本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中查找關(guān)鍵線路的方法，屬供電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

關(guān)鍵線路是指對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起重大影響作用的、易造成嚴(yán)重后果的、具有重大風(fēng)險(xiǎn)的線路。目前，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行安全問(wèn)題逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。采用合理的方法對(duì)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵線路進(jìn)行辨識(shí)，對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)、維護(hù)社會(huì)利益，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。目前，已有的針對(duì)關(guān)鍵線路辨識(shí)方法的研究，角度較為單一，辨識(shí)指標(biāo)有待完善，并且缺乏負(fù)荷類型及節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵程度對(duì)線路關(guān)鍵性影響的分析與建模。這些研究成果已經(jīng)不能很好地適應(yīng)新形勢(shì)下提出的新要求，因此有必要針對(duì)已有研究的不足，通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及故障風(fēng)險(xiǎn)的綜合分析，尋找新的關(guān)鍵線路辨識(shí)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，為及早發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的潛在危險(xiǎn)提供技術(shù)支持。

本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，所述方法從個(gè)體屬性、局部屬性、全局屬性三個(gè)角度出發(fā)，結(jié)合線路運(yùn)行狀態(tài)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)體系；然后基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和保供電環(huán)境影響因子建立電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，繼而從結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性、狀態(tài)關(guān)鍵性、風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性三個(gè)角度出發(fā)建立關(guān)鍵線路多角度辨識(shí)模型，最后根據(jù)關(guān)鍵線路多角度辨識(shí)模型對(duì)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵線路進(jìn)行辨識(shí)。

上述關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，辨識(shí)按以下步驟進(jìn)行：

a.建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)體系

①確定個(gè)體屬性指標(biāo)

JG_i＝Jtype_i·Ltype_i·Jrel_i

式中JG_i為節(jié)點(diǎn)i的個(gè)體屬性指標(biāo)；Jtype_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)類型指標(biāo)；Ltype_i為節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷類型指標(biāo)；Jrel_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)可靠性指標(biāo)；

②確定局部屬性指標(biāo)

在定義加權(quán)度數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造節(jié)點(diǎn)聯(lián)系度指標(biāo)和節(jié)點(diǎn)置空度指標(biāo)：

Ⅰ.節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)度數(shù)k_i定義如下：

其中：D_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的節(jié)點(diǎn)集合，JG_j表示節(jié)點(diǎn)j的個(gè)體屬性指標(biāo)；

Ⅱ.節(jié)點(diǎn)i的聯(lián)系度指標(biāo)JJL_i：

Ⅲ.節(jié)點(diǎn)i的置空度指標(biāo)JJZ_i：

其中：Tri_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的其他節(jié)點(diǎn)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)i構(gòu)成的三角形個(gè)數(shù)；

③確定全局屬性指標(biāo)

全局屬性指標(biāo)包括節(jié)點(diǎn)分割度指標(biāo)和潮流游走介數(shù)指標(biāo)：

Ⅰ.節(jié)點(diǎn)i的分割度指標(biāo)JQF_i：

其中：m′表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域中線路數(shù)之和；m表示正常情況下，系統(tǒng)線路數(shù)之和；C表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域的節(jié)點(diǎn)集合；E表示正常情況下，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合；

Ⅱ.潮流游走介數(shù)指標(biāo)

節(jié)點(diǎn)i的潮流游走介數(shù)指標(biāo)JQC_i：

其中：n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)；n_G為向節(jié)點(diǎn)i輸送電能的發(fā)電機(jī)數(shù)量；P_ji為發(fā)電機(jī)j向節(jié)點(diǎn)i輸送的有功功率；n_L、P_ji分別為從節(jié)點(diǎn)i吸收能量的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和吸收的功率；SYJ_i為節(jié)點(diǎn)i的隨機(jī)游走介數(shù)；分別為流入流出節(jié)點(diǎn)i的功率上限，考慮到兩者不一定相同，為保證電網(wǎng)穩(wěn)定，取小值；P_i為節(jié)點(diǎn)i功率；ω_min、ω_max為ω的最大值和最小值；

④確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)

