本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地涉及一種電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于自然災(zāi)害造成電網(wǎng)崩潰，從而發(fā)生大停電事故的事件屢見不鮮。如何提升電網(wǎng)在面臨自然災(zāi)害時的生存能力與自愈能力是保證電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵問題。

在災(zāi)害來臨時，如果能夠事前加強原始電網(wǎng)中某些重要節(jié)點、線路的抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)，形成一個能夠在災(zāi)害過程中安全運行的核心骨干網(wǎng)架，就能保證電網(wǎng)中的重要負(fù)荷節(jié)點即使在災(zāi)害過程中也能夠不失電，同時使得原始電網(wǎng)在災(zāi)害中能夠保證不全黑，有利于災(zāi)后電網(wǎng)的快速恢復(fù)與重構(gòu)。

骨干網(wǎng)架是原始電網(wǎng)的一部分，包含了原始電網(wǎng)中的重要電源節(jié)點、重要負(fù)荷節(jié)點及重要線路(重要線路依據(jù)線路脆弱度確定，脆弱度越高，發(fā)生故障引發(fā)的后果越嚴(yán)重，說明該線路在電網(wǎng)中的作用越大，則其重要程度越高)?，F(xiàn)有關(guān)于骨干網(wǎng)架的研究尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一些研究借助生存性指標(biāo)體系，構(gòu)造以線路總長度最短且生存性綜合指標(biāo)最大的優(yōu)化模型來識別電網(wǎng)的骨干網(wǎng)架，并以電網(wǎng)的拓?fù)溥B通性和安全運行為約束條件，采用一些人工智能算法對骨干網(wǎng)架模型進行求解。一些研究提出電網(wǎng)差異化規(guī)劃生存性評估指標(biāo)體系，兼顧電網(wǎng)網(wǎng)架的可抵抗性、可恢復(fù)性、安全性和連通性，在此基礎(chǔ)上，使用基于線性判別分析和主成分分析的骨干網(wǎng)架識別方法。一些研究將模糊理論引入到風(fēng)險評估之中，考慮發(fā)電機和負(fù)荷的不確定性，給出線路重要度的評估方法，同時綜合節(jié)點接近度和節(jié)點關(guān)鍵度來評估節(jié)點的重要度，以留存在骨干網(wǎng)架中的所有元件重要度最大為目標(biāo)，給出核心骨干網(wǎng)架識別模型，并采用離散粒子群算法對其進行求解。一些研究在線路重要性評估的基礎(chǔ)之上，設(shè)定包含線路重要性的目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建骨干網(wǎng)架搜索模型，并采用具有全局搜索能力的二進制量子粒子群算法進行求解，在求解過程中，利用圖論對算法進行了相關(guān)修正。一些研究通過計算電網(wǎng)最大負(fù)荷供應(yīng)能力的變化來表征線路的重要性程度，綜合考慮線路重要度和負(fù)荷供應(yīng)量構(gòu)建了一種骨干網(wǎng)架識別模型，并通過改進的生物地理學(xué)算法進行搜索，在求解過程中進行了相關(guān)改進以提升搜索的效率。

可見，現(xiàn)有的研究多是將骨干網(wǎng)架識別抽象為一個優(yōu)化問題，目標(biāo)函數(shù)根據(jù)不同的應(yīng)用需求和側(cè)重點進行構(gòu)建。模型的求解方法多是采用人工智能算法對骨干網(wǎng)架進行搜索，但人工智能方法隨機性較高，往往難以做到全局搜索，得到的結(jié)果不一定是最優(yōu)的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法，解決了人工智能方法隨機性帶來的精度較低，以及不便于全局搜索，得到的結(jié)果不一定是最優(yōu)的結(jié)果的問題，提高了精度以及識別的高效性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法，步驟如下：

(1)首先，根據(jù)電網(wǎng)骨干網(wǎng)架相關(guān)參數(shù)，形成電網(wǎng)骨干網(wǎng)架的原始圖g，并對電網(wǎng)節(jié)點重要度、線路脆弱度進行評估，得到電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序以及線路脆弱度的度量值；

