基于电气LeaderRank算法的电网节点重要度评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种基于电气LeaderRank算法的电网 节点重要度评估方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济、社会的发展，电网的互联和规模不断扩大，给全社会和人民的生活带来 的极大的便利；但日益复杂的电网结构会带来某些难以预料的脆弱特性，存在巨大的风险。 尤其是一些突发性的局部故障，会波及到电网中其他的部分，造成电网的连锁反应，故障范 围扩大，最终发生大面积停电事故，带来巨大的经济社会损失。
[0003] 用电网节点的重要度来定义关键节点，重要度高的节点就是关键节点。研究表明 4%的关键节点发生事故，电力网络的连通能力就会下降60%，这表明关键节点会对电网安 全产生重大影响。评估复杂电力网络中节点的重要度，辨识关键节点，进而通过加强和重点 保护这些关键节点，对于减少电网连锁故障概率，降低故障损失，具有深远和现实的意义。
[0004] 目前，评估网络中节点重要度的方法有很多，但主要源于图论或数据挖掘，未能 充分考虑电网的电气性能。本发明充分考虑电网负荷性质、负载量等电气性能，提出电气 LeaderRank算法，有效描述电网节点重要度。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有技术的不足，本发明在运用复杂网络理论对电网拓扑建模的基础 上，提供了一种综合考虑了电网电气性能的基于电气LeaderRank算法的电网节点重要度 评估方法，该方法能够识别电网中的关键节点，加强和保护这些关键节点，有利于构建坚强 电网网架，预防大停电事故。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于电气LeaderRank算法 的电网节点重要度评估方法，该方法包括以下步骤：
[0007] a.对节点电网进行潮流计算；
[0008] b.根据潮流计算结果建立电网有向无权拓扑图，然后根据有向无权拓扑图得到邻 接矩阵G，该矩阵G中的元素 gjl为：
初始化电网节点的质量，其中普通节点初始 值为1，背景节点初始值为〇;
[0010] c.根据LeaderRank算法公式计算迭代LR值，迭代一次，每个节点的LR值就更新 一次，直到节点的LR值收敛，LeaderRank算法为：
[0012] d.根据得到的各个节点的LR值对各节点进行排序，节点的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0013] e.改进LeadrRank算法，较多的LR值分配给具有更重要负荷的节点，改进后的算 法称为IM-LeadrRank算法，表达式为：
[0015] 式中，a (j - i)是节点j分配给节点i的比重，计算a (j - i)的步骤如下：
[0016] 步骤1，节点的入链多，此节点重要度高，节点j分配给节点i的比重为
其中C表示节点i的入链数，1,表示节点j的出度节点所有的入链数目之和；
[0017] 步骤2,节点的出链多，此节点重要度高，节点j分配给节点i的比重为_ 其中￥"表示节点i的出链数，8,表示节点j的出度节点所有的出链数目之和；
[0018] 步骤 3,得到 a (j - i) = α 丨 α 2;
[0019] f.根据IM-LeaderRank算法公式计算迭代LR值，迭代一次，每个节点的LR值就更 新一次，直到节点的LR值收敛，节点的LR值越大，代表节点重要度越高；
[0020] g.改进IM-LeaderRank算法，对背景节点LR值的分配方式进行改进，重要度高的 节点应当分得比例高的背景节点的LR值，改进后的算法称为电气LeaderRank算法，表达式 为：
[0022] 式中，β (g - i)是背景节点g分配给节点i的比重，节点的入链数加出链数之和 多则重要度高，
其中Tall表示网络中所有节点的入链和出链数之和；
[0023] h.根据电气LeaderRank算法公式计算迭代LR值，迭代一次，每个节点的LR值就 更新一次，直到节点的LR值收敛，节点的LR值越大，代表节点重要度越高。
[0024] 采用本发明所述的技术方案具有以下有益效果：原始的LeaderRank算法中LR值 是平分给链出的网页，没有考虑电网的特殊性。本发明专利提出了考虑电网电气性能的电 气LeaderRank算法，考虑到具有重要负荷的节点发生故障后造成的损失比那些非重要负 荷节点大，且节点负荷的重要性能够影响电网节点的重要度，因此应分配给具有更重要负 荷的节点更高的LR值。本发明对IM-LeaderRank算法进行迭代，得到网络节点新的LR值， 并且从大到小进行排序，LR值大的节点便是关键节点，再利用电气LeaderRank算法得到电 网节点新的LR值，按从大到小进行排序，LR值大的节点便是关键节点。
【附图说明】
[0025] 图1为IEEEl 18节点拓扑图；
[0026] 图2为本发明评估方法流程图；
[0027] 图3为电气LeaderRank算法与LeadrRank算法对比示意图；
[0028] 图4为电气LeaderRank算法与IM-LeadrRank算法对比不意图；
[0029] 图5为分别依次移除基于LR值和扩展介数最重要的20个节点后的电网负荷损失 示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。然而可以理解的 是，下述【具体实施方式】仅仅是本发明的优选技术方案，而不应该理解为对本发明的限制。
[0031] 采用如图1所示的算例系统对电气LeaderRank算法进行详细说明，对该算例进行 仿真的流程图如图2所示。
[0032] -种基于电气LeaderRank算法的电网节点重要度评估方法，该方法包括以下步 骤：
[0033] a.对IEEE118节点电网进行潮流计算；
[0034] b.根据潮流计算结果建立电网有向无权拓扑图，然后根据有向无权拓扑图得到邻 接矩阵G，该矩阵G中的元素 gjl为：
初始化电网节点的质量，其中普通节点初始 值为1，背景节点初始值为〇;
[0036] c.根据LeaderRank算法公式计算迭代LR值，迭代一次，每个节点的LR值就更新 一次，直到节点的LR值收敛，LeaderRank算法为：
[0038] d.根据得到的各个节点的LR值对各节点进行排序，节点的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0039] e.改进LeadrRan