基于RBF神经网络的电网脆弱性评估及其趋势估计

本文建立了分层网状拓扑结构下的电网脆弱性评价体系,针对该体系提出了基于径向基函数（radial basis function,RBF）神经网络的电网脆弱性评估方法。将电网综合脆弱性分为状态脆弱性和结构脆弱性,并与相应的子指标构成脆弱性网状评价体系,同时以高斯（Gauss）函数作为RBF神经网络函数的核函数解决指标间的非线性问题。通过MATLAB中的RBF神经网络函数对IEEE14母线系统计算分析,验证了该方法的全面性与有效性。最后,针对节点多个测量周期的脆弱性测度建立自回归（auto regression,AR）模型,通过判定AR模型的差分方程稳定性,分析了节点脆弱性测度的发展趋势。     

基于短路容量的含大规模新能源接入的电网状态脆弱性评估方法研究

为了准确分析大规模新能源接入电网后负荷节点的运行特性,根据戴维南等值理论,将大规模新能源接入后的电网络等值为3节点系统。在该等值系统的基础上建立了基于短路容量的状态脆弱性评估模型及指标,使状态脆弱性评估体系更完善。在计算所得的状态脆弱性指标的基础上,采用PAM聚类算法和Homogeneity-Separation(HS)评价指标来自动聚类分级后,辨识出系统的脆弱节点。基于该方法,对改造的IEEE39节点算例进行了仿真分析。通过与传统的电压裕度指标评估结果的比较,仿真结果表明,利用短路容量可以准确评估负荷节点的状态脆弱性;且应用PAM聚类算法进行薄弱节点辨识方法的可行性及适用性,具有在线评估的应用前景。     

考虑RSR法的交直流混联电网结构脆弱性研究

交直流混联电网能够在较大范围内均衡电力系统运行时的潮流,有利于提升新能源大规模接入电网的接入容量及接入范围,是现代电网发展的重要趋势。为分析交直流混联系统的结构脆弱性,避免电网大停电事故的发生,提出一种基于秩和比（RSR）法的电网结构脆弱性分析方法。首先,基于复杂网络结构特性建立脆弱性指标集,其次选用RSR法结合主、客观评价法得到节点脆弱性综合权重值,最后,为验证所提方法的有效性,以EPRI-36节点交直流混联系统为基础算例进行节点脆弱性分析,结果表明该方法具有可行性。     

基于母线短路容量的状态脆弱性评估建模与仿真分析

对电网进行脆弱性评估对于提高智能电网的坚强性具有重要意义.母线短路容量是母线电压强度的标志,比较临界最小短路容量和实际短路容量可以快速评估母线的电压脆弱性,跟踪二者的变化可以明确区分造成电压失稳的根本原因,从而为基于电压的状态脆弱性评估提供更加明确的参考依据.建立了状态脆弱性评估模型,对电网中的负荷节点进行戴维南等值,再引入短路容量的节点电压指标作为状态脆弱性的评估指标.通过计算、分析IEEE-39节点系统的状态脆弱性,验证了这一模型的正确性.     

计及新能源出力波动性的节点状态脆弱性评估

电网的状态脆弱性能够从运行状态角度反映电网所具有的抵御电压或频率扰动的能力.随着高渗透率可再生能源的接入,电力系统的运行方式和安全控制手段变得越来越复杂.有必要对现有的节点状态脆弱性评估方法进行改进,进一步考虑新能源机组特点及其出力波动性进行状态脆弱性评估.文章基于新能源电源并网点对外电网戴维南等值模型,提出一种新能源电源节点脱网免疫指标和计算方法,并在此基础上计及新能源电源出力的波动性,提出一种基于点估计法的新能源电源节点状态脆弱性指标.基于某省级电网实际算例对所述方法的正确性及有效性进行了验证分析.方法 能够对计及出力波动条件下的新能源机组脱网风险进行综合评估,可应用于对新能源电站不同接入方案的评估与规划.     