其中電網(wǎng)原始圖g滿足g＝(v,e)，v＝{v1，v2，vn}為所有節(jié)點組成的集合，e＝{e1，e2，em}為所有邊組成的集合，n和m分別為節(jié)點的數(shù)目和邊的數(shù)目；

(2)其次，根據(jù)要留存骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的期望規(guī)模值，按照電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序結(jié)果依次選取，并篩選出留存節(jié)點中的連接發(fā)電機的電源節(jié)點與不連接發(fā)電機的純負(fù)荷節(jié)點，分別存儲到兩個集合vg和vload之中并判斷其中所含的電源容量和負(fù)荷容量是否匹配；若電源容量小于負(fù)荷容量，需增加電源節(jié)點；若電源容量大于負(fù)荷容量，電源出力調(diào)整直至滿足負(fù)荷需求；

(3)然后，運用圖論方法，計算出任意電源節(jié)點與任意純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，以及任意兩個純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，形成圖g″，并進行連通性校驗；其中，圖g″的節(jié)點為需留存的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，邊是所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑、任意兩個純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，邊的權(quán)值為對應(yīng)節(jié)點對之間的最短路徑值；

(4)再次，根據(jù)圖論中最小生成樹的概念，對形成的圖g″進行最小生成樹搜尋，最小生成樹中的邊實質(zhì)上是其兩端節(jié)點vi-vj之間的最短路徑在圖g中對應(yīng)的線路序列，表示成k為該線路序列中的線路條數(shù)，用線路序列替代最小生成樹中的邊，得到初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，其中，v',e',w'分別代表骨干網(wǎng)架中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值；

(5)最后，對得到的初步骨干網(wǎng)架進行潮流計算并實現(xiàn)安全運行校核；若某些線路潮流越限，就對部分電源節(jié)點的出力進行調(diào)整，在滿足負(fù)荷需求的前提下嘗試其他的電源出力組合方式，若調(diào)整電源出力無法滿足要求，增加原始電網(wǎng)中連接所述潮流越限的線路兩端的節(jié)點的路徑至骨干網(wǎng)架，得到最終的骨干網(wǎng)架。

優(yōu)選地，在步驟(2)中篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，具體包括：

(a)給定原始電網(wǎng)的拓?fù)溥B接、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)，形成原始電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所對應(yīng)的圖g＝(v,e)；

(b)在步驟(a)之后，運用已有的電網(wǎng)節(jié)點重要度評估算法和線路脆弱度評估方法分別對原始電網(wǎng)進行節(jié)點重要度評估、線路脆弱度評估；在線路脆弱度評估的最后需要進行歸一化，假定某條線路的脆弱度ξl，所有線路的脆弱度最大值和最小值分別為ξlmax和ξlmin，則對每條線路的脆弱度的值采用如下歸一化方法:歸一化后的線路脆弱度值ξl′越小，代表該條線路越重要，有更大的可能性留存到骨干網(wǎng)架之中。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，假定電源節(jié)點i的最大有功出力為pgi,任意連接有負(fù)荷的節(jié)點j的最大有功需求為ploadj，判斷所有電源節(jié)點的最大有功出力能否滿足負(fù)荷的最大總需求，即其中μ為負(fù)荷備用系數(shù)；若不等式不滿足，則依據(jù)電源容量缺額，按如下規(guī)則增加新的電源節(jié)點加入至必須留存的電源節(jié)點集合之中：1)選取電源容量大于功率缺額的電源節(jié)點；2)選取電氣距離近的電源節(jié)點；2)選擇節(jié)點重要度大的電源節(jié)點。

優(yōu)選地，在步驟(3)中計算步驟及定義如下：

(a)在電網(wǎng)原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，將每條線路的脆弱度作為該條線路的權(quán)值，形成電網(wǎng)的無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)，其中v,e,w分別代表該無向有權(quán)圖中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值；計算所有預(yù)留電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間在無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)中的最短路徑值，分別定義為并記錄每條最短路徑所包含的線路序列最短路徑的求解算法采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論中的floyd算法；