Ⅰ.采用冒險(xiǎn)型效用函數(shù)對(duì)各子指標(biāo)進(jìn)行歸一化；

Ⅱ.確定各指標(biāo)的主客觀綜合權(quán)重；

Ⅲ.定義關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)J_i：

J_i＝ω₁·JG′_i+ω₂₁·JJL′_i+ω₂₂·JJZ′_i+ω₃₁·JQF′_i+ω₃₂·JQC′_i

其中：JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF′_i和JQC′_i分別為JG_i、JJL_i、JJZ_i、JQF_i和JQC_i經(jīng)歸一化得到的結(jié)果；ω₁、ω₂₁、ω₂₂、ω₃₁和ω₃₂分別為JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF′_i和JQC′_i的綜合權(quán)重；

b.建立電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

①故障概率計(jì)算

Ⅰ.基于有序加權(quán)平均算子的概率預(yù)測(cè)值

將時(shí)間序列預(yù)測(cè)、回歸分析預(yù)測(cè)、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)作為三個(gè)單項(xiàng)預(yù)測(cè)方法，采用有序加權(quán)平均算子預(yù)測(cè)方法計(jì)算故障概率，得到故障概率預(yù)測(cè)值p；

Ⅱ.根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正：

p′＝α·β·γ·p

式中p′為故障概率修正值；α為負(fù)載率(LRA)修正系數(shù)；β為天氣因子修正系數(shù)；γ為設(shè)備缺陷修正系數(shù)；

②建立計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的負(fù)荷削減模型

電力系統(tǒng)線路發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)最優(yōu)負(fù)荷削減模型和負(fù)荷等級(jí)切除負(fù)荷，切除順序?yàn)槿?jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷；

③建立綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

Ⅰ.建立后果評(píng)估指標(biāo)體系，包括基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)C_vi、計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的失負(fù)荷嚴(yán)重度指標(biāo)C_pi、考慮過(guò)負(fù)荷的加權(quán)潮流熵嚴(yán)重度指標(biāo)C_hi，各指標(biāo)的計(jì)算方法如下：

線路i故障后電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)C_vi：

式中D_vij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓越限程度，計(jì)算公式如下：

式中u_ij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓；

計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的失負(fù)荷嚴(yán)重度指標(biāo)C_pi：

式中Lev_dj、D_1pij分別表示節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷等級(jí)和線路i故障后由于不滿足潮流約束調(diào)節(jié)導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量；D_2pij表示由于形成孤島導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量；

考慮過(guò)負(fù)荷的加權(quán)潮流熵嚴(yán)重度指標(biāo)C_hi：

其中：LRAⁱ(k)表示線路i斷開(kāi)后，分布在負(fù)載率區(qū)間[k·0.1,(k+1)·0.1]的線路平均負(fù)載率；pⁱ(k)表示線路i斷開(kāi)后，各個(gè)負(fù)載率區(qū)間的線路概率；LRAⁱ(OP)、pⁱ(OP)分別表示線路i斷開(kāi)后，線路過(guò)負(fù)荷的平均負(fù)載率和概率；

Ⅱ.求解綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R_i：

R_i＝δ·p″_i·(ω₁C′_vi+ω₂C′_pi+ω₃C′_hi)

p″＝(5+lgp′)/5

式中p″為故障概率修正值對(duì)數(shù)化；C′_vi、C′_pi、C′_hi為子指標(biāo)C_vi、C_pi、C_hi的歸一化結(jié)果；ω₁、ω₂、ω₃分別為C′_vi、C′_pi、C′_hi的權(quán)重；δ為環(huán)境影響因子；

c.建立關(guān)鍵線路多角度辨識(shí)模型

①結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性辨識(shí)指標(biāo)

Ⅰ.基于節(jié)點(diǎn)個(gè)體屬性的線路個(gè)體屬性指標(biāo)：

XJG_ij＝(JG_i+JG_j)/2

式中JG_i、JG_j分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的個(gè)體屬性指標(biāo)；

Ⅱ.基于節(jié)點(diǎn)加權(quán)度數(shù)的線路關(guān)聯(lián)度指標(biāo)：

其中：k_i、k_j分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的加權(quán)度數(shù)指標(biāo)；表示系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的加權(quán)度數(shù)平均值；

Ⅲ.基于電抗的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)

定義電源節(jié)點(diǎn)到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的所有路徑中，線路電抗和最小的路徑為該發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)的最短路徑；線路被所有最短路徑經(jīng)過(guò)的次數(shù)定義為基于電抗的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)XJJ_ij，

