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。     

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。     

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。     

基于改进复杂网络模型的电网关键环节辨识

为了更好地揭示电网复杂形态下的特性以及辨识可能触发电网大规模事故的关键环节,通过功率传输路径、功率加权传输距离、路径传输能力的定义对已有的电网复杂网络模型进行改进,使之符合电网基本电气规律和满足物理特性约束。进而基于改进的电网复杂网络模型建立了包含距离度、能力度、枢纽介数、距离介数和能力介数的电网关键节点和支路的评价指标集,使之能准确考虑节点和支路在电网结构和运行中的地位和作用。利用所述模型对IEEE典型系统以及某省级电网进行建模和关键环节辨识,取得了较好效果,并通过与现有方法的对比验证了算法的合理性与有效性。     

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。     

考虑多影响因素的关键输电线路辨识

针对关键输电线路辨识方法中普遍未计及相邻线路间传输的信息以及线路最大传输容量值考虑不足的问题,在输电网拓扑结构完整的条件下,提出一种综合多指标的关键输电线路辨识方法。通过考虑发电机输出容量、负荷大小、线路电抗、线路最大传输容量值以及电网的功率传输特性等多重因素,建立从不同角度衡量线路重要性的线路电抗介数指标、线路入度重要性指标、线路出度重要性指标和线路容量限制指标。采用博弈论综合赋权法综合建立的4个指标,形成辨识关键输电线路的线路影响力综合指标。以IEEE4节点系统为测试算例分析辨识方法的计算过程,并在IEEE39节点系统中进行仿真分析,验证所提方法的可行性与正确性。     

基于潮流冲击熵的加权拓扑模型在电网脆弱性辨识中的应用

电网脆弱性不仅与电网的拓扑结构有关,还与电网的电气特征紧密相连。为了辨识出电网的脆弱环节,基于支路开断的潮流冲击熵,提出了一种电网脆弱性辨识的新方法。定义了支路和节点脆弱强度指标,建立了基于潮流冲击熵的加权拓扑模型,由此得出了线路和节点的加权介数指标,结合脆弱强度和介数指标,提出了综合脆弱度指标,该指标综合考虑了电网拓扑结构与电气特征的影响,且加权介数的引入能够对电网脆弱性进行辨识起到放大的作用。由算例结果可以发现,文中定义的综合脆弱度指标能够有效克服从单一角度对电网进行脆弱度评估,提高了辨识的准确度与精度,说明了该脆弱性辨识方法的有效性与合理性。     

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。     

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。     

复杂电网中基于传输重要度的潮流转移关键线路识别

为提高复杂电网中关键线路识别的效率,提出一种基于传输重要度的关键线路识别方法。该方法应用复杂网络理论和基于网络最大流问题,引入功率传输分布因子(PTDF),定义出线路的传输重要度;进一步确立反映各电源负荷节点对的功率传输对电网影响的权重,综合传输度和权重得出线路关键性判据。该判据不仅考虑到电网的拓扑结构,并将电网简化为有向加权网络模型,计及了线路最大有功传输量的限制,使结果更加符合电网的实际情况。在IEEE 39节点系统上仿真并分析其结果,验证该方法的有效性。     

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。     

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。     

基于绝对潮流介数和分布因子相关度的关键线路辨识方法

为提高电力系统关键线路辨识的准确度和辨识速度,基于电网功率分布因子、计及与发电机和负荷直连线路的重要度因子,定义了绝对潮流介数指标来进行静态关键线路辨识,并提出了分布因子相关度指标进行动态关键线路辨识。IEEE 39节点算例表明,所提出的绝对潮流介数和分布因子相关度指标无需计算潮流,同时基于绝对潮流介数辨识结果对系统进行连续攻击会使得系统最优切负荷量更大,可以更全面地找出系统的关键线路,提高关键线路辨识准确度;分布因子相关度指标提高了关键线路辨识速度,对故障后系统的前2条关键线路的辨识结果较好;结合2者可大大提高关键线路辨识效率。     

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。     

基于最大流理论的电力网关键线路和节点辨识

从结构性视角提出一种准确辨识电力网关键线路和节点的方法。该方法基于网络最大流和复杂网络理论,定义传输贡献度作为电力网关键线路和节点辨识依据,表征它们对实现电力网电能传输功能体现出的承载和贡献能力。该方法克服了现有研究中假设潮流沿着母线间最短路径传输的缺陷,依据网络整体结构考虑不同电源—负荷节点对间所有参与功率传输的路径;同时将电力网作为有向加权网络考虑,计及了线路最大有功传输容量约束,物理背景更符合电力工程实际。对IEEE 39节点系统进行仿真计算并将结果与现有方法对比,验证了所述方法的合理性和有效性。     

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。