[发明专利]一种电力系统关键节点的识别方法

说明书

本发明公开的一种电力系统关键节点的识别方法，首先，采集当前电力系统的运行状态参数，运行状态参数为电力系统节点间线路电抗值；其次，根据电力系统节点间线路电抗值计算电力系统的节点导纳矩阵；然后，根据节点导纳矩阵Y计算节点间有效电阻矩阵；最后，根据有效电阻矩阵构造PageRank转移矩阵，通过PageRank算法迭代计算系统中各节点的PageRank的收敛值，识别出电力系统中的关键节点。本发明公开的方法避免了求解高位微分方程，相比现有方法提高了计算速度和识别精度。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种电力系统关键节点的识别方法。

背景技术

随着全球经济的发展，现代社会对电力能源的需求和依赖性逐步提高，对供电的安全性、可靠性要求也越来越高。然而，近年来国内外发生的多次大停电事故，如2003年美加大停电和2012年巴西大停电，均暴露出现代大型互联电网的脆弱性。因此，为了提高网运行的可靠性，为了降低电力系统整体运行风险，电力系统关键节点的辨识具有重要的理论意义。

传统的电力系统安全可靠性评估方法需要先建立系统中各个元件的精确数学模型，在元件模型基础上构造整个系统的模型。电力系统通常被表示为一个巨维的微分代数方程组，分析系统安全性就是通过计算化简求解该微分代数方程组。现代大型互联电网规模极其庞大，建立精确的数学模型求解非常困难，更难在实际工程所要求的时间内精确求解描述系统特性的巨维微分代数方程组，因此通过传统的建模方法来分析系统的静态和动态特性存在明显的不足。目前，越来越多的专家和学者已经意识到必须要寻求新的理论和技术来弥补传统电力系统安全分析方法的不足，这对于提高现代电网安全可靠运行是非常必要的。

目前，针对电力系统关键节点辨识这一问题的研究已有诸多成果，基于图论和复杂网络理论进行研究，以其计算复杂度低而备受关注。该方法以电网拓扑为核心，忽略线路潮流等电网物理特性，通过研究网络拓扑特征参数，实现电网结构关键节点的辨识。该方法的困难主要在于如何结合电网运行状态建立更符合电网实际物理特点的模型。PageRank算法能够考虑网络全局信息、计算方法简单、易于实现，本发明基于电力系统关键节点辨识的问题，提出一种利用PageRank算法的关键节点的识别方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统关键节点的识别方法，该方法考虑网络全局信息、计算简单高效以及易于实现，解决了现有电力系统微分方程求解复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种电力系统关键节点的识别方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1，采集当前电力系统的运行状态参数，运行状态参数为电力系统节点间线路电抗值；

步骤2，根据电力系统节点间线路电抗值计算电力系统的节点导纳矩阵；

步骤3，根据节点导纳矩阵计算节点间有效电阻矩阵；

步骤4，根据有效电阻矩阵构造PageRank转移矩阵，通过PageRank算法迭代计算系统中各节点的PageRank的收敛值，识别出电力系统中的关键节点。

本发明的其他特点还在于，

步骤2中根据式(1)计算电力系统节点导纳矩阵Y_ij：

其中i、j为电力系统中各节点标号；x_ij为电力系统中各节点间电抗值；当i＝j，表示节点导纳矩阵对角元素；当i≠j时，表示节点导纳矩阵非对角元素；节点导纳矩阵为N×N的矩阵。

优选的，步骤3中计电力系统中各节点有效电阻矩阵的过程如下：

步骤3.1，根据公式(2)和公式(3)对节点导纳矩阵进行奇异值分解；

Y＝Z^TΛZ (2)