②狀態(tài)關(guān)鍵性辨識(shí)指標(biāo)

基于有功功率的狀態(tài)重要度指標(biāo)XZ_ij：

XZ_ij＝P_ij/M_ij＝P_ij/(P_ijmax-P_ij)

式中P_ij表示線路ij的有功功率；M_ij表示線路ij的有功功率裕度；P_ijmax表示線路ij的有功功率極限；

③風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性辨識(shí)指標(biāo)

線路ij故障后的風(fēng)險(xiǎn)XF_ij＝R_ij，R_ij計(jì)算公式為b③Ⅱ所示；

④關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)

關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)X_ij由下式計(jì)算：

X_ij＝(ω₁₁·XJG′_ij+ω₁₂·XJL′_ij+ω₁₂·XJJ′_ij)+ω₂·XZ′_ij+ω₃·XF′_ij

式中XJG′_ij、XJL′_ij、XJJ′_ij、XZ′_ij、XF′_ij分別為子指標(biāo)XJG_ij、XJL_ij、XJJ_ij、XZ_ij、XF_ij歸一化的結(jié)果；ω表示權(quán)重；

d.對(duì)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵線路進(jìn)行辨識(shí)

辨識(shí)方法為：線路的個(gè)體屬性值越大，關(guān)鍵性越高；線路關(guān)聯(lián)度指標(biāo)越大，其所處的位置就越關(guān)鍵；線路的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)越大，關(guān)鍵性越高；線路的關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)越大，關(guān)鍵性越高。

上述關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，各指標(biāo)主客觀綜合權(quán)重的確定步驟如下：

a.利用模糊層次分析法確定各指標(biāo)的主觀權(quán)重；

b.利用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重；

c.利用離差最大化確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重；

d.采用合作博弈理論確定主客觀綜合權(quán)重。

上述關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，采用冒險(xiǎn)型效用函數(shù)對(duì)各子指標(biāo)進(jìn)行歸一化的具體方法如下：

針對(duì)效益型指標(biāo)：

針對(duì)成本型指標(biāo)：

式中x″_ij為歸一化結(jié)果；x_ij表示對(duì)象i的第j個(gè)指標(biāo)值；x_jmax、x_jmin分別為第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值。

上述關(guān)鍵線路多角度多層次的辨識(shí)方法，所述個(gè)體屬性指標(biāo)中，節(jié)點(diǎn)類型指標(biāo)的賦值如下：聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)賦值為1，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)賦值為1.2；負(fù)荷類型指標(biāo)的賦值如下：一級(jí)負(fù)荷賦值1.3，二級(jí)負(fù)荷1.2，三級(jí)負(fù)荷1.1。

本發(fā)明從線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)角度出發(fā)建立電力系統(tǒng)的關(guān)鍵線路辨識(shí)指標(biāo)體系，既可以根據(jù)需要從結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性、狀態(tài)關(guān)鍵性、風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性三個(gè)角度分別進(jìn)行辨識(shí)，也可以統(tǒng)籌考慮綜合分析，為及早發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的潛在危險(xiǎn)提供了技術(shù)支持。

