定电网节点重要度的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统节点风险评估领域，特别涉及一种确定电网节点重要度的方 法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的高度发展，电力需求在不断的增加，电力系统的结构和运行复杂 性与日俱增，这无疑给电网的安全稳定运行带来了巨大的挑战。近年来，电力系统大停电事 故往往是由单一故障引发多重故障，由小范围扩展到大范围的一系列连锁故障，并最终导 致大面积停电乃至整个网络的崩溃。发生单一故障的元件一般处于网络中的重要位置，对 电网的安全运行具有举足轻重的作用。因此，通过评价电力系统不同元件的重要程度，对于 提高电网安全性、加强电力系统结构建设、提高电网可靠性以及减少大停电的发生具有重 要意义。
[0003] 电力系统是由发电节点，输电节点、变电节点、母线以及输电线路共同构成的有机 整体，当系统发生内部故障或收到外部蓄意攻击时，网络抗毁能力将受到不同程度的降低。 尤其是当电网中的重要节点遭到破坏时，故障将在整个网络迅速蔓延，导致整个网络的崩 溃瓦解。为了有效抑制电网连锁故障引发的大停电事故，识别重要节点是实现网络持续供 电的重要前提。现有技术中分析了小世界特性对连锁故障传播的影响，指出介数和度较高 的节点对故障传播有促进作用，说明节点介数和度是衡量节点重要度的两个重要指标。现 有技术还采用了节点收缩法后的网络凝聚度评价了电力网络中的节点重要度、基于有权网 络模型的电力网节点重要度评估、基于网络凝聚度的节点重要度评价指标、基于负载流的 点加权复杂网络节点重要性评估方法研宄、基于网络贡献度的节点重要性评估方法、基于 电气距离的复杂电网关键节点识别以及基于电气距离的网络节点电气耦合连接度指标。
[0004] 然而，通过上述现有技术是通过单一指标来确定节点的重要程度，从而识别电力 网关键节点，由于单一指标是从某一片面衡量节点重要度，而网络中任意一个节点重要性 都和网络整体结构相关，从而导致节点的重要程度结果不够准确。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对节点的重要程度评价不够准确的问题，提供一种能提高节点 重要度评价准确性的确定电网节点重要度的方法及系统。
[0006] 本发明提供一种确定电网节点重要度的方法，包括如下步骤：
[0007] 通过对电力系统进行拓扑建模，获取电力系统连接关系；
[0008] 根据所述电力系统连接关系，建立电力系统拓扑图，其中，所述拓扑图表示为H= (V，M)，所述V表示所述拓扑图的节点集，所述M表示所述拓扑图的边集；
[0009] 根据所述拓扑图，计算各节点的度、介数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数 值；
[0010] 计算所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量以及所述K-核参数 的权重；
[0011] 根据所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量以及所述K-核参数 值、所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量以及所述K-核参数的权重，计 算节点重要度。
[0012] 本发明还提供一种确定电网节点重要度的系统，包括：
[0013] 获取模块，用于通过对电力系统进行拓扑建模，获取电力系统连接关系；
[0014] 构建模块，用于根据所述电力系统连接关系，建立电力系统拓扑图，其中，所述拓 扑图表示为H= (V，M)，所述V表示所述拓扑图的节点集，所述M表示所述拓扑图的边集；
[0015] 第一计算模块，用于根据所述拓扑图，计算各节点的度、介数、效率、偏心度、特征 向量以及K-核参数值；
[0016] 第二计算模块，用于计算所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量 以及所述K-核参数的权重；
[0017] 第三计算模块，用于根据所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量 以及所述K-核参数值、所述度、所述介数、所述效率、所述偏心度、所述特征向量以及所述 K-核参数的权重，计算节点重要度。
[0018] 上述确定电网节点重要度的方法及系统，通过综合考虑多个评价参数，即各节点 的度、介数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数，再对各参数进行权值计算，根据节点的 各参数值以及各参数的权值得到节点的重要度。通过上述确定电网节点重要度的方法得到 各节点的重要度，使得电力系统各节点的重要度确定结果更能体现节点在电力系统中的重 要性，提高节点重要度确定结果的准确性、合理性和有效性。
【附图说明】
[0019] 图1为一实施方式的确定电网节点重要度的方法的流程图；
[0020] 图2为另一实施方式的确定电网节点重要度的方法的流程图；
