一种电网关键节点识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电网关键节点识别方法及系统，通过故障节点对其他节点的功率的改变来衡量节点故障后对其他节点的影响，构造基于潮流分布的影响关系矩阵，并通过节点实际功率值来比较各节点之间的差异性，构造基于电气拓扑结构的影响关系矩阵，进而根据基于潮流分布的影响关系矩阵、基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量，最终根据电网节点重要度向量确定电网关键节点。本发明专利技术综合考虑了电网节点在拓扑结构和潮流分布方面的重要性，并通过迭代计算的方式，考虑系统变化后变量的更新，相较于现有的方法，能够更准确地识别出电网关键节点。能够更准确地识别出电网关键节点。能够更准确地识别出电网关键节点。

【技术实现步骤摘要】
一种电网关键节点识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及电网
，特别是涉及一种电网关键节点识别方法及系统。

技术介绍

[0002]随着能源互联网的不断发展，它对国家经济和安全起着更加重要的影响，电网结构日趋复杂。因此对电力系统的可靠性，安全性提出了更高的要求。电力系统各节点之间的网络连接性和网络功能存在个体差异，其中存在一些关键节点，这些关键节点失效容易导致严重的电力系统事故。因此，需要准确识别出这些关键节点，为电力系统安全稳定控制和风险评估提供有价值的参考。
[0003]已有的电网关键节点识别方法中，基于改进PageRank的关键节点识别方法使用静态下的功率进行分析，无法反应节点故障对电网的影响；基于电气介数的关键节点识别方法仅从电网拓扑结构进行分析，忽略了电网实际潮流分布对电网的影响；基于基尼系数的关键节点识别方法考虑电网中各节点的差异性来识别关键节点，但这种方法没有考虑到电网节点发生故障后，由于系统拓扑结构发生改变，节点之间的差异性也发生改变的影响，在实际测试中效果并不理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电网关键节点识别方法及系统，能够更加准确地识别出电网关键节点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种电网关键节点识别方法，所述方法包括：
[0007]根据节点故障前后对电网中其它节点所连接的线路上功率的变化量构造节点相关性矩阵；
[0008]根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影响关系矩阵；
[0009]根据电网中每个节点的实际功率值，获得基于电气拓扑结构的影响关系矩阵；
[0010]根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量；
[0011]根据所述电网节点重要度向量确定电网关键节点。
[0012]可选的，根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影响关系矩阵，具体包括：
[0013]根据所述节点相关性矩阵，利用公式构造初始的基于潮流分布的影响关系矩阵；其中，y
ij
为节点i和节点j之间的相关性，c
ij
为节点相关性矩阵中节点i对节点j的影响程度，为节点i失效后，节点j关联线路m上的相对功率变化量，为节点i失效后，节点j关联线路m上的功率变化量，为节点j
关联线路m的剩余容量，c
kj
为节点k对节点j的影响程度，N为电网节点数；
[0014]将初始的基于潮流分布的影响关系矩阵按照列进行归一化，获得归一化后的基于潮流分布的影响关系矩阵。
[0015]可选的，所述根据电网中每个节点的实际功率值，获得基于电气拓扑结构的影响关系矩阵，具体包括：
[0016]根据每个节点的实际功率值，利用高斯映射函数确定每个节点的归一化功率值；其中，f
i
为节点i的归一化功率值，u
i
为节点i的实际功率值，u
max
为所有节点的实际功率值中的最大值，σ2为所有节点的实际功率值的方差；
[0017]根据每个节点的归一化功率值，利用公式Z＝fe
T
，确定初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵；其中，Z为初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵，f为所有节点的归一化功率值组成的向量，e
T
为全“1”行向量，e
T
的维数与电网节点数相同；
[0018]将初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵按照列进行归一化，获得归一化后的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵。
[0019]可选的，根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量，具体包括：
[0020]根据实际网络发电机出力的差异性，利用公式确定自适应加权系数α；其中，g'为将发电机出力与出力均值差的均值进行单位化后的出力值，g为发电机出力大小，为发电机出力均值；
[0021]根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，利用公式进行迭代计算，直到第k+1次迭代计算得到的电网节点重要度向量R
(k+1)
中所有的元素与第k次迭代计算得到的电网节点重要度向量R
(k)
中对应元素的差值的绝对值均小于差值阈值时迭代结束，获得电网节点重要度向量；
[0022]其中，为归一化后的基于潮流分布的影响关系矩阵，为归一化后的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵。
[0023]可选的，根据所述电网节点重要度向量确定电网关键节点，具体包括：
[0024]对所述电网节点重要度向量中节点的重要度降序排序，获得重要度序列；
[0025]初始化节点序号q为1；
[0026]从电网中对重要度序列的第q个节点进行仿真移除，获得仿真移除第q个节点后电网的网络指标；
[0027]判断所述网络指标的变化率是否小于变化率阈值，获得判断结果；
[0028]若所述判断结果表示否，则将q的数值增加1，返回步骤“从电网中对重要度序列的第q个节点进行仿真移除，获得仿真移除第q个节点后电网的网络指标”；
