基于负荷介数和电气欧拉距离的电网关键环节辨识

为有效辨识电网关键环节,预防连锁故障,本文提出负荷介数和电气欧拉距离作为关键节点和线路的辨识依据。首先考虑电网中节点和线路的差异性提出负荷介数;然后结合线路介数和最大传输功率提出电气欧拉距离。该方法考虑线节点全局重要度、线路加权介数、线路度平均值以及最大传输功率对电网潮流分布的影响,将电网作为有向加权网络处理,计及电网节点度分布的差异性和线路功率传输约束,符合电力系统实际应用。通过IEEE 39节点系统的仿真计算和已有方法的对比,验证了本文所提方法的有效性。     

输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

根据输电线路在电网发电负荷节点对间的功率传输中被利用的程度,同时考虑发电容量和负荷水平的影响,提出输电线路的潮流介数指标,并以此作为辨识关键输电线路的判据。该判据能够适应电网不同运行方式下潮流分布的特点,量化了输电线路在全网功率传输中的作用和贡献,其物理背景更加符合电力系统实际。甘肃电网的实际算例表明,电网中输电线路的潮流介数具有显著的异质性特点,少数的几条输电线路在电网的功率交换中起到关键作用;基于潮流介数的相继故障方式下的负荷损失明显高于已有电气介数指标和随机故障方式;以潮流介数指标识别出的关键输电线路以及电网不同运行方式对潮流介数的影响结果,非常符合甘肃电网的实际运行特点;从而证明了利用潮流介数辨识关键输电线路的有效性。     

基于潮流介数的电力系统关键线路辨识

提出线路潮流介数并将其应用于电力系统关键线路的辨识。该方法基于系统当前运行方式和潮流分布,克服了以往(加权)介数指标假设节点间功率按最短路径传输和忽略线路潮流具有方向性的弊端,能有效反映和量化线路在发电机到负荷功率传输中发挥的作用,同时考虑了发电机和负荷间最大可用传输功率对线路关键性的影响,其物理背景更加符合电力系统实际。同时,在反映关键线路故障对电力系统状态造成影响方面,提出采用层次分析法分析关键线路故障对系统线路过负荷、节点电压越限和暂态稳定性等方面造成的综合影响,验证利用潮流介数指标辨识出关键线路的相对重要程度。CEPRI 36节点数据和甘肃电网实际运行数据的仿真结果表明,所提关键线路辨识方法能够更好地反映线路在整个电网中的重要程度,验证了潮流介数在电力系统关键线路识别中的正确性和有效性。     

基于综合介数与电网传输效率的关键线路辨识

为有效辨识出电网中关键线路,提出了基于综合介数指标与电网传输效率的关键线路辨识方法。首先,在潮流介数与电网潮流分布的基础上,综合考虑了线路的功率传输裕度与故障后的潮流转移,科学量化了关键线路在电网结构与运行中的重要性与脆弱性,其物理背景更符合电力系统实际。其次,为有效验证综合介数指标所辨识出关键线路的有效性,结合网络传输效率与电网潮流的方向性,提出了电网传输效率指标。通过IEEE-39节点标准测试系统的仿真结果表明,综合介数指标能更有效的辨识出电网中的关键线路。     

计及无功潮流影响的传输介数概念及其电网关键线路辨识研究

在潮流介数的基础上,考虑了线路在传输无功潮流方面的作用,提出线路传输介数并将其用于辨识电网关键线路。由于充足的无功支持是电压稳定性的基础,将无功传输的作用纳入到关键线路辨识方法中后,传输介数能准确地辨识出影响系统电压稳定性的重要线路。关键线路的连续故障会导致有功和无功传输通道的破坏,需要切除部分负荷以维持系统频率和电压稳定,故采用基于最优潮流的失负荷量作为故障线路重要性的评价指标,以验证具有高传输介数的线路在电网运行中承担关键作用。IEEE39和IEEE118节点系统算例表明,传输介数能够辨识出系统中影响节点电压稳定水平的重要线路,其辨识效果优于潮流介数,基于传输介数的电网关键线路辨识方法具有合理性和有效性。     

