[发明专利]基于有功潮流介数的电力系统关键节点辨识方法

摘要

一种基于有功潮流介数的电力系统关键节点辨识方法，属于电力系统安全可靠性防护领域。本发明利用计算机，通过程序，经过确定电力系统的潮流分布、各输电路径中的功率、各节点的有功潮流介数，最后辨识出关键节点。本发明能同时考虑潮流的方向性和系统运行方式，且能间接体现电压和无功功率对辨识结果的影响，辨识过程更加符合电力系统的实际运行状况，能更准确反映出各节点在电力系统有功功率传播中所起的作用，进而能够有效地辨识出电力系统中的关键节点。本发明可广泛应用于电力系统的关键节点的辨识，特别适用于大型复杂电力系统的关键节点的辨识，为预防电力系统的事故提供可靠的科学依据。

主权项

1.一种基于潮流介数的复杂大电网关键节点辨识方法，利用计算机，通过程序进行计算，辨识出关键节点其特征在所述方法的具体步骤如下：(1)确定电力系统的潮流分布根据电力系统的基本参数，即节点编号、节点类型、节点对应电压等级、各节点的有功负荷（P_L）和无功负荷（Q_L）、连接于发电机节点的编号、各发电机输出的有功功率（P_G）和无功功率（Q_G）、各线路首末端节点编号、线路电阻（R）、线路电抗（X）和线路电纳（B）、线路的额定电压（U_B）、基准功率（S_B），用常规的交流潮流计算方法，求解电力系统实际运行的交流潮流，确定电力系统中各发电机输出有功功率、各节点的电压、各条线路的交流潮流大小及其方向、功率损耗及充电功率；(2)确定电力系统中各输电路径中的有功功率第(1)步完成后，利用潮流跟踪方法确定电力系统中各输电路径中的有功功率。具体计算步骤如下：1)将电力系统等效成无损网络按照第(1)步确定的各条线路的有功功率和无功功率的大小和方向，以及各节点的电压，将电力系统等效成无损网络，即将电力系统各条线路的损耗作为等效负荷附加到该线路末端的节点上，并将电力系统的各条线路的充电功率作为等效无功负荷附加到该线路两端的节点上，就得出电力系统的等效无损网络；2)确定电力系统的等效无损网络中的输电路径第(2)－1)步完成后，根据第(1)步求得的各线路的有功功率的方向和第(2)－1)步得到的电力系统的等效无损网络，确定各“发电机－负荷”节点对之间的输电路径，其具体步骤如下：①定义任意一个节点n的末端节点集合A为电力系统中连接于该节点n且有功功率从节点n流出的线路的末端节点集合；②第(2)－2)－①步完成后，通过搜索与发电机相连的节点的编号，确定发电机节点集合G；③第(2)－2)－②步完成后，从发电机节点集合G中的某一节点出发，搜索其末端节点集合A₀，并定义为第0级；再搜索A₀中节点的末端节点集合A₁，并定义为第1级；然后再搜索A₁中节点的末端节点集合A₂，并定义为第2级；如此继续搜索下去，直到所有节点的末端节点集合均为空集为止；④第(2)－2)－③步完成后，沿着第(2)－2)－③步的搜索路径，判断第l级的末端节点集合A_l中的节点是否为负荷节点；当是负荷节点时，则从发电机节点到A_l的搜索路径中所包含的每一级的节点即为该发电机节点到该负荷节点的输电路径；否则，沿着该节点向末端节点方向继续搜索。即重复第(2)－2)－③和第(2)－2)－④的搜索，直至A_l中所有节点的末端节点集合为空集为止；通过第(2)－2)－②步到第(2)－2)－④步就确定出该电力系统的全部“发电机－负荷”节点对之间的输电路径，对于输电路径m，把该输电路径中发电机节点和搜索到的所有末端节点构成的集合定义为输电路径B_m；3)计算电力系统中各节点的有功功率分配比例因子第(2)－2)步完成后，首先，定义电力系统中任意一个节点n的有功功率分配比例因子为：Kn,n=LnPn---(1)]]>K(n,k)=P(n,k)Pn---(2)]]>式中：（n,k）为节点n与节点k之间的线路；n和k分别为线路（n,k）的首端节点和末端节点；k∈A；A为节点n的末端节点集合；L_n为节点n所带的负荷值；P_(n,k)为通过线路（n,k）从节点n流向节点k的有功功率值；P_n为流入节点n的有功功率总和，即N为集合A的元素总数；K_n,n为节点n的负荷对应的有功功率分配比例因子；K_(n,k)为节点n的线路（n,k）对应的有功功率分配比例因子；然后，计算电力系统中任意一个节点n的有功功率分配比例因子，其具体计