(b)以所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，并進行連通性檢驗；其中，vg∪vload為留存的電源節(jié)點和負(fù)荷節(jié)點；e″為留存電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點之間、負(fù)荷節(jié)點之間的邊；w″為上述邊的權(quán)重，即最短路徑值。

優(yōu)選地，在步驟(4)中，最小生成樹為無向連通圖中的樹結(jié)構(gòu)，所述樹結(jié)構(gòu)包含無向連通圖中的所有節(jié)點，且所有邊的總權(quán)值最小。

優(yōu)選地，負(fù)荷備用系數(shù)μ的取值范圍為1％～3％。

其中具體的步驟如下：

針對采用人工智能算法求解骨干網(wǎng)架時隨機性較高的弊端，提出一種新的電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法，該方法包括：

首先，根據(jù)電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)，形成電網(wǎng)原始圖g＝(v,e)(v＝{v1，v2，vn}為所有節(jié)點組成的集合，e＝{e1，e2，em}為所有邊組成的集合，n和m分別為節(jié)點的數(shù)目和邊的數(shù)目)，并采用已有方法對電網(wǎng)節(jié)點重要度、線路脆弱度進行評估(得到電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序以及線路脆弱度的度量值)。根據(jù)骨干網(wǎng)架的期望規(guī)模，即骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點數(shù)目，按照電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序結(jié)果依次選取，并篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點(連接發(fā)電機的節(jié)點)與純負(fù)荷節(jié)點(不連接發(fā)電機的節(jié)點)，分別存儲到兩個集合vg和vload之中并判斷其中所含的電源容量和負(fù)荷容量是否匹配，如果電源容量小于負(fù)荷容量，需靈活地增加適當(dāng)?shù)碾娫垂?jié)點(綜合考慮節(jié)點重要度以及其滿足功率需求的能力)，如果電源容量大于負(fù)荷容量，則通過電源出力的調(diào)整即可以滿足負(fù)荷需求，不需要對留存下的節(jié)點進行調(diào)整。

然后，運用圖論方法，計算任意電源節(jié)點與任意純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，以及任意兩個純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，形成圖g″，并進行連通性校驗。其中圖g″的節(jié)點是必須留存的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，邊是所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，邊的權(quán)值為對應(yīng)節(jié)點對之間的最短路徑值。

其次，運用圖論中最小生成樹的概念(最小生成樹是指一個無向連通圖中的一個樹結(jié)構(gòu)，該樹包含圖中的所有節(jié)點，且所有邊的總權(quán)值最小)，對形成的圖g″進行最小生成樹搜尋，最小生成樹中的邊實質(zhì)上是其兩端節(jié)點vi-vj之間的最短路徑在圖g中對應(yīng)的線路序列，表示成k為該線路序列中的線路條數(shù)，用線路序列替代最小生成樹中的邊，得到初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，其中，v',e',w'分別代表骨干網(wǎng)架中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值(原始線路的脆弱度)。

最后，對得到的初步骨干網(wǎng)架進行潮流計算，實現(xiàn)安全運行校核，如果某些線路潮流越限，就對部分電源節(jié)點的出力進行調(diào)整，在滿足負(fù)荷需求的前提下嘗試其他的電源出力組合方式，若調(diào)整電源出力無法滿足要求，增加原始電網(wǎng)中連接該條越限線路兩端節(jié)點的路徑到骨干網(wǎng)架中，得到最終的骨干網(wǎng)架。

本發(fā)明采用以下具體步驟：

步驟1)根據(jù)骨干網(wǎng)架的期望規(guī)模，即骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點數(shù)目，按照電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序結(jié)果依次選取節(jié)點，并篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，具體步驟如下：

(1)給定原始電網(wǎng)的拓?fù)溥B接、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)等，形成原始電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所對應(yīng)的圖g＝(v,e)。

