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。     

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。     

光伏电源接入对系统关键线路辨识影响研究

为研究光伏电源接入对系统关键线路辨识结果的影响,运用线路电气介数对电网中关键线路进行准确识别,通过三种攻击方式进行有效性校验;运用节点电气介数对系统关键节点的辨识结果选取不同情况的光伏电源接入点。以IEEE 39节点系统为例计算系统线路电气介数和节点电气介数,通过模拟光伏电源接入系统的不同情况研究光伏并网对线路辨识结果的影响。仿真结果表明,高电气介数线路通常处于重要输电位置,发生蓄意攻击时网络效能会急剧下降,这验证了电气介数的有效性;而光伏电源出力变化、接入系统的位置变化和系统光伏渗透率变化均对系统关键线路辨识结果产生不同程度的影响。     

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。     

基于改进节点电气介数的电网关键节点辨识

为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于改进节点电气介数的电网关键节点辨识方法。以线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵为基础,结合节点类型的不同,计算改进节点电气介数识别电网的关键节点。综合考虑节点移除造成的负荷损失和节点受到注入功率扰动时的电网加权潮流分布熵,定义节点重要性指标衡量节点在负荷供电和功率传输中的作用,对关键节点识别结果进行检验。改进节点电气介数计算简单,克服了以往方法中假设节点间功率按最短路径传输的不足,同时考虑了线路中潮流的方向性。在IEEE39节点系统中对该方法进行验证,结果表明利用改进节点电气介数可有效识别电网负荷供电和功率传输中的关键节点。     

网络参数对电网暂态稳定性的影响

电力系统由众多不同类元件构成,不同元件的参数对电力系统暂态稳定性的影响程度不同。以暂态稳定性测度指标为基础,通过电气介数加权,综合分析网络参数对暂态稳定性的影响程度,从而为电网规划和运行提供参考。在PSASP中搭建华中某省500 kV主干网络模型,根据所提出的计及电气介数的暂态稳定性测度指标,对该网络的变压器和输电线路进行测度指标排序,并按照排序结果修改元件的相应参数,通过暂态仿真计算发现,按照测度指标排序对元件参数进行修改能够有效提高电网的暂态稳定性,验证了所提指标的有效性。     

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。     

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。     

计及输电介数及功率介数的电网待恢复区域重要性评估

电力系统因自然灾害引发大规模故障时,对电网待恢复区域进行重要性评估对于电网恢复策略的制定具有重要意义。针对已有评估模型中介数指标的不足,将复杂网络的共性与电网络的电气特性相结合,综合考虑线路介数和输电线路的最大输电能力,提出了输电介数的概念,并以输电介数作为电网络边权重求解节点网络凝聚度。最后结合各待恢复区域内发电机和负荷的功率特性,用节点功率介数对节点网络凝聚度指标进行修正,得出评估待恢复区域的重要性指标,从而确定了待恢复区域的物资需求优先级,给电力应急体系的物资调度提供参考。最后,以IEEE标准系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的可行性和适用性。     

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。     

电网脆弱性综合指标建立与评估

为评估节点故障对电网的静态性能的影响,构建了一种基于复杂网络理论的电网脆弱性综合评价指标。在由最大连通子集与网络平均效率组成的结构脆弱性指标,以及由失负荷比例与电网功率传输效率组成的功能脆弱性指标的基础上,构建了一种基于熵值模糊综合评价法的脆弱性综合指标。该方法克服了多种指标赋权时,主观性强、容易出现与实际数据不相符的现象。最后通过对IEEE-118节点系统的仿真、分析,比较了随机、节点度、节点电气介数、传统线路介数以及线路电气介数5种不同的攻击对电网的脆弱性综合指标、各个单一指标的影响,同时验证了该综合指标的合理性。     

基于源流路径链和输电介数的电网关键线路辨识

快速、准确和全面地辨识关键线路对预防连锁故障、保障电网安全稳定运行具有重要意义。提出一种基于源流路径链和输电介数的电网关键线路辨识方法,该方法首先建立电网有向加权拓扑模型,然后基于源流路径链生成算法,搜索源流节点对间的所有潮流传输路径。根据输电介数的定义,计算各线路的输电介数并排序,按照排序结果辨识电网关键线路。最后,通过对IEEE39节点的算例测试,验证了所提算法的有效性和准确性。     

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。     

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。     

基于综合功率介数的主动配电网脆弱性分析

考虑到主动配电网在智能电网发展中的重要性以及在潮流分布与运行方式上的复杂性,进行了符合主动配电网运行实际的脆弱性分析。将主动配电网视为有向网络,将系统潮流分布方向作为网络邻接矩阵的方向矢量,从而得到考虑方向性的网络介数指标,以衡量各节点在网络连通性中的重要性。考虑发电机-负荷因素,分析功率在支路间的分布情况,提出功率因数指标,以评定各节点在功率传输中的作用。使用熵值法确定各指标权重,提出综合功率介数的概念,并对主动配电网的脆弱环节进行识别。以年为时间尺度,对网络脆弱性的年变化趋势进行研究,发现了较强的季节特性。使用添加了分布式电源与电池储能系统的IEEE 33节点系统,计算了网络在受到按脆弱性识别结果进行攻击时的失负荷率,验证了所提方法的正确性。     

基于复杂网络理论的大型电力系统脆弱线路辨识

大规模电力网络中存在的某些脆弱环节,对电力系统大规模停电和连锁崩溃的发生有着重要的影响。基于复杂网络理论,提出了使用带权重线路介数作为脆弱线路指标的辨识方法,定义线路的带权重线路介数为其因被网络中发电机与负荷之间的最短电气路径经过而承受的负载和,并采取将电力网络中线路的介数指标提高到与其相邻的所有线路中介数指标最高的介数值的办法修正。以IEEE39节点系统及华中-川渝电网为例进行了脆弱性分析,同时进行了时域仿真实验。仿真结果表明带权重线路介数指标能够较好地辨识电力网络中的脆弱线路,特别是能够识别出那些承担功率不多但因其在电网结构中的特殊位置而对系统脆弱性有重大影响的线路。     

一种预想事故自动选择的新方法

将电力网络拓扑结构与系统潮流相结合.提出了一种能反映这两方面特性的预想事故自动选择的新方法.传统的预想事故自动选择方法着眼于电力系统潮流.实际上,网架的拓扑结构对电力系统的能量传输同样重要.将电力系统网络等值为无向加权网络,以线路的阻抗幅值作为边的权值,通过计算任意两点间的最短路径得出各边和节点的介数,用介数来反映元件在网络拓扑中的重要程度.用线路流过的功率来反映目前线路的负载程度,两者结合,得到本方法的排序指标.IEEE30节点系统的算例分析结果表明本方法能较好地反映元件对系统的重要程度,对严重故障具有较高的捕获率,能够有效地减少静态安全分析的计算量.     

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。