一种电网关键节点和关键支路的辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统分析领域，特别涉及一种电网关键节点和关键支路的辨识方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，世界范围内频发的由连锁故障引起的大停电事故往往是由少量元件相继 故障，继而影响到电网该状态下的关键节点和关键支路造成的。因此，辨识出电网实时状态 下的关键节点和关键支路，加强对这些关键节点和关键支路的监视与保护，对提高电网强 度、降低停电事故的规模具有十分重要的意义。对于规模日益扩大的电网，利用复杂网络 方法在电网的特性分析，以及关键节点和关键支路的辨识方面取得了很多有意义的成果， 但仍存在很多不足之处。各种领域的许多复杂系统都已用复杂网络来进行描述，虽然建 模的方式各不相同，但其最基本的方法却相同：即将网络中个体与个体之间的联系建立为 一个复杂网络。文南犬《Reliability assessment to large-scale power grid based on small-world topological model》（作者：Ding M，Han P P ;来源：Proceedings ofthe 5th IEEE International Conference on Power System Technology. Chongqing :IEEE，2006 : 20-25)把支路阻抗作为距离权重，把支路潮流作为边的权重，使建立的复杂网络模型更接 近电网结构的物理特性，同时也考虑了电网运行参数，但忽略了两者之间的联系，仅作为两 个独立的参数使用。文献《基于P、Q分解的有向加权拓扑模型下的电网脆弱性分析》（作 者：魏震波，刘俊勇，李俊等；来源：电力系统保护与控制，2010, 38 (24) :19-23)、《基于小 世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估算法》（作者：丁明，韩平平；来源：电力系统自动化， 2006, 30 (8) :7-10)等采用了改进的最短路径定义，即以任意2个节点间线路电抗值之和的 最小值代替最少边数目。同时，文献引入潮流作为支路权重，使介数的计算更符合电网的物 理特性，并在一定程度上同时考虑电网结构和潮流状态的影响。但这些指标的计算大多是 基于潮流沿最短路径传输的假设，且没有深入探讨电网潮流的状态因素与电网结构之间的 关系。此外，以往的研究在建模过程中都忽略了电网中节点与支路的容量极限，不能反映容 量极限对电网运行的重要影响。
[0003] 专利方面，申请号为CN201310213277的专利《基于有功潮流介数的电力系统关键 节点辨识方法》给出了电网关键节点的辨识方法，通过计算电网各节点的有功潮流介数，在 一定程度上评价节点在电网中的关键程度，但存在评价角度较为单一的问题，有待进一步 完善。申请号为CN201310551784的专利《基于映射弹性势能的电网关键支路识别方法》则 给出了电网关键支路的辨识方法，该专利基于电网的映射弹性网模型，计算支路N-I后电 网的映射弹性势能的增量，从大到小进行排序，即得到电网支路的关键性排序，但仅从电网 弹性势能的角度出发仍难以有效地评价电网的安全水平。
[0004] 潮流追踪是指对一个特定的电网运行状态，通过分析和计算，明确某个特定的负 荷是由哪些发电机供电、某个特定的发电机的功率输送给哪些负荷，以及这两个过程是通 过哪些输电元件完成的。文献《Tracing the flow ofelectricity》（作者：Bialek J ;来源： IEE Proceedings-Generation，Transmission and Distribution，1996,143(4) :313-320) 提出了基于上行潮流追踪算法的电能传输路径解析方法。
[0005] 本发明通过潮流追踪解析出电网中发电节点与负荷节点间实际的电能传输路径 来代替"最短路径"，通过定义电能传输路径的电气路径距离以及路径传输能力，对已有的 电网复杂网络模型进行了有效的改进，使其更符合电网实际的物理特性，从而为有效的分 析电网提供了更好的方法。基于改进的电网复杂网络模型，从度数、介数方面建立了多角度 的系统的电网关键节点和关键支路评价指标，能辨识实时状态下电网的关键节点和关键支 路。在此基础上，有效监控、保护电网中的关键节点和关键支路，对于提尚电网强度、降低停 电事故规模有重要意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供一种电网关键节点和关键支路的辨识方法，该方法从度 数、介数角度建立了电网关键节点和关键支路辨识的系列指标，综合考量节点和支路在电 网连接中的枢纽作用、电能传输覆盖的范围以及承担输电任务的能力。通过对节点重要度 评价指标和支路重要度评价指标的计算，得到电网中各个节点和支路的重要度分布，然后 对各个节点和支路的重要度进行排序，选取重要度靠前的作为关键节点和关键支路，以便 加强对这些关键节点和关键支路的监视与保护，可提高电网强度、降低停电事故的规模。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种电网关键节点和关键支路的辨识方法，该方法在有N个节点，M条支路的电网 中辨识出关键节点和关键支路，具体步骤如下：
[0009] a、计算各节点和各支路的有关指标：
[0010] al、计算每个节点的节点距离度du:
[0012] 其中，Cllj为节点i与节点j之间的支路的电气距离，支路的电气距离是指支路的 阻抗；
[0014] 1为与节点i直接相连的各支路的电气距离之和；
[0015] a2、计算每个节点的节点能力度dCi:
[0017] 其中，Cl]为节点i与节点j之间的支路的传输能力，支路的传输能力是指支路的 传输极限；
[0018] dei为与节点i直接相连的各支路的传输能力之和；
[0019] a3、计算每个节点的节点枢纽介数私,：
[0021] 其中，G为电网中所有发电节点的集合，L为电网中所有负荷节点的集合;M(mn)为 连接节点m与节点η的电能传输路径数，电能传输路径是指连接某一发电节点与某一负荷 节点的由一条支路或多条首尾相连的支路组成的电能传输通道，采用潮流追踪算法解析电 网的电能传输路径；
[0023] ^4:为电网中经过节点i的电能传输路径数与电网中电能传输路径总数的比值；
[0024] a4、计算每个节点的节点距离介数每"
[0026] 其中，dmn(k)为连接节点m与节点η的第k条电能传输路径的电气路径距离，电气 路径距离是指电能传输路径各支路的电气距离之和；wk为权重系数；
[0028] 其中，
为第k条电能传输路径的传输功率；
[0029] 私即为电网中经过节点i的电能传输路径的电气路径距离加权和与电网中所有 电能传输路径的电气路径距离加权和的比值；
[0030] a5、计算每个节点的节点能力介数私：
[0032] 其中，cmn (k)为连接节点m与节点η的第k条电能传输路径的路径传输能力，路径 传输能力是指电能传输路径各支路传输能力的最小值；
[0033] 略即为电网中经过节点i的电能传输路径的路径传输能力加权和与电网中所有 电能传输路径的路径传输能力加权和的比值；
[0034] a6、计算每条支路的支路枢纽介数給?
[0036]其中，
[0038] 即为电网中经过支路e的电能传输路径数与电网中电能传输路径总数的比 值；
[0039] a7、计算每条支路的支路距离