(2)運用已有的節(jié)點重要度評估算法和線路脆弱度評估方法分別對原始電網(wǎng)進行節(jié)點重要度評估、線路脆弱度評估(得到電網(wǎng)節(jié)點的重要度排序以及線路脆弱度評估的度量值)。在線路脆弱度評估的最后需要進行歸一化，假定某條線路的脆弱度ξl，該圖中所有線路的脆弱度最大值和最小值分別為ξlmax和ξlmin，則對每條線路的脆弱度的值采用如下歸一化方法:歸一化后的線路脆弱度值ξl′越小，代表該條線路越重要，有更大的可能性留存到骨干網(wǎng)架之中。

(3)確定骨干網(wǎng)架的期望規(guī)模，即骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點數(shù)目。根據(jù)步驟(2)得到的節(jié)點重要度評估結(jié)果，根據(jù)期望留存的節(jié)點數(shù)目，按照重要度排序，依次選取，一般留存的節(jié)點數(shù)目為原始電網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的20％、30％、50％等。

(4)篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點(連接發(fā)電機的節(jié)點)和純負(fù)荷節(jié)點(不連接發(fā)電機的節(jié)點)，分別存儲到兩個集合vg和vload之中，并判斷電源容量和負(fù)荷節(jié)點容量是否匹配，假定發(fā)電機節(jié)點i的最大有功出力為pgi,任意連接有負(fù)荷的節(jié)點j的最大有功需求為ploadj，需判斷所有發(fā)電機的最大有功出力能否滿足負(fù)荷的最大總需求，即其中μ為負(fù)荷備用系數(shù)，一般取為2％。如果上面的不等式不滿足，則依據(jù)電源容量缺額，結(jié)合電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間的電氣距離、節(jié)點重要度評估結(jié)果，選擇合適的電源節(jié)點加入到必須留存的電源節(jié)點集合之中，選擇時要保證添加的電源節(jié)點的數(shù)目應(yīng)盡量少。

步驟2)運用圖論方法，計算電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，以及純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，其中，vg∪load,e″,w″分別代表必須留存的節(jié)點集合，所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間以及所有純負(fù)荷節(jié)點之間的邊，以及各邊的權(quán)值(最短路徑的值)。并進行連通性校驗。相關(guān)計算步驟及定義如下：

(1)在電網(wǎng)原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，將每條線路的脆弱度作為該條線路的權(quán)值，于是形成電網(wǎng)的無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)，其中v,e,w分別代表該無向有權(quán)圖中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值。由于骨干網(wǎng)架的主要作用是構(gòu)成電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間的傳輸通道、純負(fù)荷節(jié)點之間的聯(lián)絡(luò)通道，所以計算所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間在無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)中的最短路徑值，分別定義為并記錄每條最短路徑所包含的線路序列最短路徑的求解算法可采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論中的floyd算法。

(2)以所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，并進行連通性檢驗，一般情況均滿足連通性約束。其中圖g”是由必須留存的電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點，所有電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點對之間、負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑構(gòu)成，邊的權(quán)值為對應(yīng)節(jié)點對之間的最短路徑值。

步驟3)對圖g″求取最小生成樹。最小生成樹中的邊實質(zhì)上是兩端節(jié)點之間在圖g中的最短路徑所包含的線路序列用線路序列替代最小生成樹中的邊，得到初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，v'包含必須留存的節(jié)點及為滿足拓?fù)溥B通性約束而引入的必要節(jié)點，e'為所有線路序列中的線路，w'為各條邊對應(yīng)的權(quán)值(脆弱度值)

步驟4)對得到的初步骨干網(wǎng)架進行潮流計算，實現(xiàn)安全運行校核。為簡單起見，可以采用直流潮流模型計算。如果某些線路的潮流越限，對電源出力進行調(diào)整。若調(diào)節(jié)電源出力無法滿足要求，可以增加原始電網(wǎng)中連接該條線路兩端節(jié)點的路徑到骨干網(wǎng)架中，得到最終的骨干網(wǎng)架。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