算步骤如下：①根据第(1)步的电力系统的基本参数和第(2)－1)步中确定的等效负荷确定L_n，并令P_n=L_n；②第(2)－3)－①步完成后，令节点n的末端节点集合A中的位置为h，从h=1的位置取出元素k；③第(2)－3)－②步完成后，根据第(1)步得到的P_(n,k)，计算流入节点n的有功功率总和P_n=P_n+P_(n,k)；④第(2)－3)－③步完成后，令h=h+1，依次取出集合A的下一个位置的元素，返回第(2)－3)－③步，直到遍历完集合A所有元素为止；⑤第(2)－3)－④步完成后，由公式(1)计算节点n的负荷对应的有功功率分配比例因子K_n,_n；⑥第(2)－3)－⑤步完成后，令h=1，取出集合A中位置h的元素k；⑦第(2)－3)－⑥步完成后，根据第(1)步得到的P_(n,k)，由公式(2)计算节点n的线路（n,k）对应的有功功率分配比例因子K_(n,k)；⑧第(2)－3)－⑦步完成后，令h=h+1，即依次取出集合A的下一个位置的元素，返回第(2)－3)－⑦步，直到遍历完集合A所有元素为止；通过第(2)－3)－①步到第(2)－3)－⑧步就确定出与节点n相关的有功功率分配比例因子；4)确定电力系统中各输电路径的有功功率第(2)－3)步完成后，首先，定义电力系统中任意一条输电路径的有功功率为输电路径的发电机输出有功功率通过该输电路径中每一个节点流到该输电路径的负荷节点的有功功率。定义电力系统中任意一条输电路径的有功功率分配比例因子为该输电路径的所有节点的有功功率分配比例因子之积；然后，计算包含M个节点的输电路径B_m的有功功率分配比例因子的步骤如下：①根据第(2)－2)步得到的输电路径B_m，当输电路径B_m中的发电机节点直接与负荷节点相连接时，即M=1，该输电路径中的有功功率分配比例因子为：Km=Kr,r(M)---(3)]]>式中：K_m为输电路径B_m的有功功率分配比例因子；r为输电路径B_m中的第M个位置对应的节点，为输电路径B_m中节点r的负荷对应的有功功率分配比例因子；当输电路径B_m中的发电机节点不直接与负荷节点相连接时，即M≥2，该输电路径中的有功功率分配比例因子为：Km=[Πi=1M-1K(n,k)(i,i+1)]Kr,r(M)---(4)]]>式中：i为输电路径B_m中节点的位置；n和k为输电路径B_m中第i个位置和第i+1个位置的节点；为输电路径B_m中节点n的线路（n,k）对应的有功功率分配比例因子；②第(2)－4)－①步完成后，计算电力系统中输电路径B_m的有功功率，计算公式为：P_m,y,z=K_m×P_m,     (5)式中：y和z分别为输电路径B_m的发电机节点和负荷节点；P_m,G为输电路径B_m的发电机节点y的有功功率值；P_m,y,z为输电路径B_m中的有功功率值；通过第(2)－4)－①步到第(2)－4)－②步就确定出电力系统中输电路径B_m的有功功率；(3)确定电力系统的关键节点1)第(2)步完成后，将第(2)－4)步计算出的通过节点n的所有输电路径的有功功率加权求和，得到该节点的有功潮流介数，其计算公式为：Bf(n)=Σy∈G,z∈L,m∈BWyWzPm(n),y,z---(6)]]>式中：B_f(n)为节点n的有功潮流介数；G为发电机节点集合；L为负荷节点集合；B为输电路径集合；n、y和z分别为输电路径B_m的节点、发电机节点和负荷节点；W_y为发电机节点y的权重，W_y的值为发电机节点y的有功出力值；W_z为负荷节点z的权重，W_z的值为负荷节点z的有功负荷；P_m(n),y,z为输电路径B_m经过节点n的输电路径有功功率；2)第(3)－1)步完成后，首先定义节点n的有功潮流介数重要度为节点n的有功潮流介数与系统中全部节点的有功潮流介数之和的百分比；然后，根据第(3)－1)步计算出的电力系统中各节点的节点有功潮流介数计算各节点的有功潮流介数重要度；3)第(3)－2)步完成后，将电力系统中各节点按照节点的有功潮流介数重要度从大到小排序；4)第(3)－3)步完成后，先定义关键节点范围为选取关键节点的数量与系统节点总数的百分比，再根据关键节点范围，即取为10～20%，若不为整数，则向上取整，按照第(3)－3)步得到的有功潮流介数重要度排序结果从大到小选取节点，将这些节点辨识为该电力系统中的关键节点。