基于综合介数的电网脆弱线路辨识

基于电网运行状态、网络拓扑结构,综合考虑可对线路脆弱性产生影响的继电保护、节点电压偏移、线路地理位置等因素,提出了能更加准确识别电网脆弱线路的综合介数方法。其中,电网运行状态由发电端和负荷端的功率输送、实时潮流及潮流裕度来监测,网络拓扑结构则通过能对线路产生作用的发电机数量及可从线路吸收功率的负荷个数并结合线路介数来分析。以IEEE39节点系统为研究对象,在得出脆弱线路排序之后,使用三种常用的连锁攻击方式进行仿真测试,通过功率传输能力的变化情况来检验分析所提综合介数的有效性。测试结果表明,所提出的综合介数方法能较好地识别脆弱线路。     

基于电气介数的复杂电网脆弱线路辨识

提出了基于直流潮流计算的电气介数和新的网络效能指标,来辨识复杂电网中的脆弱线路。该电气介数克服了电抗加权拓扑介数假设"发电-负荷"节点间潮流沿最短路径或最有效路径传播的缺点,且考虑了发电容量和负荷容量及其分布的影响。引入了考虑电气距离和容量分布的网络效能指标来表征故障后的网络效能。由IEEE39节点和IEEE118节点的数值仿真可知,高电气介数线路通常属于长程连接,处于重要的输电通道上,对这些线路的蓄意攻击,电网效能迅速下降,证实了电气介数能辨识复杂电网中的脆弱线路。     

基于改进PageRank算法的电网关键节点辨识方法

考虑电网和互联网具有相似的复杂网络特性,该文提出一种基于改进PageRank算法的大电网关键节点辨识方法。首先,以电网拓扑和潮流方向为基础,构建原始电网Google矩阵;然后,考虑节点类型在负荷供电和功率传输中的不同贡献,对原始Google矩阵进行修正以得到衍生矩阵;最后,考虑节点失效对系统功率波动和电压偏移的影响,融入电网安全因素,基于PageRank算法对节点重要度进行排序,辨识出影响负荷供电和系统安全的关键节点。以IEEE 39节点系统为例进行仿真,通过模拟对节点的蓄意攻击,并与其他方法进行比较,验证了所提方法的有效性。     

基于裕度介数和转移裕度熵的电网关键薄弱线路识别方法

为快速而准确地识别电网中显性和隐性的关键脆弱环节,本文根据线路在功率传输中的网络结构位置和实时运行中承担的故障线路潮流转移作用,综合考虑线路静态裕度和动态转移裕度,提出了基于加权潮流裕度介数和动态潮流转移综合熵的关键薄弱线路识别方法,给出了评估线路关键性和薄弱性的评估指标。相对于已有的关键线路识别方法,本文所提出的模型和评估方法区分线路的关键性和薄弱性,不仅能识别输电线路电网拓扑结构的静态显性关键薄弱性,而且能发现故障线路移除后潮流转移引起的动态隐性关键薄弱环节。通过IEEE-30节点仿真结果表明,该方法能有效识别电网中的关键且薄弱线路。     

计及可靠性理论的电力系统脆弱线路评估

提出计及可靠性理论的线路改进脆弱性评估指标及方法,以识别电力系统脆弱环节从而确保安全运行与风险控制。首先,在传统电气介数基础上考虑发电节点出力与线路传输容量的影响,进而引出线路潮流介数。其次,结合电网可靠性理论,提出了线路可靠性权重并将其融入潮流介数,构建了线路改进脆弱性指标,从系统的风险累积、拓扑失效率和潮流承载能力来综合辨识脆弱环节。然后,利用输电水平参数来验证改进指标甄别结果的精准度。最后,IEEE 24节点系统的实验结果表明:对高数值改进指标线路的连续攻击将使系统输电水平骤降,体现其在电网中核心地位。     

