[发明专利]一种电网均衡性评价方法

摘要

本发明公开了一种电网均衡性评价方法，涉及电网规划评估领域。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，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，得到关键节点和关键支路。在此基础上，提出了从电网中节点和支路功能均衡性以及关键节点和关键支路空间均衡性两个角度评价电网均衡性的方法。本发明的优点是：提出了电网均衡性评价方法，该方法能从电网中节点与支路在功能和结构的均衡性角度评价电网的异质性程度，反映电网本身的脆弱程度，对量化评价规划电网的安全性提供了新的途径，具有很好的实用价值。

主权项

一种电网均衡性评价方法，其特征在于，该方法在有N个节点，M条支路的电网中评价电网的均衡性，具体步骤如下：a、计算各节点和各支路的有关指标：a1、计算每个节点的节点距离度d_Li：$d_{Li}=\underset{j\≠i}{\Σ}{d}_{ij}{e}_{ij},(i,j=1,2,3,...,N)$其中，d_ij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；a2、计算每个节点的节点能力度d_Ci：$d_{Ci}=\underset{j\≠i}{\Σ}{c}_{ij}{e}_{ij},(i,j=1,2,3,...,N)$其中，c_ij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；a3、计算每个节点的节点枢纽介数$b_{Hi}^I=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\mathrm{\Σ}}}{n}^i\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\mathrm{\Σ}}M\left(mn\right)},(i=1,2,3,...,N)$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n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；a4、计算每个节点的节点距离介数$b_{Li}^I=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{mn}\left(k\right)d_{mn}\left(k\right)n^i\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{mn}\left(k\right)d_{mn}\left(k\right)},(i=1,2,3,...,N)$其中，d_mn(k)为连接节点m与节点n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；w_k为权重系数；$w_k=\frac{P_{path}^k}{\underset{i=1}{\overset{N_{path}}{\Σ}}{P}_{path}^i},(k=1,2,3,...,N_{path})$其中，为第k条电能传输路径的传输功率；a5、计算每个节点的节点能力介数$b_{Ci}^I=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)c_{mn}\left(k\right)n^i\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)c_{mn}\left(k\right)},(i=1,2,3,...,N)$其中，c_mn(k)为连接节点m与节点n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；a6、计算每条支路的支路枢纽介数$b_{He}^E=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{n}^e\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}n\left(k\right)},(e=1,2,3,...,M)$其中，a7、计算每条支路的支路距离介数$b_{Le}^E=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)d_{mn}\left(k\right)n^e\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)d_{mn}\left(k\right)},(e=1,2,3,...,M)$a8、计算每条支路的支路能力介数$b_{Ce}^E=\frac{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)c_{mn}\left(k\right)n^e\left(k\right)}{\underset{m\∈G,n\∈L;m\≠n}{\Σ}\underset{k=1}{\overset{M\left(mn\right)}{\Σ}}{w}_{mn}\left(k\right)c_{mn}\left(k\right)},(e=1,2,3,...,M)$b、计算各节点的节点重要度NI_i与各支路的支路重要度BI_e：${\mathrm{NI}}_i=(b_{Hi}^I+b_{Li}^I+b_{Ci}^I+d_{Li}+d_{Ci})/5,(i=1,2,3,...,N)$${\mathrm{BI}}_e=(b_{He}^E+b_{Le}^E+b_{Ce}^E)/3,(e=1,2,3,...,M)$其中，均取标幺值，每个指标基准值为该指标所有计算结果中的最大值；c、计算电网均衡性评价指标将电网节点与支路分别按节点重要度和支路重要度从大到小排序，取节点重要度前[0.2N]个节点作为关键节点，形成关键节点集合S＝{v1，v2，…，vs}，其元素数量为s；取支路重要度前[0.2M]个支路作为关键支路，形成关键支路集合T＝{e1，e2，…，et}，其元素数量为t；c1、计算关键节点空间均衡度A_bus：$A_{bus}=\frac{1}{s(s-1)}\underset{vi,vj\∈S}{\Σ}{D}_{vi,vj}^I$     (i,j＝1,2,3,...,s且i≠j)其中，为关键节点vi与关键节点vj之间的空间距离，两个节点之间的空间距离是指连通这两个节点的最少支路数；c2、计算关键支路空间均衡度A_branch：$A_{branch}=\frac{1}{t(t-1)}\underset{ei,ej\∈T}{\Σ}{D}_{ei,ej}^E$    (i,j＝1,2,3,...,t且i≠j)其中，为关键支路ei与关键支路ej之间的空间距离，两条支路之间的空间距离是指连通这两条支路的最少节点数；c3、计算电网结构均衡度F_g：$F_g=\frac{1}{\mathrm{\σ}\left(d_{Li}\right)+\mathrm{\σ}\left(d_{Ci}\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{Hi}^I\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{Li}^I\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{Ci}^I\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{He}^E\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{Le}^E\right)+\mathrm{\σ}\left(b_{Ce}^E\right)}$其中，σ为标准差；d、对关键节点空间均衡度、关键支路空间均衡度和电网结构均衡度3个指标分别进行标幺化，每个指标的基准值均为该指标所有计算结果的最大值；e、采用层次分析法计算关键节点空间均衡度、关键支路空间均衡度和电网结构均衡度3个指标的权重系数，分别为w₁，w₂，w₃；f、计算电网均衡性指标A_g：A_g＝w₁A_bus+w₂A_branch+w₃F_g式中，A_bus、A_branch、F_g均为标幺值，每个指标基准值为该指标所有计算结果中的最大值；g、电网均衡性指标A_g的值越大表示电网均衡性越好。