基于电气距离的复杂电网关键节点识别王彦良

基于电气距离的复杂电网关键节点识别王彦良

王彦良史小芹

新泰市新中建筑安装有限公司山东新泰271200

摘要：随着现代化科学技术水平的提高，人们对于供电的要求标准也随之提高，同时可持续发展的道路也要求人们运用新型的技术，调整能源结构，促进产业的发展等。电气耦合度是识别电力系统关键节点的重要指标，在进行电力系统的分析时，要综合考虑影响电力系统的因素，只有高效的找出电力系统的关键节点，才可以促进电力系统研究的发展。文章重点就基于电气距离的复杂电网关键节点识别进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键词：电气距离；复杂电网；关键节点；识别

引言

现阶段，国内外电力系统的运行中，经常出现大规模的停电现象。随着电网系统的日益复杂，人们对电网的使用性能以及安全性能提出了更高的要求。在这种形式下，加强对电力系统的研究具有十分重要的意义和价值。

1节点电气距离以及耦合连接度

1.1节点电气距离计算

在电力系统中，电气系统节点i和j为节点，二者之间的距离可以设定为等值阻抗Z1，在数值上代表从i点流入电流后，二者之间的电压U1。根据叠加原理可以得出，等值阻抗Z1可以运用阻抗矩阵元素来进行表达，Zij表示阻抗矩阵中第i行和j列的元素，具体公式如下所示：

1.2耦合连接度计算

如果硬电力网络中存在诸多节点，电气耦合连接度可以根据以下公式来进行计算：

式中：Z1表示i和j节点之间的等效电气距离，D表示节点电气的耦合连接度。通过对节点i与其他节点距离之和的倒数来表示节点i的重要性，从共识中可以发现节点之间的耦合连接度强弱关系。公式中，如果D的数值越大，表明i节点的耦合作用越强，如果在i节点上出现事故，容易引起整个电力网络的系统故障。由此可见，i节点是整个电网中较为脆弱的节点。

2电网电气结构模型及其物理意义

合理的电力系统网络结构特性研究需结合以下几点来进行：第一，电网中潮流的分布是由基尔霍夫定律决定的，电源与负荷节点之间的电能可沿任意路径传输，各条路径上流过功率大小与路径的电气距离成反比；第二，电力系统是用一组高度非线性和非凸性方程来描述的，输电线路上潮流流向可因扰动而改变，电力系统应被简化成有向连通网络；第三，电网潮流路径图应是一个枢纽型结构，但现有研究还无法甄别潮流路径图中的关键节点。简单的优先连接拓扑演化模型不足以解释电网的演化机理，必须寻找更贴合电力系统实际的动力学模型，更深刻地认识电网的复杂网络特性。电网节点之间存在着强弱不同的电气耦合关系，拓扑连接关系并不能完全决定网络的动力学特性，特别是脆弱性，高度数节点并一定是网络的脆弱环节。相比于拓扑结构邻近的节点，电气距离邻近的节点联系更加紧密，而电网中电气距离与拓扑结构距离并不完全一致。根据定义得出图1所示5节点系统电气耦合关系如图2所示。系统所有节点对之间均存在电气耦合作用，为便于跟拓扑图做对比，只画出5对电气耦合联系最强的节点对之间的连接边。对比可以发现，连边最多的节点已由拓扑图中的节点2、3变为电气耦合连接图中的节点4、5，均为发电机节点，对系统安全至关重要。由此可见，系统的电气耦合连接图能体现出电网内在特征，更贴合电力系统实际。

图1作为示例的5节点系统

图2简单5节点系统电气耦合连接图

3电网的网络特性

目前电力部门主要采用累积分布函数法进行系统网络特性检测，从电力部门电网结构来看，基于线路拓扑连接角度的节点与节点之间，其距离及联系是电力部门研究的重要问题之一。电力结构中缺少中心化结构，不利于有关人员对复杂电网关键节点的识别。

4基于电气距离的复杂电网关键节点识别

电网中电气耦合连接度具有一定的分布规律和其计算方式，通常复杂电网的关键节点可以分为电气连接耦合度范围大的节点和电气连接耦合度范围小的节点两类，前者在电力系统的中心位置，并对电力运行质量和效率发挥着重要作用。但是电力部门工作人员在进行复杂电网关键节点识别时，不应仅凭借拓扑指标作为依据，还应充分考虑到节点位置等其它因素。以某地区为例，电力工作人员对电网关键节点进行识别过程中，存在着一定的不足。通过对系统节点拓扑度和电气耦合连接度的对比分析可知，D1和D2的分布特性全然不同。对于D1节点分布而言，主要在半对数坐标上呈线性分布，符合指数幂的规律，属于均质网络。对于D2节点分布而言，其分布函数符合幂律关系，属于异质网络。通过对D2节点所在分布线上其它点的研究，与该点的值虽然相同，但与D2节点值相同的节点比较少，可知该点为电力系统中的关键节点。总而言之，电力系统运行中，存在着众多节点，且分布特性可能存在差异，电力系统运行质量主要受关键节点的作用影响较大，所以电力部门工作人员积极确定电网中的关键节点尤为重要。倘若在关键节点确定过程中存在失误，必然导致工作人员的监控失误和判断失误，不但未能确保电力运行的安全稳定性，而且可能对复杂电网的电力运行存在阻碍性影响，对电力企业的发展和进步不利。对于复杂电网中，工作人员应采取有效方法而确定电力运行关键节点，为电力运行的安全可靠性提供保障。随着人们生活水平的不断提升，对电力运行有着更高的要求，促进了电力企业的快速发展和进步。由于电网极具复杂性，工作人员对关键节点加以有效识别，对电力企业更好监控电力运行情况发挥着重要作用，为电力运行的安全稳定性提供保障，所以电力部门加强对复杂电网关键节点识别技术的应用，具有必要性。首先，利用有效方法对电力系统进行研究。时域仿真法能够确保关键节点计算的精确性，但是计算速度相对较慢；直接法计算速度虽然较快，但精确性不够，所以电力部门工作人员有必要对两种方法加以结合，以充分结合和发挥两种方法的优势，更好实现关键节点计算。另外，加强对拓扑结构指标的补充，为电力部门工作人员提供更多可靠性指标，促进工作人员对复杂电网关键节点的有效识别。电力工作人员对复杂电网关键节点进行有效识别，有利于电力部门的进一步监控，确保电力运行的安全稳定性。

结束语

综上所述，这现代电网中，其复杂性已经不言而喻，利用传统的还原论方式已经不能满足时代的需要。为此，需要将相关的系统观点当做研究电力网的重要切入点，以此来找出其中存在的常规，进一步加强研究非常有必要。

参考文献：

[1]李志明.电网关键节点识别中的电气距离[J].通讯世界，2015（13）：210-211.