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。     

基于复杂网络重叠社区电网节点重要度研究

随着电力网架的不断增大和复杂网络特性的发展,传统的分区方法难以满足大网络分析,而电力系统关键节点的识别研究,有助于对系统的安全稳定进行监测和控制。基于此,结合电网的重叠社区结构和系统运行特性,考虑线路的电抗值,提出了一种新的电网节点重要度评估指标模型,并利用IEEE 118节点系统进行计算验证,结果表明该模型具有一定的实用价值。     

基于效用风险熵的复杂电网连锁故障脆弱性辨识

研究了基于效用风险熵理论的复杂电网连锁故障脆弱性评估模型和算法实现问题。首先,结合支路断开后的潮流转移特性和潮流分布特性建立支路脆弱度评估模型,计及支路退出运行给系统带来的影响;其次,建立节点脆弱度传递模型,克服目前社会网络类指标和系统科学类指标存在的不足;最后,以元件脆弱性评估结果为基础,辨识电网组织结构面临的风险不确定性。通过IEEE 39节点系统仿真验证了所述方法的合理性和有效性。     

基于复杂网络与运行因素的电网薄弱点辨识方法

针对电网薄弱点辨识方法中存在未计及节点局部和整体特性、节点间功率传输的相互影响和对节点电压约束考虑不足的问题,提出一种基于复杂网络与运行因素的薄弱点辨识方法。通过考虑电力系统的拓扑、线路参数、潮流特性和运行参数等因素,建立了基于拉普拉斯矩阵谱半径的节点重要度指标、节点介数指标和电压越限指标。然后,采用组合赋权法对复杂网络指标和运行指标进行权重分配,得到辨识电网薄弱点的组合指标。最后,利用IEEE30和IEEE118节点系统验证所提方法的可行性和合理性。结果表明该方法辨识结果比现有方法更准确、合理,对电力系统的影响更大。     

一种综合潮流追踪和链接分析的电力系统关键节点识别方法

将一种基于链接分析的思路应用于电力系统安全评估,结合潮流追踪技术提出一种考虑系统运行状态的关键节点识别方法。基于潮流追踪结果定义了系统节点链接强度以及负荷重要性评价的新指标,并利用系统链接强度同时考虑系统实际潮流方向建立了电网的加权有向图。借鉴基于链接分析的PageRank算法思路,建立了基于电网加权有向图链接强度的节点重要度计算评价模型,实现了关键节点的有效识别。所提出的识别方法可基于系统当前实际网络结构和潮流分布,从电网全局能量传输的角度,识别出对系统安全运行起关键作用的重要节点。利用IEEE39节点系统作为算例对所提出的关键节点识别方法进行了验证,并通过与已有的关键节点识别方法进行比较,表明该方法所得到辨识结果更加符合电力系统的运行实际。     

基于厂站-设备两级电力信息耦合模型的信息设备重要性评估

电力监控系统不仅会受到电力网一次设备的影响,还会面对信息层面网络攻击的威胁,因此评估通信设备的重要性对网络安全及大电网的安全稳定运行尤为重要。针对一般电网的电力监控系统与电力网高度耦合的特点,建立了基于厂站-设备两级的信息网与电力网耦合模型：第一级是由发电厂、变电站、调度中心组合而成的厂站级相依网络,第二级是由通信设备与电力设备组合而成的设备级复杂网络;构建了两级耦合网络的通信节点重要度指标和信息网络脆弱性指标;以山东省济南市某小型电网的电力监控系统为例,计算其网络指标,验证了该方法的有效性。该文对信息网络的风险评估具有指导意义。     

改进粒子群优化算法及其在电网无功分区中的应用

提出一种改进粒子群优化算法并将其应用于电网无功分区,以复杂网络社团结构理论为基础,建立以电气距离为权重的电力系统加权网络模型,以模块度为标准量化地评价无功分区的划分质量。改进粒子群优化算法采用了新的粒子编码方式与位置更新方式,提高了以模块度为目标函数的启发式算法的收敛速度并减少了存储空间。通过改进粒子群优化算法得到的无功网络具有较强的区域解耦特性,分区内部电气联系紧密,区域之间联系稀疏,无功分区结构合理。该算法在IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统及大型电网的应用结果表明了该算法的合理性及有效性。     

相依网络理论下电力通信网节点重要度评价

智能电网中电力系统与通信系统的紧密结合,使得电力通信网络在双网相依系统中愈加重要。通信网络中节点发生故障,尤其是高重要度节点,不仅会影响自身网络系统还会影响与其相依的网络,导致连锁故障的发生。因此,对智能电网中电力通信网络节点重要性进行评价具有重要意义。将电力物理-信息相依网络中单侧网络提取出来,以链路已用率和电力线阻抗值作为边权参数建立有权网络模型。根据有权网络节点重要度评价方法,分别对两子网进行分析。然后根据电力网依存于信息通信网的依存边矩阵,计算相依网络中电力通信网络节点的重要度指标,找出重要度大的节点。以IEEE30节点系统为例进行了仿真实验,证明了该方法指标的可行性和实用性。     