附圖說(shuō)明

圖1是關(guān)鍵線路多角度多層次辨識(shí)指標(biāo)體系圖；

圖2是IEEE-39標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)圖。

文中各符號(hào)為：JG_i為節(jié)點(diǎn)i的個(gè)體屬性指標(biāo)；Jtype_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)類型指標(biāo)；Ltype_i為節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷類型指標(biāo)；Jrel_i為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)可靠性指標(biāo)；k_i為節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)度數(shù)；D_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的節(jié)點(diǎn)集合；JG_j表示節(jié)點(diǎn)j的個(gè)體屬性指標(biāo)；JJL_i為節(jié)點(diǎn)i的聯(lián)系度指標(biāo)；Tri_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的其他節(jié)點(diǎn)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)i構(gòu)成的三角形個(gè)數(shù)；JQF_i為節(jié)點(diǎn)i的分割度指標(biāo)；m′表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域中線路數(shù)之和；m表示正常情況下，系統(tǒng)線路數(shù)之和；C表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域的節(jié)點(diǎn)集合；E表示正常情況下，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合；JQC_i為節(jié)點(diǎn)i的潮流游走介數(shù)指標(biāo)；n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)；n_G為向節(jié)點(diǎn)i輸送電能的發(fā)電機(jī)數(shù)量；P_ji為發(fā)電機(jī)j向節(jié)點(diǎn)i輸送的有功功率；n_L、P_ji分別為從節(jié)點(diǎn)i吸收能量的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和吸收的功率；SYJ_i為節(jié)點(diǎn)i的隨機(jī)游走介數(shù)；分別為流入流出節(jié)點(diǎn)i的功率上限，考慮到兩者不一定相同，為保證電網(wǎng)穩(wěn)定，取小值；P_i為節(jié)點(diǎn)i功率；ω_min、ω_max為ω的最大值和最小值；J_i為節(jié)點(diǎn)i的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)；JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF′_i和JQC′_i分別為JG_i、JJL_i、JJZ_i、JQF_i和JQC_i經(jīng)歸一化得到的結(jié)果；p為故障概率預(yù)測(cè)值；p′為故障概率修正值；α為負(fù)載率(LRA)修正系數(shù)；β為天氣因子修正系數(shù)；γ為設(shè)備缺陷修正系數(shù)；C_vi為基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)；C_pi為計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的失負(fù)荷嚴(yán)重度指標(biāo)；C_hi為考慮過(guò)負(fù)荷的加權(quán)潮流熵嚴(yán)重度指標(biāo)；D_vij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓越限程度；u_ij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓；Lev_dj、D_1pij分別表示節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷等級(jí)和線路i故障后由于不滿足潮流約束調(diào)節(jié)導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量；D_2pij表示由于形成孤島導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量；LRAⁱ(k)表示線路i斷開(kāi)后，分布在負(fù)載率區(qū)間[k·0.1,(k+1)·0.1]的線路平均負(fù)載率；pⁱ(k)表示線路i斷開(kāi)后，各個(gè)負(fù)載率區(qū)間的線路概率；LRAⁱ(OP)、pⁱ(OP)分別表示線路i斷開(kāi)后，線路過(guò)負(fù)荷的平均負(fù)載率和概率；R_i為綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；p″為故障概率修正值對(duì)數(shù)化；C′_vi、C′_pi、C′_hi為子指標(biāo)C_vi、C_pi、C_hi的歸一化結(jié)果；δ為環(huán)境影響因子；k_i、k_j分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的加權(quán)度數(shù)指標(biāo)；表示系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的加權(quán)度數(shù)平均值；

XJJ_ij為基于電抗的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)；XZ_ij為基于有功功率的狀態(tài)重要度指標(biāo)；P_ij表示線路ij的有功功率；M_ij表示線路ij的有功功率裕度；P_ijmax表示線路ij的有功功率極限；XF_ij為線路ij故障后的風(fēng)險(xiǎn)；X_ij為關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)，XJG′_ij、XJL′_ij、XJJ′_ij、XZ′_ij、XF′_ij分別為子指標(biāo)XJG_ij、XJL_ij、XJJ_ij、XZ_ij、XF_ij歸一化的結(jié)果；ω表示權(quán)重；x_ij表示對(duì)象i的第j個(gè)指標(biāo)值；x′_ij為x_ij的歸一化結(jié)果；x_jmax、x_jmin分別為第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值；P_d0i、Q_d0i為初始負(fù)荷有功無(wú)功；P_di、Q_di為削減后負(fù)荷有功無(wú)功；P_gi、Q_gi為發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力；P_ij表示線路ij的有功功率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明的具體步驟如下：

1.考慮節(jié)點(diǎn)個(gè)體差異的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)

(1)個(gè)體屬性指標(biāo)

已有技術(shù)中沒(méi)有計(jì)及個(gè)體屬性對(duì)節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的影響，尤其是將變電站視為節(jié)點(diǎn)，并沒(méi)有考慮變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主接線形式的作用。本發(fā)明從節(jié)點(diǎn)類型、負(fù)荷類型、節(jié)點(diǎn)可靠性出發(fā)建立個(gè)體屬性指標(biāo)。

JG_i＝Jtype_i·Ltype_i·Jrel_i (1)

各個(gè)子指標(biāo)含義及賦值說(shuō)明如下：

Jtype_i(節(jié)點(diǎn)類型)：聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)賦值為1，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)賦值為1.2；