基于功率介数的电网关键环节辨识

综合功率输送关系、电网拓扑结构和系统运行状态,提出了功率介数的概念。根据网络连通性及功率输送分配关系,分别定义了线路功率介数和节点功率介数。通过关键线路断线或过负荷的连锁攻击进行有效性校验。以IEEE 39节点系统作为测试算例,计算线路的功率介数和节点功率介数并进行排序,按照排序结果对这些元件进行攻击,验证了这些高功率介数元件确为网络中的脆弱环节。分别以网络效能函数和潮流熵进行静态攻击稳定性校验,校验结果表明电气元件的功率介数越高对电网运行的影响就越大。     

基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法

提出了扩展的具有变量范围约束的交流潮流模型及其求解方法，可以考虑对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束。在此基础上提出了基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法，不仅满足节点功率平衡方程，而且满足对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束，可以更准确地分析电网对负荷变化的适应性及供电能力，找出制约电网供电能力的原因。给出了计算实例。     

基于容量介数指标的电网脆弱线路识别

提出关于线路容量的介数指标和网络效能指标,来识别电网脆弱线路,进而研究大电网发生连锁故障的传播机理。该方法不仅强调了电网拓扑结构对连锁故障传播的影响,还考虑传输线路的容量和网络效能指标,弥补了拓扑介数指标只考虑电网结构,没有结合电气参数的不足,因此能更好地揭示电网的脆弱环节。通过对IEEE39节点系统计算并与以往研究成果进行对比。研究表明电网中负荷较重且处在重要传输通道上的线路较脆弱,如果这些线路受到攻击很可能引起大停电事故。     

计及灵敏度因子的加权电气介数在电网脆弱性线路识别中的应用

基于复杂网络理论,通过引入“发电机-负荷”节点对之间的灵敏度因子,重新定义了计及灵敏度因子的加权电气介数,用于电网的脆弱性线路识别。通过修正发电机、负荷节点在加权电气介数计算过程中的权重值来强化“发电机-负荷”节点对之间的潮流指向性。以IEEE　9节点系统和IEEE　39节点系统作为测试算例,求解各线路的加权电气介数值并以此对脆弱线路进行排序,对排序靠前的脆弱线路分别进行N-1小干扰稳定性校验和静态攻击稳定性校验,校验结果验证了所提方法的正确性。     

电气介数及其在电力系统关键线路识别中的应用

提出线路的电气介数并将其用于电力系统关键线路识别。该方法基于电路方程,克服了加权介数模型假设母线间潮流只沿最短路径流动的不足,能有效反映各"发电–负荷"节点对对线路的真实利用情况,其物理背景更符合电力系统特点且可考虑不同发电容量及负荷水平的影响。同时提出系统最大传输能力指标,其变化量同已有指标相结合能更全面地反映系统的故障程度。对IEEE-39系统和西北网的计算表明,高电气介数线路往往属于电网的长程连接,具有关键性地位,且电力系统在针对这些线路的攻击下更为脆弱。对蓄意攻击下系统连锁故障过程的追踪也显示最大传输能力指标的必要性,证明该模型比已有模型更为合理有效。     

计及网络传导能力与抗干扰能力的节点综合脆弱评估模型

网络元件受扰动后所表现出的脆弱程度是自身抗干扰能力与网络传导能力的综合表现。从元件间关联性出发,在熵权度数的基础上,考虑系统潮流分布情况和全局功率传输特性,构建以线路潮流与电气介数乘积为边权的改进熵权度数。同时结合节点负荷水平,提出网络传导能力模型,由此定义节点的网络重要性;根据系统安全裕度和元件关联作用,提出考虑线路过负荷以及节点失压危险的元件抗干扰能力模型,由此定义节点的故障风险性。采用综合脆弱评估模型对计及网络传导能力与抗干扰能力的节点脆弱性进行仿真计算,结果表明:所提模型在辨识元件脆弱时精准度更高,能更有效地反映系统节点在网络中的重要程度与抗扰程度,验证了模型的合理性和有效性。     

