一种基于耦合支路介数的电网关键支路识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统安全稳定分析技术领域，具体设及一种基于禪合支路介数的 电网关键支路识别方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，国内外电网中连锁故障时有发生，均造成重大的经济损失和严重的社会 影响。连锁故障一般是由单一或多重故障扰动诱发而形成，具体而言，电网正常运行时支路 传输一定的有功功率，当其中某条或某几条支路被切除而停运后，停运支路上的潮流就会 转移到其他支路上，如果其他正常运行支路不能承载该部分转移潮流，就会因过负荷而停 运，导致连锁故障发生。W往针对连锁故障的研究表明；电网中某些关键支路对于连锁故障 的产生和发展具有推动作用。如何识别电网中的关键支路，对于正确认识连锁故障发展演 化机理具有重要意义。
[0003] W往针对电网关键支路的研究，所提出的反映支路关键性影响的指标，主要存在 两点不足：
[0004] (1)仅假设电能沿节点对间支路电抗值之和最小的路径输送，并不符合电力系统 实际运行情况。
[0005] (2)仅考虑支路自身的关键性影响因素，未从连锁故障角度出发，考虑其他相关支 路的影响。
[0006] 如何克服W上两点不足，提出能够充分反映支路关键性影响的指标，是需要深入 研究的问题。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于禪合支路介数的电网关键支 路识别方法，禪合支路介数不仅考虑当前运行方式下的各支路潮流权重，同时还考虑了待 评价支路的最大相关性支路的影响，用于电网关键支路的识别。
[000引为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0009] 本发明提供一种基于禪合支路介数的电网关键支路识别方法，所述方法包括W下 步骤：
[0010] 步骤1 ;建立边权连接矩阵BQ、支路潮流权重矩阵W、节点-支路关联向量M及节 点电抗矩阵X;
[0011] 步骤2 ; W边权连接矩阵BQ为对象，断开支路L。，若电网解列，则将支路Lu列入 第一关键支路子集；若电网未解列，则将支路Ly列入备选集；
[001引步骤3 ;计算备选集中支路L。的禪合支路介数，并按照禪合支路介数从大到小的 顺序将支路进行排序，对于禪合支路介数大于0. 5的支路，列入第二关键支路子集；
[0013] 步骤4 ;将第一关键支路子集和第二关键支路子集合并，得到电网关键支路集。
[0014] 所述步骤1包括W下步骤：
[0015]步骤1-1;建立W支路电抗值为权重的边权连接矩阵BQ，有；
[001 引
（1)
[0017] 式（1)中，n为节点总数，且有：
[0018]
(2)
[0019] 式（2)中，BQu表示边权连接矩阵BQ的第i行、第j列元素；BQW表示边权连接矩 阵BQ的第j行、第i列元素；Xu为支路I。的电抗值，i，jG[l，n];
[0020] 步骤1-2 ;建立包含支路有功功率的支路潮流权重矩阵W，有；
[0024]式（4)中，Wy表示支路潮流权重矩阵W的第i行、第j列元素；Wj.i表示支路潮流 权重矩阵W的第j行、第i列元素；Py表示支路L。的有功功率，P。"表示支路L。的额定有 功功率；
[002引步骤1-3 ;建立节点-支路关联向量M，有；
[002引1)若电网中的节点与支路Ly无关，则节点-支路关联向量M对应元素取零；
[0027] 2)若支路Ly的有功功率从节点i流向节点j，则节点i在节点-支路关联向量M 中对应元素取1，节点j在则节点-支路关联向量M中对应元素-1 ;
[0028] 步骤1-4 ;建立节点电抗矩阵X，有；
[0029]
(6)
[0030]式（6)中，若i声j，X。表示节点i、j之间的互阻抗；若i=j，X。表示节点i的 自阻抗。
[0031] 所述步骤2具体包括W下步骤：
[0032] 步骤2-1 边权连接矩阵BQ为对象，对断开支路Ly，令BQy=BQw= <-，之后从 节点1开始，查找与节点1之间连接的节点，进而查找与节点1连接的所有节点，其他节点W此类推；
[0033] 步骤2-2 ;若节点i不能遍历与节点i连接的所有节点，则表明支路Ly断开后电 网解列，于是将支路Lu列入第一关键支路子集；
[0034] 步骤2-3 ;若节点i可W遍历与节点i连接的所有节点，则表明支路L。断开后电 网未解列，则将支路Lu列入备选集。
