浅析电力系统关键线路辨识

苏欣++孙永生++姚远++王继广

摘 要：简要分析电气介数、网络拓扑介数以及潮流介数，通过对比得出更加符合电网实际物理属性的关键线路辨识方法：潮流介数法。此方法考虑了发电机和负荷间最大可用传输功率对关键线路的影响，能有效量化关键线路在发电机到负荷功率传输中发挥的作用，更加适应于电力系统实际应用。潮流介数应用于电力系统关键线路辨识，可方便对电力系统的分析和控制，有效降低不可控情况的发生。

关键词：电力系统 关键线路辨识 潮流介数

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）0109-01

现如今，社会的发展稳定越发离不开电力系统的正常运行，两者的关系日益紧密，同时大范围停电所造成的社会经济损失也越发不可估量。2012年印度发生的大规模停电事故为全世界电网的安全运行敲响了警钟。研究表明，某些个别元件的故障往往是导致大停电事故的罪魁祸首，继而引发系统整体的连锁反应，最终导致系统完全崩溃，因此可以得出结论：系统中起关键的线路往往会推动大停电事故的快速蔓延，因此，准确及时地识别这些关键线路就显得非常有研究价值。

1 网络拓扑介数

通常用介数来度量支路或节点在网络中的重要程度，介数越大的支路或者节点，其在网络中的中介功能就愈加凸显，所以其所处地位很关键。

2 电气介数

电流信心在电网中的传输存在“可分性”，也就是说在电网中，从发电机节点输送到负荷节点的功率分流传播时遵循基尔霍夫定律，而电流传播的路径有可能是电网中所有线路。鉴于其它模型的基本思想以及电力系统潮流分布的特点，线路的电气介数可定义为：

G、L：所有发电机和负荷的节点；Wm：发电机m的权重，取发电机额定容量；Wn：负荷节点n的权重，取实际或峰值负荷；Imn（i，j）：在发电负荷节点对（m，n）间加上单位注入电流源后在线路ij上引起的电流。先不对潮流按最短路径流动进行假设，而电路的计算方程符合物理原理的，所以具备一定的合理性。这种定义法使其不再受到网络拓扑的限制，借助“介数”理念定义的电力系统实际的线路介数则更加的适合。不过，线路中电流的方向性是电气介数没有考虑到的，仅仅叠加了不同方向的电流绝对值。

3 潮流介数

因为发电负荷对功率的传输路径在每条线路上都是不完全一样的，故通过该线路的发电机与负荷节点对后，在全网中的重要性程度指标——潮流介数因此就得到了。实际电力系统中，因潮流叠加方向的不同，功率由发电机向负荷传输的路径只是电网线路的一部分，线路潮流介数的指标由此而提出来了。定义基于单一发电负荷对的线路潮流介数如下。

式中：单一潮流介数的权重是min（Sm，Sn），取发电机m的实际出力和负荷n的实际负荷中的较小值，表示m与n之间的最大可用传输功率；P（m，n）为发电机m到负荷n所传输的有功功率，Pij（m，n）为P（m，n）在线路ij上的分量。该指标表示，在单一发电负荷对之间潮流传输时，此线路所担任的功率传输任务的重要程度。

因不同的发电负荷对传输路径可能经过每条线路，所以该线路在电网当前运行状态下的重要程度可以通过被经过的次数反应出来。电网中所有发电负荷对的线路潮流介数指标定义为

式中：G为发电机节点集合；L为所有负荷节点。

求取线路的潮流介数根据式（3）和（4）可得，有两个关键量需求得：①负荷n的功率组成中发电机m的贡献功率，即发电机m向负荷n所传输的功率P（m，n）；②各条线路功率中发电负荷节点对（m，n）的贡献功率Pij（m，n）。根据潮流追踪法，基于顺序分配矩阵，分别追踪计算逆流和顺流，ij线路中的潮流功率组成即可求得。

ij线路的潮流中流向负荷n部分的为：

式中：Pij为线路ij中的有功功率；Pi为节点i的节点潮流；PLn为负荷节点n的有功负荷；Ad为顺序分配矩阵，其元素为

最终我们可以计算得出ij线路的潮流介数计算公式：

4 结语

网络拓扑介数和已有介数指标都是假设母线间功率只按最短路径流动，其他可能传输路径的作用在计算介数时被忽略了；现有的已研究建立的电网拓扑模型以无向图居多，线路潮流方向性的特点并没有考虑到，而使用潮流介数作为电力系统关键线路辨识指标解决了其存在的不足。潮流介数基于当前实际电网潮流分布，对线路中潮流的方向性和实际潮流分布特点进行考虑，使线路在功率传输发挥的作用得以充分体现和量化，也更加符合电力系统的实际。

参考文献

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[2] 张恩伊.我国电力系统继电保护技术的现状与趋势[J].黑龙江科技信息，2011（2）：9.

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