Ltype_i(負(fù)荷類型)：一級(jí)負(fù)荷賦值1.3，二級(jí)負(fù)荷1.2，三級(jí)負(fù)荷1.1；

Jrel_i(節(jié)點(diǎn)可靠性)：對(duì)于變電站節(jié)點(diǎn)，不同主接線形式可靠性是不同的，有必要考慮變電站主接線形式不同引起的節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性差異；

(2)局部屬性指標(biāo)

從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度出發(fā)，在定義加權(quán)度數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了節(jié)點(diǎn)聯(lián)系度指標(biāo)、節(jié)點(diǎn)置空度指標(biāo)。

1)加權(quán)度數(shù)

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中，節(jié)點(diǎn)度數(shù)指與該節(jié)點(diǎn)直接相連的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，該方法沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)的差異，認(rèn)為其權(quán)重都相同為1。在定義節(jié)點(diǎn)個(gè)體屬性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出了加權(quán)度數(shù)的概念，考慮了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的差異性。

其中：k_i表示節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)度數(shù)，D_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的節(jié)點(diǎn)集合，JG_j表示節(jié)點(diǎn)j的個(gè)體屬性指標(biāo)；

2)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系度指標(biāo)

基于加權(quán)度數(shù)的概念，提出了節(jié)點(diǎn)聯(lián)系度指標(biāo)：

節(jié)點(diǎn)聯(lián)系度指標(biāo)反映了節(jié)點(diǎn)與外界聯(lián)系的緊密程度，該值越大，聯(lián)系越密切，節(jié)點(diǎn)越關(guān)鍵。

3)節(jié)點(diǎn)置空度指標(biāo)

基于加權(quán)度數(shù)的概念，提出了節(jié)點(diǎn)置空度指標(biāo)：

其中：Tri_i表示與節(jié)點(diǎn)i直接相連的其他節(jié)點(diǎn)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)i構(gòu)成的三角形個(gè)數(shù)；

節(jié)點(diǎn)置空度反映了與節(jié)點(diǎn)i直接相連的其他節(jié)點(diǎn)連接情況，其值越大，其他節(jié)點(diǎn)之間直接相連的路徑越多，則節(jié)點(diǎn)i去除后，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的影響越小，關(guān)鍵性也越小。

(3)全局屬性指標(biāo)

從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了節(jié)點(diǎn)分割度指標(biāo)。從運(yùn)行狀態(tài)角度，借鑒了潮流游走介數(shù)指標(biāo)。

1)節(jié)點(diǎn)分割度指標(biāo)

其中：m′表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域中線路數(shù)之和；m表示正常情況下，系統(tǒng)線路數(shù)之和；C表示節(jié)點(diǎn)i切除后，系統(tǒng)最大連通域的節(jié)點(diǎn)集合；E表示正常情況下，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合；

節(jié)點(diǎn)分割度從全局角度出發(fā)，衡量了節(jié)點(diǎn)切除后對(duì)系統(tǒng)的影響。與傳統(tǒng)的連通性指標(biāo)相比，該指標(biāo)通過(guò)引入節(jié)點(diǎn)個(gè)體屬性指標(biāo)和的比值，有效的反映了節(jié)點(diǎn)切除后，發(fā)電機(jī)、不同等級(jí)負(fù)荷的變化情況，進(jìn)一步描述了后果的嚴(yán)重程度。

2)潮流游走介數(shù)指標(biāo)

將隨機(jī)游走算法和潮流跟蹤原理相結(jié)合，形成潮流游走介數(shù)指標(biāo)JQC_i。

(4)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)

1)基于效用理論的子指標(biāo)歸一化

采用冒險(xiǎn)型效用函數(shù)對(duì)子指標(biāo)進(jìn)行歸一化，公式如下：

針對(duì)效益型指標(biāo)：

針對(duì)成本型指標(biāo)：

其中：x″_ij為歸一化結(jié)果；x_ij表示對(duì)象i的第j個(gè)指標(biāo)值；x_jmax、x_jmin分別為第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值。

與傳統(tǒng)的線性歸一化方法相比，該技術(shù)方案提出的方法一方面加強(qiáng)了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的區(qū)分度，另一方面有效地避免了多指標(biāo)綜合評(píng)判中常常遇到的遮蔽效應(yīng)。

2)基于合作博弈理論的主客觀權(quán)重計(jì)算

目前已有的針對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)辨識(shí)的研究，考慮的角度和指標(biāo)相對(duì)較少，也沒(méi)有深入并且合理的確定指標(biāo)之間的權(quán)重，采用的方法較為單一。