解決了人工智能方法隨機性帶來的精度較低，以及不便于全局搜索，得到的結(jié)果不一定是最優(yōu)的結(jié)果的問題，提高了精度以及識別的高效性。

附圖說明

圖1實施例ieee39節(jié)點接線示意圖。

圖2ieee39系統(tǒng)的節(jié)點重要度表。

圖3ieee39系統(tǒng)中各線路脆弱性示意圖。

圖4ieee39系統(tǒng)中的骨干網(wǎng)架示意圖。

圖5骨干網(wǎng)架中各支路有功潮流表。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明專利作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明專利的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

本發(fā)明專利實施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明專利和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

實施例

如圖1至5所示為一種電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法的實施例，實施步驟如下：

(1)首先，根據(jù)電網(wǎng)原始網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)，形成原始電網(wǎng)圖g，并對電網(wǎng)節(jié)點重要度、線路脆弱度進行評估，得到電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序以及線路脆弱度的度量值；

其中電網(wǎng)原始圖g滿足g＝(v,e)，v＝{v1，v2，vn}為所有節(jié)點組成的集合，e＝{e1，e2，em}為所有邊組成的集合，n和m分別為節(jié)點的數(shù)目和邊的數(shù)目；

(2)其次，根據(jù)要留存骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的期望規(guī)模值，按照電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序結(jié)果依次選取，并篩選出留存節(jié)點中的連接發(fā)電機的電源節(jié)點與不連接發(fā)電機的純負(fù)荷節(jié)點，分別存儲到兩個集合vg和vload之中并判斷其中所含的電源容量和負(fù)荷容量是否匹配；若電源容量小于負(fù)荷容量，需增加電源節(jié)點；若電源容量大于負(fù)荷容量，電源出力調(diào)整直至滿足負(fù)荷需求；

(3)然后，運用圖論方法，計算出任意電源節(jié)點與任意純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，以及任意兩個純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，形成圖g″，并進行連通性校驗；其中，圖g″的節(jié)點為需留存的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，邊是所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑、任意兩個純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，邊的權(quán)值為對應(yīng)節(jié)點對之間的最短路徑值；

(4)再次，根據(jù)圖論中最小生成樹的概念，對形成的圖g″進行最小生成樹搜尋，最小生成樹中的邊實質(zhì)上是其兩端節(jié)點vi-vj之間的最短路徑在圖g中對應(yīng)的線路序列，表示成k為該線路序列中的線路條數(shù)，用線路序列替代最小生成樹中的邊，得到初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，其中，v',e',w'分別代表骨干網(wǎng)架中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值；

(5)最后，對得到的初步骨干網(wǎng)架進行潮流計算并實現(xiàn)安全運行校核；若某些線路潮流越限，就對部分電源節(jié)點的出力進行調(diào)整，在滿足負(fù)荷需求的前提下嘗試其他的電源出力組合方式，若調(diào)整電源出力無法滿足要求，增加原始電網(wǎng)中連接所述潮流越限的線路兩端的節(jié)點的路徑至骨干網(wǎng)架，得到最終的骨干網(wǎng)架。

其中，在步驟(2)中篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，具體包括：

(a)給定原始電網(wǎng)的拓?fù)溥B接、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)，形成原始電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所對應(yīng)的圖g＝(v,e)；

(b)在步驟(a)之后，運用已有的電網(wǎng)節(jié)點重要度評估算法和線路脆弱度評估方法分別對原始電網(wǎng)進行節(jié)點重要度評估、線路脆弱度評估；在線路脆弱度評估的最后需要進行歸一化，假定某條線路的脆弱度ξl，所有線路的脆弱度最大值和最小值分別為ξlmax和ξlmin，則對每條線路的脆弱度的值采用如下歸一化方法:歸一化后的線路脆弱度值ξl′越小，代表該條線路越重要，有更大的可能性留存到骨干網(wǎng)架之中。

另外，在步驟(2)中，假定電源節(jié)點i的最大有功出力為pgi,負(fù)荷節(jié)點j的最大有功需求為ploadj，判斷所有電源節(jié)點的最大有功出力能否滿足負(fù)荷節(jié)點的最大總需求，即其中μ為負(fù)荷備用系數(shù)；若不等式不滿足，則依據(jù)電源容量缺額，按如下規(guī)則增加新的電源節(jié)點加入至必須留存的電源節(jié)點集合之中：1)選取電源容量大于功率缺額的電源節(jié)點；2)選取電氣距離近的電源節(jié)點；2)選擇節(jié)點重要度大的電源節(jié)點。