基于改进功率介数的电网风险评估

针对国务院599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》以及《中国南方电网有限责任公司电力事故(事件)调查规程》中强调电网发生事故后对用户侧产生的影响,提出考虑发电机和负荷的社会属性的改进功率介数。利用改进功率介数衡量线路和节点的重要度,并将改进功率介数引入到电网故障后果指标,克服传统风险评估方法对发电机和负荷社会属性及潮流流动影响考虑不足的缺陷。故障后果指标选取了考虑电网一次系统权重和二次系统权重的网络效率、电网的加权潮流熵、电压偏移严重程度以及负荷损失严重程度。针对上述故障后果指标,提出采用直觉模糊层次分析法,同时考虑决策过程中隶属度、非隶属度、犹豫度三方面信息,更为客观地评价电网故障后果的严重度。采用非序贯蒙特卡洛法计算故障概率,最终得到电网故障风险。算例结果表明,所提出的基于改进功率介数的电网风险评估方法可以在强调负荷社会属性的情况下更好评价电网风险。     

基于结构和概率重要度的系统关键线路辨识

确定电力系统中的关键输电线路能有效提高系统稳定性,为此提出线路综合重要度指标。该方法仅利用系统基本参数,克服以往介数指标的计算需要系统当前运行方式和潮流分布的弊端。该指标从系统结构和概率两方面辨识系统的关键线路。根据功率分布理论提出输电线路功率分布介数,作为系统结构重要度指标,其考虑了与发电机和负荷直连节点的线路权重,能反映输电线路在各个发电-负荷对间功率传输中被利用程度。结合线路故障率风险指标提出支路综合重要度指标。根据IEEE　39节点标准算例进行仿真分析,利用得出的数据和用其他判据得出的数据进行比较,验证所提方法的有效性。     

基于有功潮流介数的电网关键线路辨识

关键线路辨识是电力系统运行风险控制的重要环节。为提高辨识准确性,提出了基于有功潮流介数指标进行关键线路辨识的方法。该方法在传统电气介数指标基础上,结合电网实际潮流分布与线路输电容量的影响,物理背景更加符合电力系统实际。同时,提出了系统输电效率指标,利用关键线路连锁故障下的系统输电效率变化进行有效性校验;并分析了分布式电源的接入对电网关键线路辨识的影响。IEEE 39节点系统算例表明:少数有功潮流介数较高的线路在电网的功率传输中起着至关重要的作用,针对这些线路的连续攻击可导致潮流传输水平急剧下降,从而证明了利用有功潮流介数进行电网关键线路辨识的有效性。分布式电源接入(distributed generation,DG)的算例表明:DG的接入改善了局部电能供求关系,与之相关的重要联络线路的关键作用会减弱,关键线路辨识的结果会受到系统运行方式变化的影响。     

基于负荷转移系数的电气介数在电网结构脆弱性评估方法中的应用*

电网的脆弱性问题,作为电网安全问题的深入和扩展,具有重大的研究价值。基于负荷转移系数的电气介数计算方法,考虑"发电机-负荷"节点注入功率对线路潮流的影响,提出了反映当前运行方式下网架参数和运行参数的结构脆弱性评估模型及指标。该模型考虑了无功功率对支路电流的影响,以实际输出的功率作为负荷转移系数的权重,使评估结果更加精确。最后以IEEE 39节点系统为测试算例,求解各节点的结构脆弱性指标并进行排序,对排序靠前的节点分别采用随机攻击和蓄意攻击的连锁连锁故障方式,通过分析在遭受攻击后系统最大连通域的变化,验证了所提评估模型的有效性与优越性。