針對(duì)這些不足，該技術(shù)方案提出的權(quán)重確定方法步驟如下：

e.利用模糊層次分析法確定各指標(biāo)的主觀權(quán)重。

f.利用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重。

g.利用離差最大化確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重。

h.在此基礎(chǔ)上，采用合作博弈理論確定主客觀綜合權(quán)重。

不僅為決策者根據(jù)實(shí)際需求制定相關(guān)權(quán)重提供了一定空間，而且充分挖掘了已有的數(shù)據(jù)信息，避免權(quán)重過(guò)于主觀，使得辨識(shí)結(jié)果更加合理，減少了單一權(quán)重確定方法帶來(lái)的誤差。

3)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)指標(biāo)定義如下：

其中：JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF′_i、JQC′_i分別為公式(1)—(5)提出的指標(biāo)按照前述方法歸一化得到的結(jié)果；ω為各指標(biāo)的綜合權(quán)重；

2.基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和保供電環(huán)境影響因子的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

目前，已有大量文獻(xiàn)建立了電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，提出了評(píng)估指標(biāo)體系。但這些方法沒(méi)有考慮到節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的影響，當(dāng)電壓越限程度相同時(shí)，節(jié)點(diǎn)越關(guān)鍵，造成的后果也應(yīng)該更加嚴(yán)重。此外，鮮有文獻(xiàn)考慮了切除負(fù)荷時(shí)，不同等級(jí)負(fù)荷的影響。針對(duì)這些不足，該技術(shù)方案提出了基于新調(diào)規(guī)和節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

(1)故障概率計(jì)算

1)基于有序加權(quán)平均算子的概率預(yù)測(cè)值

傳統(tǒng)的組合預(yù)測(cè)方法在給單項(xiàng)預(yù)測(cè)方法確定權(quán)重時(shí)，同種方法在不同時(shí)間點(diǎn)的權(quán)重是相同的，而實(shí)際情況中，同一個(gè)單項(xiàng)預(yù)測(cè)方法在不同時(shí)刻的預(yù)測(cè)精度可能不同，應(yīng)該賦予不同的權(quán)重。因此提出了有序加權(quán)平均算子預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明采用時(shí)間序列預(yù)測(cè)、回歸分析預(yù)測(cè)、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)作為三個(gè)單項(xiàng)預(yù)測(cè)方法。

minY(W)＝W^TEW (9)

其中：E為組合預(yù)測(cè)誤差矩陣，A＝(1；1；...,1；)為系數(shù)列向量；

2)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正

p′＝α·β·γ·p (11)

其中：p′為故障概率修正值；p為故障概率預(yù)測(cè)值；

α為負(fù)載率(LRA)修正系數(shù)；

β為天氣因子修正系數(shù)；γ為設(shè)備缺陷修正系數(shù)；

(2)計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的負(fù)荷削減模型

電力系統(tǒng)線路發(fā)生故障，可能導(dǎo)致電壓節(jié)點(diǎn)越限，其他線路過(guò)載，為了使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行，需要采取切負(fù)荷措施。本發(fā)明在最優(yōu)負(fù)荷削減模型基礎(chǔ)上，考慮負(fù)荷等級(jí)，切除順序?yàn)槿?jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷。

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

P_d0i/Q_d0i＝P_di/Q_di

U_imin≤U_i≤U_imax

0≤P_di≤P_d0i，0≤Q_di≤Q_d0i

P_gimin≤P_gi≤P_gimax，Q_gimin≤Q_gi≤Q_gimax

其中：P_d0i、Q_d0i為初始負(fù)荷有功無(wú)功；P_di、Q_di為削減后負(fù)荷有功無(wú)功；P_gi、Q_gi為發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力；P_ij、Q_ij表示線路ij的有功功率和無(wú)功功率；U_i、U_j表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓；g_ij、b_ij、θ_ij表示線路電導(dǎo)、電納和兩端節(jié)點(diǎn)電壓相角差；U_imin、U_imax表示節(jié)點(diǎn)電壓最大值和最小值；P_gimin、P_gimax表示發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功出力最大值和最小值；S_ijmax表示線路潮流上限；