其中，在步驟(3)中計算步驟及定義如下：

(a)在電網(wǎng)原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，將每條線路的脆弱度作為該條線路的權(quán)值，形成電網(wǎng)的無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)，其中v,e,w分別代表該無向有權(quán)圖中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值；計算所有預(yù)留電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間在無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)中的最短路徑值，分別定義為并記錄每條最短路徑所包含的線路序列最短路徑的求解算法采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論中的floyd算法；

(b)以所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，并進行連通性檢驗；；其中，vg∪vload為留存的電源節(jié)點和負(fù)荷節(jié)點；e″為留存電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點之間、負(fù)荷節(jié)點之間的邊；w″為上述邊的權(quán)重，即最短路徑值。

其中，在步驟(4)中，最小生成樹為無向連通圖中的樹結(jié)構(gòu)，所述樹結(jié)構(gòu)包含無向連通圖中的所有節(jié)點，且所有邊的總權(quán)值最小。

另外，負(fù)荷備用系數(shù)μ的取值范圍為1％～3％。

具體的：

以電網(wǎng)節(jié)點重要度，線路脆弱度評估的相關(guān)結(jié)果作為依據(jù)，使用圖論中的最短路徑計算方法分別計算電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間，純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑；進而運用最小生成樹搜尋算法確定初步骨干網(wǎng)架。對篩選出的初步骨干網(wǎng)架進行安全運行校核，根據(jù)校核結(jié)果進行適當(dāng)調(diào)整，使得骨干網(wǎng)架能夠滿足電網(wǎng)實際運行時必要的約束條件。

步驟1)根據(jù)骨干網(wǎng)架的期望規(guī)模，即骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點數(shù)目，按照電網(wǎng)節(jié)點重要度的排序結(jié)果依次選取節(jié)點，并篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點，具體步驟如下：

(1)給定原始電網(wǎng)的拓?fù)溥B接、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)等，形成原始電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所對應(yīng)的圖g＝(v,e)。

(2)運用已有的節(jié)點重要度評估算法和線路脆弱度評估方法分別對原始電網(wǎng)進行節(jié)點重要度評估、線路脆弱度評估(得到電網(wǎng)節(jié)點的重要度排序以及線路脆弱度評估的度量值)。在線路脆弱度評估的最后需要進行歸一化，假定某條線路的脆弱度ξl，該圖中所有線路的脆弱度最大值和最小值分別為ξlmax和ξlmin，則對每條線路的脆弱度的值采用如下歸一化方法:歸一化后的線路脆弱度值ξl′越小，代表該條線路越重要，有更大的可能性留存到骨干網(wǎng)架之中。

(3)確定骨干網(wǎng)架的期望規(guī)模，即骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點數(shù)目。根據(jù)步驟(2)得到的節(jié)點重要度評估結(jié)果，根據(jù)期望留存的節(jié)點數(shù)目，按照重要度排序，依次選取，一般留存的節(jié)點數(shù)目為原始電網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的20％、30％、50％等。

(4)篩選出留存節(jié)點中的電源節(jié)點(連接發(fā)電機的節(jié)點)和純負(fù)荷節(jié)點(不連接發(fā)電機的節(jié)點)，分別存儲到兩個集合vg和vload之中，并判斷電源容量和負(fù)荷節(jié)點容量是否匹配，假定發(fā)電機節(jié)點i的最大有功出力為pgi,任意連接有負(fù)荷的節(jié)點j的最大有功需求為ploadj，需判斷所有發(fā)電機的最大有功出力能否滿足負(fù)荷的最大總需求，即其中μ為負(fù)荷備用系數(shù)，一般取為2％。如果上面不等式不滿滿足，則依據(jù)電源容量缺額，結(jié)合電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點之間的電氣距離、節(jié)點重要度評估結(jié)果，選擇合適的電源節(jié)點加入到必須留存的電源節(jié)點集合之中，選擇時要保證添加的電源節(jié)點的數(shù)目應(yīng)盡量少。

