一種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，涉及電力系統領域。
【背景技術】
[0002] 近些年世界范圍內發生的多次大規模停電事故引起了越來越多的關注。這些事故 的發生為大停電預防和電力系統的安全運行敲響了警鐘。分析表明，大停電的發生大多是 由于一個或幾個正在運行元件的故障引起大范圍的潮流轉移，導致部分線路過載跳閘，進 而引發連鎖故障，最終導致系統奔潰。實際上，在潮流轉移初期，其中極少數起關鍵作用的 線路對事故的發生起著更主要的作用。電力系統是一個復雜的非線性系統，如何在系統受 到擾動后及時的發現這些關鍵線路，具有重要的應用研究價值。
[0003] 復雜網絡作為分析大規模互聯網絡的理論同樣正在應用于電力系統。基于傳統的 復雜網絡理論，利用節點和之路的介數作為判斷節點和之路關鍵性的依據認為高介數節點 和線路即為電網中的脆弱環節。但這里都假設節點間功率只按最短電氣路徑傳輸，忽略了 功率傳輸中其他路徑的作用，即與電力系統潮流傳輸的物理特點不相符。為了更加科學、合 理地顯示關鍵線路在電網中的關鍵作用，需要將各種影響線路安全運行的因素考慮進去。 評估指標中應包括輸電線路在各發電負荷節點對間功率傳輸中的貢獻度，不同發電負荷節 點輸電容量的限制，還要考慮。因此，為避免電力系統發生大停電事故的發生，必須建立更 準確、全面的電力系統線路運行風險評估體系，及時對關鍵線路采取有效措施，保證系統更 加安全穩定的運行。
【發明內容】
[0004] 為了克服以往各種關鍵線路辨識評估體系中的不足，本發明提出了一種基于有功 潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，充分考慮了各發電負荷節點對間功率傳輸中的貢獻 度、不同發電負荷節點輸電容量的限制、以及各輸電線路傳輸極限的因素；能夠更加及時準 確的判斷系統中的關鍵線路，保障系統的穩定運行。
[0005] 本發明所采用的技術方案是：
[0006] -種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，
[0007] 步驟1 :對給定電網拓撲結構進行分析化簡，分別在各發電機節點、負荷節點與參 考節點間加入單位注入電流源，得到由其引起的各支路電流；
[0008] 步驟2 :根據各發電機節點、負荷節點對容量大小，當前電網運行潮流及各支路有 功潮流運行極限，計算評估體系中各評估指標；包括電氣介數指標K 1,、有功潮流系數指標 δ i_j、有功潮流介數指標FiP
[0009] 步驟3 :根據設定的指標等級，對電網各線路進行運行可靠性評估。
[0010] 所述電氣介數指標Ku在標準介數的基礎上，又綜合考慮了各發電機-負荷節點對 的權重、各發電機-負荷節點對的潮流方向性影響；使得一條線路上來自不同發電機-負荷 節點對的潮流會存在相互疊加抵消的現象，簡單的以線路被不同發電機-負荷節點對通過 的次數，來衡量其重要性是不符合系統運行的物理實際的；K1,值越大，說明該線路在網絡 中能量傳輸過程中承擔著越重要的作用，即結構上的重要性越大。
[0011] 所述有功潮流系數指標S U直觀顯示了電網在當前運行狀態下線路（i，j)的使用 情況，其值越大，說明該條線路負載越重；在一個確定的電網運行方式下，一條線路的電氣 介數部分是固定的，此時若線路潮流越大，并且越接近線路的傳輸極限，說明這條線路在電 網中承擔的作用就越大；如下圖所示，線路1的電氣介數與潮流介數均為最小，因此，在網 絡中承擔的作用也應最小，被認為是非重要線路；線路2與線路3雖然電氣介數相同，但是 線路3的潮流系數為0. 8,接近線路有功潮流飽和，若潮流繼續增加，就有超越線路傳輸極 限危險；相比線路3,線路2的潮流系數為0. 5,還有很大裕量；因此這里認為線路3在電網 中的作用要高于線路2 ;如說明書附圖4中示出多條線路的電氣介數與潮流介數關系圖。
[0012] 所述有功潮流介數指標F1,綜合了電氣介數指標K U和有功潮流系數指標δ U，更 加準確、全面的反映了關鍵線路的重要程度，Fu值越大，說明相應線路（i，j)在系統中承擔 的作用越大。
[0013] -種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，包括以下步驟：
[0014] 步驟1 :對給定電網拓撲結構進行分析化簡，分別在各發電機節點、負荷節點與參 考節點間加入單位注入電流源，得到由其引起的各支路電流Mm，η)山七，η)為在發電 機-負荷節點對（m, η)間注入單位電流源后流過線路ij的電流。
[0015] 步驟2 :根據各發電機節點、負荷節點對容量大小，當前電網運行潮流及各支路有 功潮流運行極限計算所述評估體系中各評估指標；包括電氣介數指標、有功潮流系數指標 及有功潮流介數指標。
[0016] 其中，電氣介數指標
它在標準介數的基礎上又綜 合考慮了各發電機-負荷節點對的權重、各發電機-負荷節點對的潮流方向性影響；這使得 一條線路上來自不同發電機一負荷節點對的潮流會存在相互疊加抵消的現象，簡單的以線 路被不同發電機-負荷節點對通過的次數來衡量其重要性是不符合系統運行的物理實際 的；K u值越大，說明該線路在網絡中能量傳輸過程中承擔著越重要的作用，即結構上的重 要性越大；
[0017] 有功潮流系數指標
Pu為線路（i，j)的實際有功功率，P 為線路 (i，j)的有功功率傳輸極限；S u直觀顯示了電網在當前運行狀態下線路（i，j)的使用情 況，其值越大，說明該條線路負載越重；在一個確定的電網運行方式下，一條線路的電氣介 數部分是固定的，此時若線路潮流越大，并且越接近線路的傳輸極限，說明這條線路在電網 中承擔的作用就越大；
[0018] 有功潮流介數指標Fu= δ ，有功潮流介數指標Fu綜合了電氣介數指標和有 功潮流系數指標，更加準確、全面的反映了關鍵線路的重要程度；F u值越大，說明相應線路 (i，j)在系統中承擔的作用越大，一旦其出現問題，系統受到的擾動必然很大，從而系統運 行的穩定性也會受到很大的影響。
[0019] 步驟3 :根據設定的指標等級，對電網各線路進行運行可靠性評估。
[0020] 本發明一種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，不僅考慮了線路在電網 中的結構重要性與不同發電-負荷節點對在線路上功率傳輸的疊加作用，還結合輸電線路 運行狀態與傳輸容量的限制，利用電氣介數指標與潮流介數指標的結合，量化了電力系統 中各條線路在電網中的重要程度。同時，利用系統輸電效率指標來驗證關鍵線路辨識結果 證明了高有功潮流介數線路在系統中的關鍵地位。該方法充分體現了輸電線路在電網各發 電負荷節點對間功率傳輸中被利用的程度，利用更加合理、準確的關鍵線路辨識指標來評 估系統中的關鍵線路。建立更加可靠的系統運行可靠性評估體系，為運行人員進行系統風 險控制。
【附圖說明】
[0021] 圖1示出本發明提出的電網關鍵線路辨識流程示意圖。
[0022] 圖2示出IEEE-39節點系統圖。
[0023] 圖3示出系統受攻擊后輸電效率變化圖。
[0024] 圖4中示出多條線路的電氣介數與潮流介數關系圖。
【具體實施方式】
[0025] -種基于有功潮流介數的電網關鍵線路辨識方法，包