[0021] 图3为另一实施方式的确定电网节点重要度的方法的子流程图；
[0022] 图4为另一实施方式的确定电网节点重要度的方法的子流程图；
[0023] 图5为另一实施方式的确定电网节点重要度的方法中对电力系统抗毁性进行验 证的流程图；
[0024] 图6为IEEE10机39节点电力系统连接关系图；
[0025] 图7为按照节点重要度顺序相继移除节点前后拓扑图最大子图的节点数之比G变 化对比曲线图；
[0026] 图8为按照节点重要度顺序相继移除节点前后拓扑图最大子图的节点数之比G变 化另一对比曲线图；
[0027] 图9为按照节点重要度顺序相继移除节点前后子图数变化对比曲线图；
[0028] 图10为按照节点重要度顺序相继移除节点前后子图数变化另一对比曲线图；
[0029] 图11为一实施方式的确定电网节点重要度的系统的模块图；
[0030] 图12为另一实施方式的确定电网节点重要度的系统的模块图；
[0031] 图13为另一实施方式的确定电网节点重要度的系统的子模块图；
[0032] 图14为另一实施方式的确定电网节点重要度的系统的子模块图；
[0033] 图15为另一实施方式的确定电网节点重要度的系统中对电力系统抗毁性进行验 证的子模块图。
【具体实施方式】
[0034] 请参阅图1，提供一种实施方式的确定电网节点重要度的方法，包括步骤：
[0035] S100 :通过对电力系统进行拓扑建模，获取电力系统连接关系。
[0036] 随着电力系统结构的越来越复杂，电力系统包括的元件也越来越多，元件之间的 连接关系也越来越复杂，通过对电力系统进行拓扑建模，可以得到电力系统的拓扑结构，获 取电力系统连接关系，为后续对电力系统的分析提供数据依据。
[0037] S200 :根据电力系统连接关系，建立电力系统拓扑图，其中，拓扑图表示为H= (V， M)，V表示拓扑图的节点集，M表示拓扑图的边集。
[0038] 在本实施例中，将电力系统中的母线抽象成节点，拓扑图的节点集即为电力系统 中的母线集合，将输电线路和变压器支路抽象成边，拓扑图的边集即为电力系统中输电线 路和变压器支路的集合。在建立电力系统拓扑图时，合并零阻抗线路两端的母线，且合并同 杆并架的输电线路，不计并联电容支路，即合并架设在同一杆塔上的双回或多回输电线路， 在输电线路上并联电容补偿，因为很多元件都是感性的，如电机，变压器，增加并联电容支 路是为了改善功率因数，提高电能质量。
[0039] S300 :根据拓扑图，计算各节点的度、介数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数 值。
[0040] 节点的度是指一个节点所连输电线路的条数，即母线所连输电线路的条数。节点 的介数表示一个节点对电能传输的控制能力。效率和偏心度均表示一个节点处于电网的中 心化程度，即节点距离网络核心位置的程度。特征向量是对邻接节点度的反馈，是度参数的 扩展，度是直接反应了电网连接关系，特征向量则是在电网连接关系上统计反馈。K-核是立 足于节点度，它是根据节点的度对网络不断分解后的结果，是指反复去掉度等于K的节点 后的子图，通过反复去掉度等于K的节点来确定核值等于K的节点。在一个K-核中，不同 的节点可能有不同的度值，但他们的核值可能是相同。例如，节点A、节点B以及节点C分别 与节点D连接，且节点D还与节点E连接，节点E还分别与节点F、节点I以及节点J连接。 节点A、节点B以及节点C的度均为1，节点D的度为4,节点E的度为4,当去掉度等于1的 节点A、节点B以及节点C后，节点D只与节点E连接，节点D的度变成1，再去掉度变成1的 D节点，此时，节点E还分别与的节点F、节点I以及节点J连接，节点E的度变为3,从而，节 点A、节点B、节点C以及节点D的K-核参数值均为1，节点D与节点A的度是不一样，但是 核值是相同的，节点E的K-核参数值为3。
[0041] S400 :计算度、介数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数的权重。
[0042] 不同的参数对应的参数值分布规律不同，每个参数对应的权重也不尽相同。权重 大小的差异决定了该参数对节点重要度的贡献程度，权重越大，对应的参数在节点重要度 确定过程中占据更高的影响地位，相反地，权重越小，对应的指标对节点重要度确定的影响 越小。
[0043] S500 :根据度、介数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数值、度、介数、效率、偏 心度、特征向量以及K-核参数的权重，计算节点重要度。
[0044] 节点重要度表示了节点在电网中重要程度，电网中越重要的节点出现失效，会导 致电网越不安全，从而很有必要对节点重要度进行分析，节点重要度越准确，越能更好地对 电力系统进行维护，提高电力系统的安全性和稳定性。
[0045] 上述确定电网节点重要度的方法，通过综合考虑多个评价参数，即各节点的度、介 数、效率、偏心度、特征向量以及K-核参数，再对各参数进行权值计算，根据节点的各参数 值以及各参数的权值得到节点的重要度。通过上述确定电网节点重要度的方法得到各节点 的重要度，使得电力系统各节点的重要度确定结果