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。     

图计算在电网CPS中的应用场景研究

信息技术的广泛应用使得电力系统一次侧和二次侧形成了典型的信息-物理耦合系统(cyber-physicalsystem,CPS)。电网CPS的出现促进了新的建模方法、安全评估方法以及问题场景的出现。同时,由电网CPS导致的问题规模扩大、关联复杂性提升也对计算技术和分析方法形成了新的挑战。图计算作为计算机领域出现的一种新的并行计算框架,在处理海量图结构数据和复杂关联性问题时具有很大的优势。该文在详细阐述图计算特性的基础上,对图计算在电网CPS建模及耦合计算、网络结构脆弱性研究等场景的应用进行了分析,并提出了基于电网业务的图数据建模方法和电网CPS业务风险评估的图计算算法。最后利用实际的图计算系统进行了算例分析和应用展示。为电网CPS中相关场景的研究和实际应用提供了一种可行的图数据存储、分析和可视化技术方案。     

考虑风光出力不确定性的电–气互联系统脆弱线路辨识

在电力系统和天然气系统紧密耦合的背景下,任意子系统中任意脆弱线路的扰动或故障都可能会传播到另一个子系统,进而引起整个电–气互联系统的故障。为此,提出一种电–气互联系统脆弱线路辨识方法。首先,提出考虑风光出力不确定性的电–气互联系统协调调度随机优化模型,求解得到电–气互联系统故障前后的运行状态;而后,基于局部集中度和潮流变化熵分别从拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性两方面分析电–气互联系统中线路的脆弱性,构建综合考虑线路拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性的电–气互联系统线路脆弱度指标,对互联系统的脆弱线路进行辨识。通过计算脆弱线路断开后互联系统的测地线脆弱度(geodesic vulnerability)及供需不平衡量,对所辨识的脆弱线路进行评估。6节点电网–7节点气网和24节点电网–20节点气网2个电–气互联系统的算例分析结果验证了所提脆弱线路辨识方法的有效性。     

考虑盲目攻击因子的电力SCADA系统安全脆弱性评估

电力SCADA(数据采集与监控)系统在电网中发挥着重大作用,如果受到攻击会造成巨大的经济损失,因此需要对其进行安全性评估并采取防御性措施。首先,解析电网SCADA系统结构,建立其攻击树模型;然后,对每个叶子节点分别从设定的3个安全特征进行等级评定,通过评比和计算给这3个特征赋权,并解得每个叶子节点的激活概率;接着,考虑盲目攻击因子,求解模型中所有节点的激活概率;最后,得出系统脆弱性以及各叶子节点的脆弱性灵敏度,并根据脆弱性灵敏度对系统薄弱环节进行重点防护。算例分析结果验证了所提评估方法的有效性。     

基于效用风险熵权模糊综合评判的复杂电网节点脆弱性评估

电力系统脆弱性评估是当前的热点研究问题。目前基于复杂网络理论的电网元件脆弱性评估都是从社会网络分析方法或系统科学分析方法出发,从不同方面对具有不同拓扑结构特性的电网元件进行描述,所得结果不够全面。以电网节点为研究对象,提出基于效用风险熵权模糊综合评判的电网节点脆弱性评估方法。综合考虑节点客观数据信息和节点价值系数得到效用风险熵权,应用层次分析法将主观定性结论定量化,得到专家权重,两种权重通过合理方式形成综合权重。对节点脆弱性采取三种评价方式,实现对节点脆弱性的完全排序和分类。该方法不仅可以应用于不同类型的指标体系,而且便于扩展,以新英格兰10机39节点为例验证了该方法的合理性和有效性。     