負(fù)荷等級(jí)權(quán)重Lev_d確定原則：

一級(jí)負(fù)荷最小值×權(quán)值>二級(jí)負(fù)荷最大值×權(quán)值；

二級(jí)負(fù)荷最小值×權(quán)值>三級(jí)負(fù)荷最大值×權(quán)值；

(3)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

1)本發(fā)明首先建立后果評(píng)估指標(biāo)體系包括：基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)C_vi、計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的失負(fù)荷嚴(yán)重度指標(biāo)C_pi、考慮過(guò)負(fù)荷的加權(quán)潮流熵嚴(yán)重度指標(biāo)C_hi。

a.線路i故障后電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)C_vi：

其中：J_j表示節(jié)點(diǎn)j的關(guān)鍵性綜合指標(biāo)，計(jì)算方法參考技術(shù)方案1部分；D_vij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓越限程度，計(jì)算公式如下：

其中：u_ij表示線路i故障后節(jié)點(diǎn)j電壓；

與傳統(tǒng)的電壓越限嚴(yán)重度指標(biāo)相比，該指標(biāo)考慮了節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性。電壓越限程度相同的情況下，節(jié)點(diǎn)越關(guān)鍵，其危害程度越高，更加符合實(shí)際情況。

b.計(jì)及負(fù)荷等級(jí)的失負(fù)荷嚴(yán)重度指標(biāo)C_pi：

其中：Lev_dj、D_1pij分別表示節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷等級(jí)和線路i故障后由于不滿足潮流約束調(diào)節(jié)導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量，計(jì)算方法參考公式(13)、(14)；D_j2ip表示由于形成孤島導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)j失負(fù)荷量；

c.考慮過(guò)負(fù)荷的加權(quán)潮流熵嚴(yán)重度指標(biāo)C_hi：

該指標(biāo)用來(lái)反映線路斷開(kāi)引起的潮流轉(zhuǎn)移對(duì)系統(tǒng)線路負(fù)載率分布及運(yùn)行安全水平的影響。

2)求解綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

a.按照公式(6)、(7)提出的方法進(jìn)行子指標(biāo)的歸一化以及權(quán)重的計(jì)算。

b.綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

以往研究在計(jì)算故障風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，往往忽略系統(tǒng)所處的保供電環(huán)境，本發(fā)明引入環(huán)境影響因子對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行修正，來(lái)反映故障發(fā)生時(shí)的供電環(huán)境。根據(jù)供保電環(huán)境處于一般時(shí)期、特殊時(shí)期、二級(jí)供保電還是一級(jí)供保電，所述供保電環(huán)境時(shí)期的劃分既可以按照相應(yīng)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，也可以自己設(shè)定，從而賦予不同的權(quán)值。

R_i＝δ·p″_i·C′_i＝δ·p″_i·(ω₁C′_vi+ω₂C′_pi+ω₃C′_hi) (18)

p″＝(5+lgp′)/5 (19)

其中：p″為故障概率修正值對(duì)數(shù)化；C′_vi、C′_pi、C′_hi為子指標(biāo)歸一化結(jié)果；ω為權(quán)重；δ為環(huán)境影響因子；

3、考慮節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵線路多角度辨識(shí)模型

針對(duì)關(guān)鍵線路辨識(shí)問(wèn)題，已有文獻(xiàn)沒(méi)有考慮到節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性對(duì)線路的影響。針對(duì)此不足，本發(fā)明提出建立一種多角度、多層次的關(guān)鍵線路辨識(shí)模型?？梢愿鶕?jù)需要從結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性、狀態(tài)關(guān)鍵性、風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性三個(gè)角度分別進(jìn)行辨識(shí)，也可以統(tǒng)籌考慮綜合分析，并且根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序。

(1)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性

1)基于節(jié)點(diǎn)個(gè)體屬性的線路個(gè)體屬性指標(biāo)

XJG_ij＝(JG_i+JG_j)/2 (20)

其中：JG_i、JG_j分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的個(gè)體屬性指標(biāo)，參考公式(1)提供的方法計(jì)算；

與線路直接相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)體屬性值越大，線路的個(gè)體屬性值越大，關(guān)鍵性越高。

2)基于節(jié)點(diǎn)加權(quán)度數(shù)的線路關(guān)聯(lián)度指標(biāo)

其中：k_i、k_j分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的加權(quán)度數(shù)指標(biāo)，參考公式(2)提供的方法計(jì)算；