[0029]若所述判断结果表示是，则将所述重要度序列中第一个节点到第q个节点之间的所有节点确定为电网关键节点。
[0030]一种电网关键节点识别系统，所述系统包括：
[0031]节点相关性矩阵构造模块，用于根据节点故障前后对电网中其它节点所连接的线路上功率的变化量构造节点相关性矩阵；
[0032]基于潮流分布的影响关系矩阵构造模块，用于根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影响关系矩阵；
[0033]基于电气拓扑结构的影响关系矩阵构造模块，用于根据电网中每个节点的实际功率值，获得基于电气拓扑结构的影响关系矩阵；
[0034]电网节点重要度向量计算模块，用于根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量；
[0035]电网关键节点确定模块，用于根据所述电网节点重要度向量确定电网关键节点。
[0036]可选的，所述基于潮流分布的影响关系矩阵构造模块，具体包括：
[0037]初始的基于潮流分布的影响关系矩阵构造子模块，用于根据所述节点相关性矩阵，利用公式构造初始的基于潮流分布的影响关系矩阵；其中，y
ij
为节点i和节点j之间的相关性，c
ij
为节点相关性矩阵中节点i对节点j的影响程度，为节点i失效后，节点j关联线路m上的相对功率变化量，为节点i失效后，节点j关联线路m上的功率变化量，为节点j关联线路m的剩余容量，c
kj
为节点k对节点j的影响程度，N为电网节点数；
[0038]归一化后的基于潮流分布的影响关系矩阵获得子模块，用于将初始的基于潮流分布的影响关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网关键节点识别方法，其特征在于，所述方法包括：根据节点故障前后对电网中其它节点所连接的线路上功率的变化量构造节点相关性矩阵；根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影响关系矩阵；根据电网中每个节点的实际功率值，获得基于电气拓扑结构的影响关系矩阵；根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量；根据所述电网节点重要度向量确定电网关键节点。2.根据权利要求1所述的电网关键节点识别方法，其特征在于，根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影响关系矩阵，具体包括：根据所述节点相关性矩阵，利用公式构造初始的基于潮流分布的影响关系矩阵；其中，y
ij
为节点i和节点j之间的相关性，c
ij
为节点相关性矩阵中节点i对节点j的影响程度，影响程度，为节点i失效后，节点j关联线路m上的相对功率变化量，为节点i失效后，节点j关联线路m上的功率变化量，为节点j关联线路m的剩余容量，c
kj
为节点k对节点j的影响程度，N为电网节点数；将初始的基于潮流分布的影响关系矩阵按照列进行归一化，获得归一化后的基于潮流分布的影响关系矩阵。3.根据权利要求1所述的电网关键节点识别方法，其特征在于，所述根据电网中每个节点的实际功率值，获得基于电气拓扑结构的影响关系矩阵，具体包括：根据每个节点的实际功率值，利用高斯映射函数确定每个节点的归一化功率值；其中，f
i
为节点i的归一化功率值，u
i
为节点i的实际功率值，u
max
为所有节点的实际功率值中的最大值，σ2为所有节点的实际功率值的方差；根据每个节点的归一化功率值，利用公式Z＝fe
T
，确定初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵；其中，Z为初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵，f为所有节点的归一化功率值组成的向量，e
T
为全“1”行向量，e
T
的维数与电网节点数相同；将初始的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵按照列进行归一化，获得归一化后的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵。4.根据权利要求1所述的电网关键节点识别方法，其特征在于，根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，迭代计算电网节点重要度向量，具体包括：根据实际网络发电机出力的差异性，利用公式确定自适应加权系数α；其中，g'为将发电机出力与出力均值差的均值进行单位化后的出力值，g为发电机出力大小，为发电机出力均值；
根据所述基于潮流分布的影响关系矩阵、所述基于电气拓扑结构的影响关系矩阵和自适应加权系数，利用公式进行迭代计算，直到第k+1次迭代计算得到的电网节点重要度向量R
(k+1)
中所有的元素与第k次迭代计算得到的电网节点重要度向量R
(k)
中对应元素的差值的绝对值均小于差值阈值时迭代结束，获得电网节点重要度向量；其中，为归一化后的基于潮流分布的影响关系矩阵，为归一化后的基于电气拓扑结构的影响关系矩阵。5.根据权利要求1所述的电网关键节点识别方法，其特征在于，根据所述电网节点重要度向量确定电网关键节点，具体包括：对所述电网节点重要度向量中节点的重要度降序排序，获得重要度序列；初始化节点序号q为1；从电网中对重要度序列的第q个节点进行仿真移除，获得仿真移除第q个节点后电网的网络指标；判断所述网络指标的变化率是否小于变化率阈值，获得判断结果；若所述判断结果表示否，则将q的数值增加1，返回步骤“从电网中对重要度序列的第q个节点进行仿真移除，获得仿真移除第q个节点后电网的网络指标”；若所述判断结果表示是，则将所述重要度序列中第一个节点到第q个节点之间的所有节点确定为电网关键节点。6.一种电网关键节点识别系统，其特征在于，所述系统包括：节点相关性矩阵构造模块，用于根据节点故障前后对电网中其它节点所连接的线路上功率的变化量构造节点相关性矩阵；基于潮流分布的影响关系矩阵构造模块，用于根据所述节点相关性矩阵构造基于潮流分布的影...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊冰，舒楠，李泽薇，吴润泽，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：