应用研究
基于熵的复杂电网的脆弱性识别与评估
何适舒勤
(四川大学电气信息学院四川成都610065)
数事共与或用
摘要：电力系统线路发生扰动时会出现潮流转移，电网中的一要胞弱对潮流转移很敏感并且对故障传播越着十分重要的作用，识别出电力系统中关键的线路和节点对于提高电网安全性抑制改障传赫有重要意义。根据摘的基本理论,利用潮流域反映系统的运行的不均一性。考虑线路的承载能力并且结合潮流转移和分市特性建立支路脆弱性模型，根据节点的网络结构和运行状态建立节点脆弱性模型。通过对正EEE39节点进行模拟计算，当节点的潮流分市端越小时潮流分越不均匀，节点超脆弱，支路潮流域越大时，支路越稳定。通过与其他方法比较,本文结论得以验证。
关键词：端潮流转移复杂电网节点胞弱性支路脆萄性
中图分类号：TM734
文献标识码:A
文章编号:1007-9416(2016)04-0076-04
Abstract:The disturbance occur in power grid causes the redistribution of power flow. Some component in power grid is very sensitive to such redistribution and play a key role in the propagation of fiult. It is of great importance to identify the critical node and line to curb the propagation of fault and fortify the safety of the power grid.Base on the entropy theory, the unevenness of the operational state can be reflected by the power flow entropy.Under the consideration of the load level of each branch and combined with the power flow redistribution and transfer characteristics,the model of vulnerable node and line are proposed.Based on the simulhtion of IEEE39 system,the result demonstrated that the lower the entropy value of nodes the more unstable the node is, the higher the entropy value of branch the more the branch stable. The proposed method can be verified by the comparison between other methods.
Key Words:entropy:power flow transfer;complex power grid;node vulnerability,branch vulnerability
随着社会经济的发展，电力需求的不断扩大，电网的复杂度也不断增加。近来国内外发生了大规模的停电事故"，停电事故主要是由系统过负荷，一次设备投切等导致的大规模的潮流转移引起的2-1。面大规模的潮流转移又会加剧部分线路过载并引起保护装置的误动作/拒动作，保护设备错误动作有可能扩大事故规模4-7)。系统发生大规模故障的可能性与系统的脆弱性密切相关。系统在正常运行或者各种因素的影响下系统承受干扰和故障的能力就是电力系统的脆弱性。研究表明少数关键线路在故障发生和传播过程中起到十分关键的作用，识别在故障传播过程中的关键脆弱线路对于提高电网可靠性，减少停电概率有重要的意义叫
针对电力系统脆弱性识辨的研究根据建模角度不同大致分为两类。一类以复杂网络理论为基础，电网拓扑结构为核心。将电网抽象为复杂网络模型，研究网络参数。文献[10]关于小世界网络理论的研究进展，使得小世界网络理论具有较小的平均长度又有较高的聚类系数的网络在电力系统中分析和建模中的得到应用。文献[11-13]使用最短路径节点和线路介数来衡量关键性。文献说明电力系统中存在部分节点和线路具有很大的介数，这些节点和线路的故障会对最短路径进行重新分布，引起连锁故障。一类以复杂系统理论为基础，潮流计算和时域仿真为核心，包括OPA模型4,CASCADE5模型等，并不注重连锁故障物理细节强调故障发生时的初始条件和宏观特性。
本文基于理论，从故障状态下潮流的转移和分布角度提出电网脆弱性评估方法，建立支路潮流摘转移模型和节点摘模型，综合考虑节点和支路的脆弱性，根据元件脆弱度评估结果对脆弱部分采取措施提高运行安全性，避免事故扩大。与基于介数，风险等方法的瞻脆弱元件判别方法相比，基于筛的脆弱元件评估模型物理意义明
确，计算速度快，晚弱元件符合实际情况。收稿日期：2016-02-26
基金项日：四川省智能电网示范工程关健技术研究(2012GZ0009-1)
1摘理论
嫡最早是由德国物理学家克劳修斯提出，已经在许多科学领域得到应用。摘可以用来描述系统混乱和无序程度的一种度量6-17，系统摘越大有序程度越低，摘越小有序程度就越大。当系统可能处于不同的状态，每种状态Z,的概率q(i=1,2,3···n)系统的摘定义为：
g.ing. Q
(1)
系统的摘等于各个状态的摘之和，当系统状态为等概率时即系统的摘最大，当系统处于唯一状态时系统筛最小，系统的
9.=— 辅为0。
?31 25
G
39
5
9
6
26
F2829
27
8 5 14 13
10
-31
G
132(G)
H7
16 24
38?
2ky? 36
23
19
22 20
1341331
G
G
图1IEEE39系统接线图
35
G
Fig1.Scheme of the IEEE39 system
作者简介：何适(1987一),男，硕士研究生,研究方向为电力系统晚弱性;E一mail:heshi_scu@126.com;
通信作者：舒勤(1958一),男，博士，教投,研究方向为智能电网与现代信号处理 76