該指標(biāo)描述了線路與外界聯(lián)系的緊密程度，線路關(guān)聯(lián)度指標(biāo)越大，則與該線路相連的線路數(shù)越多，其所處的位置也就越關(guān)鍵。

3)基于電抗的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)

定義電源節(jié)點(diǎn)到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的所有路徑中，線路電抗和最小的路徑為該發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)的最短路徑。線路被所有最短路徑經(jīng)過(guò)的次數(shù)定義為基于電抗的加權(quán)介數(shù)指標(biāo)XJJ_ij。

(2)狀態(tài)關(guān)鍵性

基于有功功率的狀態(tài)重要度指標(biāo)XZ_ij：

XZ_ij＝P_ij/M_ij＝P_ij/(P_ijmax-P_ij) (22)

其中：P_ij表示線路ij的有功功率；M_ij表示線路ij的有功功率裕度；P_ijmax表示線路ij的有功功率極限；

一方面在實(shí)時(shí)運(yùn)行過(guò)程中，線路的主要功能就是傳輸有功功率，因此有功功率越大的線路，其承擔(dān)的任務(wù)越重，在電網(wǎng)中越關(guān)鍵。

另一方面，從故障后果角度而言。線路流過(guò)的有功功率越大，其因故障或者蓄意攻擊而斷開(kāi)后，其潮流轉(zhuǎn)移量越大，可能造成的后果越嚴(yán)重。此外，當(dāng)存在線路切斷潮流轉(zhuǎn)移現(xiàn)象時(shí)，有功功率大、裕度小的線路能夠承載的潮流轉(zhuǎn)移量越小，越有可能出現(xiàn)越限情況，造成進(jìn)一步開(kāi)斷，繼續(xù)引發(fā)潮流的大規(guī)模轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致連鎖故障的發(fā)生。

(3)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性

通過(guò)建立的基于節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和保供電環(huán)境影響因子的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，可以計(jì)算各條線路故障后的風(fēng)險(xiǎn)XF_ij＝R_ij。

(4)關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)

按照具體實(shí)施方式1中(4)提出的方法進(jìn)行子指標(biāo)的歸一化以及權(quán)重的計(jì)算，可以得到關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)指標(biāo)X_ij，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序。

其中：XJG′_ij、XJL′_ij、XJJ′_ij、XZ′_ij、XF′_ij分別為子指標(biāo)歸一化的結(jié)果；ω表示權(quán)重；

實(shí)施例

以IEEE-39標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)為例，說(shuō)明該方法的實(shí)施過(guò)程。

1、基于新調(diào)規(guī)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果：[0.3314 0.2291 0.1184 0.1180 0.2031]；

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)綜合辨識(shí)結(jié)果：

表1基于新調(diào)規(guī)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)結(jié)果

2、基于新調(diào)規(guī)、節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和保供電環(huán)境影響因子的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果：[0.2241 0.4100 0.3659]；

表2電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

3、考慮節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵線路多角度辨識(shí)模型

(1)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果：[0.2272 0.4642 0.3086]；

表3線路結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性辨識(shí)結(jié)果及排序

(2)運(yùn)行狀態(tài)關(guān)鍵性

表4線路狀態(tài)關(guān)鍵性辨識(shí)結(jié)果及排序

(3)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵性參考表2

(4)關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)結(jié)果

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果：[0.3479 0.2878 0.3643]；

表5關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)結(jié)果及排序

本發(fā)明提出的考慮節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵性的辨識(shí)方法，能夠分別從結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)角度對(duì)關(guān)鍵線路進(jìn)行排序，也可以進(jìn)行綜合排序。由于各個(gè)角度的出發(fā)點(diǎn)不同，因此線路的關(guān)鍵性和排序也存在差異。

本發(fā)明中的圖1為關(guān)鍵線路多角度多層次辨識(shí)指標(biāo)體系圖，分為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)部分、線路風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算部分以及關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)部分三個(gè)層次。其中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)為基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算為關(guān)鍵線路綜合辨識(shí)的手段之一。該模型考慮了多個(gè)角度，分別為結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)角度。

圖2為IEEE-39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，共有10臺(tái)發(fā)電機(jī)和46條線路，其中節(jié)點(diǎn)31為平衡節(jié)點(diǎn)。