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。     

基于反熵-AHP二次规划组合赋权法的电网节点综合脆弱性评估

针对电网脆弱节点辨识存在的评估指标片面、不同评价方法偏差较大的问题,从系统固有拓扑结构、电网当前安全运行水平以及预想故障冲击影响三方面出发,构建电网脆弱性节点评估指标体系。该体系基于系统对脆弱度的需求层次,衍生出改进节点韧性度、节点电气介数、节点能量裕度、改进潮流分布熵及最小失负荷百分比等相关指标,综合考虑电网结构抗毁性、节点抗干扰能力、节点退出运行后系统潮流分布及系统自我调节后仍无法避免负荷削减时的状况。提出基于反熵-AHP二次规划组合赋权法的综合评估模型对节点脆弱度进行评估。IEEE39节点系统算例证明了所提指标体系与评价方法的合理性和有效性。     

基于动态阻抗的源–网–荷耦合特性分析方法

基于非线性动态系统理论,定义了电力系统节点动态阻抗矩阵及节点被动波动、节点主动波动和网络波动3个指标,进而提出了一种基于动态阻抗的源–网–荷耦合特性分析方法,可定量研究电力系统中源–网–荷各组成部分之间的动态耦合关系及其变化规律和主导影响因素。节点被动波动指标揭示了某节点或区域易受其他节点或区域影响的程度,节点主动波动指标描述了某节点或区域易对其他节点或区域产生影响的程度,两者综合反映了节点或区域与整个网络间的电气耦合联系,分别体现了自稳性和致稳性,并与整个系统的潮流分布和源–网–荷的电气耦合联系特性息息相关。通过IEEE39节点和某省电网实际系统仿真检验了该文方法的正确性和指标的有效性。     

电力系统地区电网模型拼接中的灵敏度潮流调整

在地区电网模型拼接过程中,由于边界联络线处的电量和内网并不匹配,各分块模型不能直接拼接。针对该问题,采用基于节点间电气距离的灵敏度校正方法进行边界潮流调整。该方法以有功潮流方程中有功功率相对电压相角变化率的倒数来度量节点间的电气距离,选取与边界节点电气距离较小的节点作为可调节节点,利用灵敏度校正方法交替进行迭代,可使偏差逐渐减小到要求的精度内。该方法仅选取部分对边界节点影响较大的节点作为可调节节点,并不会增加迭代计算的次数,还能够减小工作量。应用IEEE39节点系统验证了该算法的有效性。     

基于节点流量重要度的电网关键节点辨识

当电力系统发生大规模连锁故障的时候,电网中的某些关键节点可能会对故障的扩大起着推动的作用。为了提高关键节点辨识的准确性以及更好地预防大规模连锁故障的发生,本文提出了基于节点流量重要度的电网关键节点辨识方法。该方法通过定义节点传输贡献度指标和节点传输效率,然后基于电网节点潮流传输贡献重要度矩阵,计算各节点的节点流量重要度并进行比较。最后,通过对IEEE 39节点系统和南方某区域电网进行仿真,所得仿真结果表明本文所提方法计算的指标可以定量表征某个节点在潮流传输及其在电网拓扑结构中的重要度,可以有效、准确地辨识出电网中的关键节点,判断它们在交直流电网自组织临界演化过程中的作用,对预防系统向连锁故障临界状态演化有着重要的意义。     

基于图分割的潮流计算中的节点优化编号

随着社会的发展,电网的拓扑结构变得越来越复杂,电力系统潮流计算的维数也越来越大,适当的节点优化编号能够有效地加速电力系统的潮流计算。电力网络作为一种无标度的网络,可以抽象成图来表示各个节点之间的拓扑关系,为了解决电力系统潮流计算中的节点优化编号问题,提出了基于图分割算法中的多层次嵌套排序算法进行节点优化编号的方法,大幅提高了节电优化编号的速度,能够有效地加速大规模系统的潮流计算,并以IEEE14节点算例为例,介绍了所提方法的流程。算例结果验证了该算法无论是在速度上还是在内存占用均优于传统方法,能够更有效地满足大规模电网潮流计算的需求。     

