[发明专利]一种基于节点重要度的电网关键节点评估方法

说明书

本发明公开了一种基于节点重要度的电网关键节点评估方法。识别出电网关键节点并进行重点保护对防止发生重大停电事故具有重要意义，但目前少有简单实用的综合评估方法。在此背景下，首先基于功率传输转移因子(PTDF,Power Transfer Distribution Factors)定义了改进的电气距离；接着定义了节点效率和节点初始权重；然后给出节点重要度贡献系数矩阵和节点重要度贡献矩阵的构建方法，在此基础上给出了电网节点重要度的计算方法，从而识别出区域电网的关键节点。本发明可以实时、有效地根据电网运行情况识别出区域电网的关键节点，使得在电网关键节点综合评估上有满足实际工程需求的实用评估方法。

技术领域

本发明涉及电力系统应急领域，特别是涉及一种区域电网关键节点评估方法。

背景技术

极端天气造成的大规模停电事故时有发生，这些大停电事故为电力系统的安全稳定运行敲响了警钟，也促使人们对电网的运行提出了更高的要求。大规模停电事故往往起源于继保设备的误动作或是少量元件的相继故障，在事故扩大阶段则与电力系统中的脆弱环节有紧密的联系。传统的电网安全性分析方法建立在还原论及确定性原理基础之上，难以合理解释这类由小故障引发的大规模停电事故发生的内在机制。

随着研究的深入，人们逐步认识到大停电事故的发生与电网的固有结构特征密不可分。基于复杂网络理论对电网的关键节点进行识别并有针对性地进行重点保护，对提高电力系统的可靠性、降低大规模停电事故的发生概率有十分重要的意义。复杂网络理论起源于20世纪60年代两位匈牙利数学家和Rényi建立的随机图理论。在复杂网络理论中，每个复杂的系统都可以抽象为一个网络，网络中的节点可以视为系统中的个体，连接网络节点的边可以视为个体之间的联系或相互作用关系，由此就可以建立一个抽象的复杂网络模型，在此基础上，从复杂网络结构出发，运用图论和统计物理学的理论、方法和工具对复杂系统进行研究。复杂网络研究首先从统计角度考察网络中大规模节点及其连接之间的性质，这些性质的不同意味着不同的网络内部结构，而网络内部结构的不同导致系统功能有所差异。

重要度贡献理论最初用于通信网络中关键节点的识别，其衍生方法后来逐渐被用于其他领域，如复杂网络中关键节点的识别、电网网架重构过程中节点重要度的计算等。然而，在关键节点的识别过程中这些衍生方法并没有体现出节点本身重要性对其重要度的影响，并且往往认为节点之间的连接是无差异的，同时还隐含了节点对间的联系都是按照最短路径进行的这一假设。

目前，在电网关键节点识别方面国内外已有不少相关研究，但现有研究在识别电网关键节点时大多基于节点和输电线路的拓扑关系，在考虑节点间潮流流动时也较少考虑基尔霍夫定律，因此所得结果与电网实际情况仍然存在较大的差距。同时，部分识别方法也存在计算过程较为复杂，耗时过多的不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于节点重要度贡献理论，通过对关键性节点的重要性进行综合排序的区域电网关键节点评估方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于节点重要度的电网关键节点评估方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤1.输入电力系统拓扑结构、线路参数和节点参数；

步骤2.计算节点对之间的改进的电气距离；设节点i与节点j为节点对，该节点对之间的改进的电气距离其中，表示在节点i增加单位功率注入，在节点j增加单位功率消耗时支路k上潮流的变化量；l_k表示支路的长度，x_k表示支路k的电抗值，取l_k＝x_k，；其中，i＝1,2,...,n_b，j＝1,2,...,n_b， k＝1,2,...,n_br，n_b和n_br分别表示节点和支路的数目；

步骤3.计算每一个节点的效率值