[00巧]所述步骤3中，W边权连接矩阵BQ为对象，计算备选集中支路Lu的禪合支路介数Sij，具体包括：
[0036] 1)建立节点连接关系矩阵R，有；
[0037]
(7)
[003引式（7)中，n为节点总数，且有：
[0039]
(8)
[0040] 式做中，R。表示节点连接关系矩阵R的第i行、第j列元素，R j康示节点连接 关系矩阵R的第j行、第i列元素，i，j G [1，n];
[0041] 从节点i开始遍历，找到所有可能到达节点j的路径，得到最短路径z，最短路径z 由多条支路串联构成；
[0042] 2)在最短路径Z上寻找与由节点i到节点j有功功率流向相同、且潮流权重最 大的支路潮流权重由支路潮流权重矩阵W得到；计算支路L。、Lu之间的潮流转移因子 Drs-ij，有；
[0043]
(9)
[0044]式（9)中，Xrs表示支路Lrs的电抗值，X。表示支路L。的电抗值；X。寸.=义吟;， Mu表示支路LU的节点支路关联向量，MU表示支路LU的节点支路关联向量，X表示节点电 抗矩阵；
[004引扣备选集中支路L。的禪合支路介数S U表示为：
[0046] Su=Wu.W".D"_u (10)
[0047] 式（10)中，表示支路L U的潮流权重，W rs表示支路L rs的潮流权重，W U和W rs由 支路潮流权重矩阵W得到。
[0048] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0049] 1)本发明提供的基于禪合支路介数的电网关键支路识别方法，禪合支路介数不仅 考虑当前运行方式下的各支路潮流权重，还考虑待评价支路Lu的最大相关性支路的影响， 潮流转移因子越大，支路Lf,传输有功功率越限的风险越大；
[0050] 。同时考虑到支路Lrs的运行状况，支路L rs的潮流权重W rs越大，受支路L U影响 发生故障的风险越大，对下一级故障的影响也越大；
[0051] 3)采用Floyd算法求取最短路径，而且求取了传输方向，优于常规方法；
[0052] 4)禪合支路介数是综合评估指标，既考虑了有功功率的绝对大小，还考虑了功率 裕度的相对值，并且结合了前后两级故障，所得结果更加符合电网实际情况；
[0053] 5)禪合支路介数能够充分反映连锁故障发展演化过程中支路的关键性影响。
【附图说明】
[0054] 图1是本发明实施例中基于禪合支路介数的电网关键支路识别方法流程图；
[00巧]图2是本发明实施例中宁夏电网结构示意图。
【具体实施方式】
[0056] 下面对本发明作进一步详细说明。
[0057] 如图1，本发明提供一种基于禪合支路介数的电网关键支路识别方法，所述方法包 括W下步骤：
[0058] 步骤1 ;建立边权连接矩阵BQ、支路潮流权重矩阵W、节点-支路关联向量M及节 点电抗矩阵X ;
[005引步骤2 ; W边权连接矩阵BQ为对象，断开支路L。，若电网解列，则将支路L。列入 第一关键支路子集；若电网未解列，则将支路Ly列入备选集；
[0060] 步骤3 ;计算备选集中支路Ly的禪合支路介数，并按照禪合支路介数从大到小的 顺序将支路进行排序，对于禪合支路介数大于0. 5的支路，列入第二关键支路子集；
[0061] 步骤4 ;将第一关键支路子集和第二关键支路子集合并，得到电网关键支路集。
[0062] 所述步骤1包括W下步骤：
[0063] 步骤1-1 ;建立W支路电抗值为权重的边权连接矩阵BQ，有；
[0064]
(1)
[006引式（1)中，n为节点总数，且有：
[0066] (2)
[0067] 式（2)中，BQu表示边权连接矩阵BQ的第i行、第j列元素；BQw表示边权连接矩 阵BQ的第j行、第i列元素；Xu为支路L。的电抗值，i，jG[l，n];
[0068] 步骤1-2 ;建立包含支路有功功率的支路潮流权重矩阵W，有；
[007引式（4)中，W。表示支路潮流权重矩阵W的第i行、第j列元素；Wj.康示支路潮流 权重矩阵W的第j行、第i列元素；Pu表示支路L。的有功功率，P m。,表示支路L。的额定有 功功率；
[0073] 步骤1-3;建立节点-支路关联向量M，有；
[0074] 1)若电网中的节点与支路Lu无关，则节点-支路关联向量M对应元素取零；
[0075] 2)若支路Ly的有功功率从节点i流向节点j，则节点i在节点-支路关联向量M 中对应元素取1，节点j在则节点-支路关联向量M中对应元素-1 ;
[0076] 步骤1-4;建立节点电抗矩阵X，有；
[0077]