[发明专利]一种电网节点重要度确定方法

摘要

本发明提出了一种电网节点重要度确定方法。本发明首先依据拓扑连接情况和有功潮流方向将电网抽象成一个有向图。其次，为将节点重要度评估和电网运行方式结合，不仅通过引入电源节点和负荷节点，将节点的电源与负荷视在功率作为流入与流出该节点的支路，而且将支路潮流视在功率的大小作为有向图的权重来使用。接着结合电网实际，定义电网节点重要度的衡量指标为节点的权威值和枢纽值之和，采用MBCC‑HITS算法实现电网节点重要度的计算。本发明方法能够合理有效地计算出电网各节点的重要度，并且结果和运行方式密切相关。利用本发明得到的节点重要度，可以应用到各级电网的风险评估和检修计划优化安排等方面。

主权项

1.一种电网节点重要度确定方法，其特征在于，首先，根据电网拓扑连接情况和有功潮流方向生成初始的电网拓扑有向图；然后，为建立节点重要度和电网运行方式之间的关系，对电源、负荷及潮流进行处理，形成了修正的电网拓扑的有权有向图；接着，根据修正的电网拓扑有权有向图，采用MBCC‑HITS算法，对电网中各节点的权威值和枢纽值进行计算，这两个值分别从进线和出线的角度衡量了节点的重要程度；最后，将节点的权威值和枢纽值之和作为节点重要度；具体步骤如下：步骤1)根据下表所示的对应关系，将电网转化为不考虑电源及负荷、潮流大小时的有向拓扑图G；其中，电网中线路的潮流是有方向的，有功的流向将作为线路的方向；步骤2)考虑节点的负荷与电源，对步骤(1)中得到的有向图G进行修正，得到修正的电网拓扑有向图G’；具体步骤如下：(1)节点负荷的处理；对于电网中节点i所接负荷l_i，引入一个负荷节点进行处理，即在原先根据电网拓扑连接情况生成的有向图的基础上，增加相应的负荷节点及一条由节点i指向负荷节点的有向边的潮流为负荷容量这样的处理，对于节点i来说，出度增加，而对于新增的负荷节点其重要度可在排序结果中剔除；(2)节点电源的处理；与负荷的处理类似，节点i上连接的发电机，引入一个发电机节点即在原先根据电网拓扑连接情况生成的有向图的基础上，增加相应的发电机节点并增加一条由发电机节点指向节点i的有向边边的潮流为发电机出力以视在功率计算；同样的，新增电源节点的重要度可在排序结果中剔除；步骤3)对支路潮流进行处理，得到含权重的邻接矩阵H；进行电网节点重要度计算时，要考虑电网运行方式的影响，即线路的潮流大小；将潮流大小作为有向边的权重考虑，具体是根据步骤(2)中得到的修正有向图G’，以及各支路潮流的大小形成带有权重的邻接矩阵H，其元素根据下式确定：采用含有权重的邻接矩阵H，使得电网节点重要度计算结果不仅和电网的拓扑结构有关，还和电网的实际运行方式密切相关；节点所连接线路数量越多，线路流过潮流越大，节点的重要程度将越高；步骤4)采用MBCC‑HITS迭代算法计算电网节点权威值，具体是采用下式进行迭代计算：y*k＝{βDc‑1(HTH+peT)+(1‑β)(1/N)eeT}Ty*k‑1其中，k为迭代次数；y^*＝(y₁,y₂,...y_N)为电网拓扑中所有节点的权威值向量，N为有向拓扑图G’的节点总数，包括引入的负荷节点和发电机节点，向量的初始值y^*0为β是为保证解的唯一性而引入的阻尼系数；p是为保证迭代过程有解而引入，且根据电网拓扑中节点的入度是否为零而生成的一个N维向量，因此是发电机节点为1，其他节点为0的N维向量；e为N维单位向量；D_c是N×N维矩阵，具体计算公式为：Dc＝diag(c'),c'＝(c′1,c'2,...,c'N)c'＝(HTH+peT)e；上述迭代过程中，每次迭代结果需要进行单位化，使得经过迭代后，权威值向量收敛，得到收敛的权威值向量y^*；步骤5)在经步骤(4)得出收敛的权威值向量后，代入下式得到各节点的枢纽值向量：z*＝Hy*节点枢纽值向量z^*也需要进行单位化，使得步骤6)把步骤(5)获得的枢纽值向量代入下式，y*＝HTz*，得到节点最终的节点权威值向量y*，同样该权威值向量也需单位化；步骤7)计算节点重要度；首先定义电网节点重要度向量R*如下，R*＝y*+z*，得到最终的节点重要度向量；由此可知，节点N的重要度为：Rn＝yn+zn其中，yn和zn是节点n最终的权威值和枢纽值；权威值yn是衡量节点对潮流原创性的贡献，是从进线的角度来衡量节点重要度的；而枢纽值zn是衡量节点在潮流传播中的作用，是从出线的角度来衡量节点的重要程度的；对节点n而言，进线的来源及数量和出线的去向和数量都决定着电网节点的重要程度；这两个值的大小共同决定着电网节点重要度，同等重要。