[发明专利]一种用于挖掘电力网络中脆弱节点和线路的方法

摘要

一种用于挖掘电力网络中脆弱节点和线路的方法，其特征在于，综合考虑电力网络的拓扑特性和电气特性，对电网的脆弱节点和线路进行挖掘，包括以下步骤：建立电力网络模型，建立网络关键度指标，计算拓扑特性关键度指标和电气特性关键度指标，计算综合关键度指标，输出关键度高的脆弱单元，脆弱度指标数值高的即为脆弱单元。本发明方法具有较高的效率，简单方便易实现，使得电力网络能量的传输过程得以量化，挖掘电力网络中脆弱单元对连锁故障的应急防控意义重大。

主权项

1.一种用于挖掘电力网络中脆弱节点和线路的方法，其特征在于，综合考虑电力网络的拓扑特性和电气特性，对电网的脆弱节点和线路进行挖掘，包括以下步骤：步骤1，建立电力网络模型，用加权邻接矩阵W描述电力网络为：式中ωij为边i‑j的电纳，N表示电网中的负荷节点集；步骤2，建立网络关键度指标，使用边介数表征线路在电力网络中的重要度指标，以支路的电纳作为线路的权重，将节点间的联接距离转化为电气距离；用线路介数对节点作为支撑，通过节点的加权度和所有邻居线路的线路介数的调和形式共同决定节点的重要度；步骤3，计算拓扑特性关键度指标和电气特性关键度指标，其中，计算线路的拓扑特性关键度指标和电气特性关键度包括以下步骤：步骤3.1.1，将节点分成负荷节点和发电节点两类；步骤3.1.2，计算线路的拓扑权重λij，定义拓扑权重λij在数值上等于线路i‑j的边介数Bij，其中，ij表示负荷节点对，δjk(lij)和δjk分别表示经过线路lij的最短路径数目和所有最短路径数目；步骤3.1.3，根据发电‑负荷节点对最大承载负荷能力求线路的电气特性权重其中，Y_ij表示线路i‑j的自电纳；表示负荷节点i和负荷节点j分别到发电节点g和g′的阻抗矩阵最短路径的最小值，再通过式(4)转换成的电纳,Z^i‑g表示负荷节点i到发电节点g的总阻抗；P_i表示节点的承载负荷能力，表示为负荷节点i与发电节点g之间的最大承载负荷能力；表示为负荷节点j与发电节点g′之间的最大承载负荷能力，其具体表达式如下：步骤3.1.4，求出各线路i‑j的关键度ij表示负荷节点对，λ_ij表示拓扑权重，表示电气特性权重；计算节点的拓扑特性关键度指标和电气特性关键度包括以下步骤：步骤3.2.1，将节点分成负荷节点和发电节点两类；步骤3.2.2，求得节点i基准度D_i是节点i的度数，<k>是整个电力网络的平均度数；求得节点i所有邻居线路i‑j的边介数，其中j∈Γ(i)，再求得线路支撑节点的拓扑权重λ_i；λ_i表示由节点i所有邻居线路i‑j的边介数支撑节点i基准度的关键程度，其中j∈Γ(i)，具体公式如下：步骤3.2.3，根据发电‑负荷节点对最大承载负荷能力求节点的电气特性权重WiG，其中，是通过dijkstra最短路算法求得每一对发电‑负荷节点对的最小阻抗组合路径，通过式(9)再转换成的电纳；表示“发电‑负荷”节点对i‑g之间的最小阻抗路径的总阻抗；表示为负荷节点i与发电节点g最大承载负荷能力；步骤3.2.4：求出各节点的关键度其中，λi为拓扑权重，WiG表示电气特性权重；步骤4，计算综合关键度指标；根据线路的关键度计算线路影响矩阵元素d_ij，并将其定义为线路脆弱度指标根据节点的关键度求线路影响矩阵元素d_i，并将其定义为节点脆弱度指标步骤5，依据节点或线路的脆弱性指标，将脆弱度指标降序排序，认为脆弱度指标降序排序前10名的单元为脆弱单元，输出关键度高的脆弱单元。