一种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法，涉及电力系统领域。
【背景技术】
[0002] 近些年世界范围内发生的多次大规模停电事故引起了越来越多的关注。这些事故 的发生为大停电预防和电力系统的安全运行敲响了警钟。分析表明，大停电的发生大多是 由于一个或几个正在运行元件的故障引起大范围的潮流转移，导致部分线路过载跳闸，进 而引发连锁故障，最终导致系统奔溃。实际上，在潮流转移初期，其中极少数起关键作用的 线路对事故的发生起着更主要的作用。电力系统是一个复杂的非线性系统，如何在系统受 到扰动后及时的发现这些关键线路，具有重要的应用研究价值。
[0003] 复杂网络作为分析大规模互联网络的理论同样正在应用于电力系统。基于传统的 复杂网络理论，利用节点和之路的介数作为判断节点和之路关键性的依据认为高介数节点 和线路即为电网中的脆弱环节。但这里都假设节点间功率只按最短电气路径传输，忽略了 功率传输中其他路径的作用，即与电力系统潮流传输的物理特点不相符。为了更加科学、合 理地显示关键线路在电网中的关键作用，需要将各种影响线路安全运行的因素考虑进去。 评估指标中应包括输电线路在各发电负荷节点对间功率传输中的贡献度，不同发电负荷节 点输电容量的限制，还要考虑。因此，为避免电力系统发生大停电事故的发生，必须建立更 准确、全面的电力系统线路运行风险评估体系，及时对关键线路采取有效措施，保证系统更 加安全稳定的运行。
【发明内容】
[0004] 为了克服以往各种关键线路辨识评估体系中的不足，本发明提出了一种基于有功 潮流介数的电网关键线路辨识方法，充分考虑了各发电负荷节点对间功率传输中的贡献 度、不同发电负荷节点输电容量的限制、以及各输电线路传输极限的因素；能够更加及时准 确的判断系统中的关键线路，保障系统的稳定运行。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] -种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法，
[0007] 步骤1 :对给定电网拓扑结构进行分析化简，分别在各发电机节点、负荷节点与参 考节点间加入单位注入电流源，得到由其引起的各支路电流；
[0008] 步骤2 :根据各发电机节点、负荷节点对容量大小，当前电网运行潮流及各支路有 功潮流运行极限，计算评估体系中各评估指标；包括电气介数指标K 1,、有功潮流系数指标 δ i_j、有功潮流介数指标FiP
[0009] 步骤3 :根据设定的指标等级，对电网各线路进行运行可靠性评估。
[0010] 所述电气介数指标Ku在标准介数的基础上，又综合考虑了各发电机-负荷节点对 的权重、各发电机-负荷节点对的潮流方向性影响；使得一条线路上来自不同发电机-负荷 节点对的潮流会存在相互叠加抵消的现象，简单的以线路被不同发电机-负荷节点对通过 的次数，来衡量其重要性是不符合系统运行的物理实际的；K1,值越大，说明该线路在网络 中能量传输过程中承担着越重要的作用，即结构上的重要性越大。
[0011] 所述有功潮流系数指标S U直观显示了电网在当前运行状态下线路（i，j)的使用 情况，其值越大，说明该条线路负载越重；在一个确定的电网运行方式下，一条线路的电气 介数部分是固定的，此时若线路潮流越大，并且越接近线路的传输极限，说明这条线路在电 网中承担的作用就越大；如下图所示，线路1的电气介数与潮流介数均为最小，因此，在网 络中承担的作用也应最小，被认为是非重要线路；线路2与线路3虽然电气介数相同，但是 线路3的潮流系数为0. 8,接近线路有功潮流饱和，若潮流继续增加，就有超越线路传输极 限危险；相比线路3,线路2的潮流系数为0. 5,还有很大裕量；因此这里认为线路3在电网 中的作用要高于线路2 ;如说明书附图4中示出多条线路的电气介数与潮流介数关系图。
[0012] 所述有功潮流介数指标F1,综合了电气介数指标K U和有功潮流系数指标δ U，更 加准确、全面的反映了关键线路的重要程度，Fu值越大，说明相应线路（i，j)在系统中承担 的作用越大。
[0013] -种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤1 :对给定电网拓扑结构进行分析化简，分别在各发电机节点、负荷节点与参 考节点间加入单位注入电流源，得到由其引起的各支路电流Mm，η)山七，η)为在发电 机-负荷节点对（m, η)间注入单位电流源后流过线路ij的电流。
[0015] 步骤2 :根据各发电机节点、负荷节点对容量大小，当前电网运行潮流及各支路有 功潮流运行极限计算所述评估体系中各评估指标；包括电气介数指标、有功潮流系数指标 及有功潮流介数指标。
[0016] 其中，电气介数指标
它在标准介数的基础上又综 合考虑了各发电机-负荷节点对的权重、各发电机-负荷节点对的潮流方向性影响；这使得 一条线路上来自不同发电机一负荷节点对的潮流会存在相互叠加抵消的现象，简单的以线 路被不同发电机-负荷节点对通过的次数来衡量其重要性是不符合系统运行的物理实际 的；K u值越大，说明该线路在网络中能量传输过程中承担着越重要的作用，即结构上的重 要性越大；
[0017] 有功潮流系数指标
Pu为线路（i，j)的实际有功功率，P 为线路 (i，j)的有功功率传输极限；S u直观显示了电网在当前运行状态下线路（i，j)的使用情 况，其值越大，说明该条线路负载越重；在一个确定的电网运行方式下，一条线路的电气介 数部分是固定的，此时若线路潮流越大，并且越接近线路的传输极限，说明这条线路在电网 中承担的作用就越大；
[0018] 有功潮流介数指标Fu= δ ，有功潮流介数指标Fu综合了电气介数指标和有 功潮流系数指标，更加准确、全面的反映了关键线路的重要程度；F u值越大，说明相应线路 (i，j)在系统中承担的作用越大，一旦其出现问题，系统受到的扰动必然很大，从而系统运 行的稳定性也会受到很大的影响。
[0019] 步骤3 :根据设定的指标等级，对电网各线路进行运行可靠性评估。
[0020] 本发明一种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法，不仅考虑了线路在电网 中的结构重要性与不同发电-负荷节点对在线路上功率传输的叠加作用，还结合输电线路 运行状态与传输容量的限制，利用电气介数指标与潮流介数指标的结合，量化了电力系统 中各条线路在电网中的重要程度。同时，利用系统输电效率指标来验证关键线路辨识结果 证明了高有功潮流介数线路在系统中的关键地位。该方法充分体现了输电线路在电网各发 电负荷节点对间功率传输中被利用的程度，利用更加合理、准确的关键线路辨识指标来评 估系统中的关键线路。建立更加可靠的系统运行可靠性评估体系，为运行人员进行系统风 险控制。
【附图说明】
[0021] 图1示出本发明提出的电网关键线路辨识流程示意图。
[0022] 图2示出IEEE-39节点系统图。
[0023] 图3示出系统受攻击后输电效率变化图。
[0024] 图4中示出多条线路的电气介数与潮流介数关系图。
【具体实施方式】
[0025] -种基于有功潮流介数的电网关键线路辨识方法，包