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。     

基于改进图注意力网络的电力系统脆弱性关键环节辨识

随着电网的扩大与新能源比例的增加,电网的不确定性和随机性因素增加,危及系统安全运行,寻找出电网中的脆弱性关键环节来保障电网运行时的可靠性就显得尤为重要。针对当前传统电网脆弱性关键环节辨别方法识别速度慢、难以满足电网实际运行要求的问题,提出了基于改进图注意力网络算法(improved graph attention network, IGAT)的电网脆弱性关键环节辨识方法。首先,结合复杂网络理论和电网实际运行数据建立评价指标集。其次,利用IGAT挖掘出电网运行时的各项指标与脆弱性关键环节之间的映射关系,建立脆弱性关键环节辨识模型,并且考虑到训练准确性和效率等需求,对原始的图注意力网络进行优化。再次,通过仿真得到原始数据集,对辨识模型进行训练、验证和测试。最后,利用所述模型应用于改进的IEEE 30节点系统和实际电网中,结果表明所提方法具有可行性,且准确性和速度优于传统方法,有一定的工程利用价值。     

基于图卷积神经网络的直流送端系统暂态过电压评估

随着新能源接入电力系统并通过直流送出，送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此，为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度，提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network, GCN)的直流送端系统暂态过电压评估模型。该模型以电网发生直流故障前的潮流状态参数与网络拓扑作为输入特征，可以同时预估电网多个关键节点(如风电场汇集节点)的暂态过电压严重度。利用含跨区直流异步互联的两区域系统进行算例分析，验证该模型可以适应多种网架拓扑结构、不同新能源发电占比等差异化电网运行方式，具有较强的泛化能力。同时，所提模型揭示了对过电压严重度影响最大的关键因素，具有一定的可解释性，可为暂态过电压的预防控制提供有效指导。     

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。     

综合考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

为了对电网脆弱性进行一个合理的评估,在考虑电网实时运行状态情况下,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵的概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标,并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以某城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行了时域仿真验证,仿真结果表明该方法能够较好地辨识城市电网中的脆弱线路,与电网实际运行情况相符,特别是能够辨识出承担功率不多但重要的联络线路。通过对 IEEE-39节点系统脆弱线路的辨识也说明了所提方法的合理性和通用性。     

基于二维平面拟合的电网脆弱性分析

电网的脆弱性分析对于指导事故防控和确保系统安全稳定运行具有重要意义.文中同时考虑影响电网脆弱性的运行状态和拓扑参量因素,在一定的电网运行条件下,结合加权改进的小世界模型,提出了基于二维平面拟合的电网脆弱性分析方法.主要研究扰动后潮流转移过程中电网结构改变与运行状态变化之间的相互关系,分析具有不同输送潮流和不同结构特征的线路故障导致的转运潮流改变和电网拓扑变化对于系统脆弱性的影响,并从中找出电网的脆弱线路,这对于指导电网中相关重要元件的监控、维护工作提供了可供参考的依据.算例结果表明所述方法合理、有效,具有在线应用的前景.     

电网络信号流图分析方法

依据基本电路理论,提出了一种用信号流图计算电网电压及功率分布的方法。将信号流图引入电网络计算中,并提出广义计算阻抗的概念,得到相量流图。该方法物理意义明确,直观性好,不仅可以做电压电流的可视化分析,也可以进行功率流向分析,为电力市场环境下电网络潮流追踪和网损计算等方面的研究提供了一种新的手段。     

基于节点脆弱性的电力系统抗毁性分析

大停电事故一般由个别元件故障开始并最终导致全系统崩溃,而其中极少数带有重负荷的节点往往起到助推作用,因此寻找这些关键节点,分析该部分节点失效情况下的电力系统的抗毁性,具有重要的研究价值。基于静态能量函数,建立相关的脆弱性评估指标模型,对电力系统的节点脆弱性进行评估,从而确定电力系统的脆弱环节。在此基础上,对电力网络拓扑模型进行蓄意攻击和随机攻击,分析比较电力系统在这两种攻击下的网络抗毁度指标,结合系统能量和网络图论分析研究电力系统的抗毁性。通过对某地区电网的实际仿真,验证了该方法的合理性与有效性。