电网分区的主动半监督探测方法

分区可以降低电网运行监控和计算分析的复杂度,在实际中得到广泛应用。考虑电力网络演化发展的局域性以及电力系统电压无功的局部性,提出了一种标签节点主动标记的半监督电网分区探测方法:依据电网分区核心节点具有相对较高的连接稠密度且与其他高连接稠密度节点间的距离相对较远的特性,筛选核心节点标记分区标签;依据分区对节点的吸引度,扩散传播分区标签,探测分区组成。为了评价电网分区结果的优劣,借鉴聚类有效性评价的思路,结合电力网络的自身特性,重新定义了silhouettes指标。IEEE 39节点系统算例和某实际电网算例验证了所提方法的有效性和实用性。所提方法可用于电压无功控制、输电断面识别等。     

基于熵理论的电力系统最优潮流均衡度分析

现代电力系统呈现出多种复杂特性,加之新形势下电网互动运行成为热点,如何提高系统在众多复杂运行特性中的安全运行水平成为研究的重点和难点。针对此问题,提出基于熵理论的电力系统潮流均衡度分析方法,通过研究潮流变化特性,探索提高系统安全运行水平的新方法。首先,从负荷变化对系统潮流变化的影响机理出发,建立基于信息熵的潮流转移熵指标,描述系统支路潮流变化的均衡程度。进一步以潮流转移熵为目标函数建立电力系统最优潮流均衡度模型,优化系统运行方式,提高系统安全负荷裕度。在IEEE 300节点系统下设置常规运行方式及源荷互动运行方式,通过算例分析验证了所述潮流转移熵指标及所建立最优潮流均衡度模型的有效性。算例同时表明,所述方法与直接以负荷裕度为目标的优化方法相比速度大为提高,为电力系统日内及日前发电计划的优化调整提供了参考。     

闭环配电网中最优断点集的确定方法

在智能电网以及闭环运行的复杂电网中,本文以最优断点集确定复杂电网继电保护整定的起点。而且最小断点集求取往往会出现多组同基解,本文基于阻抗矩阵元素网络等值后的节点电气耦合路径分析,提出一种多组同基最小断点集选取的方法。此方法应用电气耦合路径分析,依两点型等值网络等效阻抗作为重要节点选择判据,把电力系统网络等效为一个三节点等值网络,然后以各组同基MBPS的断点所属节点的电气耦合指标之和为参数,作为最优MBPS的选取依据。实例证明此种方法可以有效选取最优的最小断点集。     

基于改进节点重要度贡献矩阵的电网关键节点识别

电网中少数关键节点的故障可能会引发连锁故障,从而对电网的安全稳定运行造成巨大影响。因此,识别出电力系统的关键节点并进行重点保护对预防重大停电事故具有重要意义。在此背景下,该文提出了基于改进节点重要度贡献矩阵的电网关键节点的识别方法。首先,基于功率转移分布因子(power transfer distribution factors,PTDF)定义改进的电气距离,在此基础上提出了反映节点间连通性的节点效率指标;接着,为了更好地体现节点的局部和全局重要性,对节点重要度贡献矩阵进行改进,并提出基于改进节点重要度贡献矩阵的节点重要度评估方法;然后,为了比较不同关键节点识别方法的优劣,提出并定义了网络可供电能力和网络效能指标;最后,基于新英格兰10机39节点系统,通过模拟对关键节点的攻击以及与其他方法的比较,验证所提出的关键节点识别方法的有效性和正确性。     

基于重要度评价矩阵的电网关键节点辨识

电网中存在某些脆弱环节对系统连锁故障有重要影响,如何有效识别这些脆弱环节是目前的一个重要研究内容。以IEEE 39节点系统作为测试算例,在直流潮流优化模型下,研究了电网部分节点移除对电力系统连锁故障的影响,采用了最大供电区域指标校验节点损失代价。并基于复杂网络特征参数及电网物理特性,定义了电网节点重要度矩阵,构造了一种电网关键节点辨识模型。该模型综合考虑节点及其相邻节点度值、节点效能值和线路的电抗值来表征电网节点重要度。仿真结果表明,电网的高度数节点不一定是引起连锁故障的关键节点,节点在整个网络中的效能值及其相邻节点度数是决定其关键程度的共同影响因素,该算法可以有效识别电网中的关键节点。     

一种识别电力系统关键输电线路的方法

电网关键输电线路的辨别有利于预防电网灾难事故,提高电力系统的安全稳定性。通过评估支路开断后系统潮流所受冲击的强弱,给出一种识别电力系统关键输电线路的方法。首先,基于等相角线理论,定义相角分割区,依据相角分割区和电气距离对系统输电线路进行分区,基于广义熵指数理论,定义潮流增长率广义熵指数指标,评估支路开断后潮流冲击分布的均衡度;然后,从网络拓扑结构的角度,定义边的Katz-Bonacich中心性指标评估输电线路位置的重要性,并定义评估系统对潮流冲击抵抗能力的余度指标;最后,基于云模型原理,对各评估指标进行云模型转换,以云图的形式展现评估结果。通过对IEEE 30节点系统和新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性。