基于改进线路效能的电网脆弱性辨识方法研究

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1、６４２０１８年９月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第３７卷第５期基于改进线路效能的电网脆弱性辨识方法研究１，韩海腾２，祁万春１，张文嘉１，孙文涛１，蔡１吴晨晖（１．国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，江苏南京２１０００８；２．东南大学电气工程学院，江苏南京２１００９６）摘要：随着智能电网建设的不断推进，电网互联程度越来越高，加强电网安全稳定分析对预防大停电事故的重要性更加突出。针对电网进行脆弱性评估，找出其中的薄弱环节，是电网安全稳定分析的前提与基础。本文首先根据复

2、杂网络理论，采用支路有功潮流重新定义线路效能权值，随后结合电网实际运行状态进行建模，通过求取系统运行状态或网络结构发生改变后的全局效能变化量，建立电网综合脆弱性评估指标，最后基于ＩＥＥＥ标准算例对电网脆弱节点和线路分别进行辨识。结果表明，与电源联系紧密的线路和重要枢纽节点对网络整体脆弱性指标有着显著影响，该方法可用于智能电网规划方案的评估及优化。关键词：电网脆弱性；复杂网络理论；线路效能；综合脆弱性评估中图分类号：ＴＭ７１１文献标志码：Ａ文章编号：２０９６－３２０３（２０１８）０５－００６４－０５结合的

3、方法等。０引言电网是一个复杂的网络系统，单一地从运行状我国的能源资源地理分布与区域经济发展呈态或是网络结构角度进行脆弱程度分析都存在一现非均衡的特性，西部地区能源资源丰富但经济发定的局限，与实际情况相违背［１８］。文献［１９］定义展较落后［１－２］，东部及南部经济相对发达但能源资了综合介数指标，通过加权求和的方法辨识电网脆源则相对匮乏，促使我国电网向着长距离、大容量弱环节，并考虑了节点电压、线路潮流和电网结构电能传输方向发展。随着特高压和大区互联电网的影响。文献［２０］用支路抵抗扰动的能力与有向的建设，

4、我国电网已成为一个具有超大规模的复杂电气介数的比值来定义线路综合脆弱性，同时反映系统［３－５］，电网的稳定性问题日趋严重，局部故障的支路本身的抗扰能力及其在系统结构中重要程度。影响范围扩大，进而引起连锁故障，可能引发大面文献［２１］基于二维平面拟合的方法分析电网脆弱积停电事故［６－９］，造成巨大经济损失和不良社会影性，探索运行状态和拓扑特征二者的耦合关系，结响。因此，加强电力系统稳定问题分析，提前辨识合故障线路的有功负载和介数分布进行二维叠加电网脆弱环节，有着重要的研究意义，对预防大规分析。然而，现有文

5、献多是通过数学组合的方法定模停电事故具有实际的指导作用。义综合脆弱性评估指标，并不能完全反映电网的实电网脆弱性反映了系统中一个或多个参数的际运行情况。变化对系统安全裕度的影响［１０］。通过电网建模和本文基于复杂网络理论对电网拓扑结构进行脆弱性评估指标计算，可以从总体上把握电网的薄建模，在此基础上，用各支路的有功功率值重新定弱环节，为进一步的电网安全稳定分析提供研究基义了网络线路效能权值，并以此构建了综合脆弱性础，增强电网应对突发事故的能力。评估模型，建立同时反映系统运行状态和拓扑结构电网脆弱性评估可分为

6、状态脆弱性评估和结的综合脆弱性评估指标。构脆弱性评估［１１］。状态脆弱性评估［１２－１５］以电网中各状态变量偏离正常状态及距离临界状态的程度１基于复杂网络理论的电网拓扑建模为研究对象，相应的分析方法有能量函数法、灵敏１．１建模的基本思想和假设条件度分析法和基于概率的风险理论分析法等；结构脆复杂网络理论［２２］是对复杂系统的抽象和描述。弱性评估［１６－１７］则是以电网中某个单元在网络结构电力系统是一个典型的复杂网络系统，网络包含大中的重要程度为研究对象，相应方法有基于复杂网量节点，如发电厂、变电站等。同时

7、，网络中各节点络理论的分析方法、关键割集法以及与人工智能相相互之间也有着复杂的连接关系。文献［２３—２４］收稿日期：２０１８－０５－０９；修回日期：２０１８－０６－１４将复杂网络理论引入电力系统分析中，为电网脆弱基金项目：国家留学基金委资助项目（２０１６０６０９０１０４）性分析提供了新的研究思路。吴晨等：基于改进线路效能的电网脆弱性辨识方法研究６５基于复杂网络理论对电网进行脆弱性评估和脆弱环节辨识，首先须对电网进行简化建模，将电２线路效能定义的改进网拓扑结构简化为点线图，其中发电厂和变电站简在建模过程中

8、，仅从电网的拓扑结构考虑网络化为网络中的节点，输电线路简化为网络中的边，的电能输送能力是不全面的。网络的传输能力与以便于研究节点、支路之间的相互关系，找出相对系统的运行状态有着密切联系，当电网受到扰动或的薄弱环节。在建模过程中，不考虑发电厂、变电发生故障后，节点电压，支路潮流等状态变量发生站的内部接线，将所有输电线路简化为无向有权变化。在系统中无功充裕的假设下，发生扰动时，边，定义线路电抗值作为每条线路的权重。根据以线路的无功传输量变化很小