步驟2)運用圖論方法，計算電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，以及純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，其中，vg∪load,e″,w″分別代表必須留存的節(jié)點集合，所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間以及所有純負(fù)荷節(jié)點之間的邊，以及各邊的權(quán)值(最短路徑的值)。并進行連通性校驗。相關(guān)計算步驟及定義如下：

(1)在電網(wǎng)原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，將每條線路的脆弱度作為該條線路的權(quán)值，于是形成電網(wǎng)的無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)，其中v,e,w分別代表該無向有權(quán)圖中的節(jié)點，邊以及邊的權(quán)值。由于骨干網(wǎng)架的主要作用是構(gòu)成電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點之間的傳輸通道、純負(fù)荷節(jié)點之間的聯(lián)絡(luò)通道，所以計算所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間在無向有權(quán)圖g＝(v,e,w)中的最短路徑值，分別定義為并記錄每條最短路徑所包含的線路序列最短路徑的求解算法可采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論中的floyd算法。

(2)以所有電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點對之間、純負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑，形成圖g″＝(vg∪load,e″,w″)，并進行連通性檢驗，一般情況均滿足連通性約束。其中圖g″是由必須留存的電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點，所有電源節(jié)點與負(fù)荷節(jié)點對之間、負(fù)荷節(jié)點對之間的最短路徑構(gòu)成，邊的權(quán)值為對應(yīng)節(jié)點對之間的最短路徑值。

步驟3)對圖g″求取最小生成樹。最小生成樹中的邊實質(zhì)上是兩端節(jié)點之間在圖g中的最短路徑所包含的線路序列用線路序列替代最小生成樹中的邊，得到初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，v'包含必須留存的節(jié)點及為滿足拓?fù)溥B通性約束而引入的必要節(jié)點，e'為所有線路序列中的線路，w'為由各條線路的脆弱度，也就是邊的權(quán)值

步驟4)對得到的初步骨干網(wǎng)架進行潮流計算，實現(xiàn)安全運行校核。為簡單起見，可以采用直流潮流模型計算。如果某些線路的潮流越限，對電源出力進行調(diào)整。若調(diào)節(jié)電源出力無法滿足要求，可以增加原始電網(wǎng)中連接該條線路兩端節(jié)點的路徑到骨干網(wǎng)架中，得到最終的骨干網(wǎng)架。

將本次申請的電網(wǎng)骨干網(wǎng)架識別方法應(yīng)用于ieee39節(jié)點系統(tǒng)。該系統(tǒng)有39個節(jié)點，其中發(fā)電機節(jié)點10個，34條線路，12條變壓器支路，系統(tǒng)如圖1所示，其中，帶圓圈中的數(shù)字表示線路編號，不帶的圓圈的數(shù)字表示節(jié)點編號。設(shè)定在該系統(tǒng)的骨干網(wǎng)架中所期望留存的節(jié)點數(shù)目為原始電網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的30％，即原始電網(wǎng)中重要度排序在前12位的重要節(jié)點。

首先運用現(xiàn)有的電網(wǎng)節(jié)點重要度排序算法以及電網(wǎng)脆弱線路評估算法對該系統(tǒng)進行節(jié)點重要度、線路脆弱度評估。運用互聯(lián)網(wǎng)排序算法hits算法并結(jié)合電網(wǎng)實際運行方式得到的一種系統(tǒng)節(jié)點重要度排序如表2所示，運用基于開斷相對概率與后果的電網(wǎng)脆弱線路辨識方法得到的一種線路脆弱度評估結(jié)果如圖3所示，并對結(jié)果進行相應(yīng)的歸一化處理。

根據(jù)評估結(jié)果，骨干網(wǎng)架中必須留存的節(jié)點為重要度排序在前12位的節(jié)點，即留存節(jié)點集合為：{39、6、31、29、38、16、19、5、8、20、22、21}，這些節(jié)點為原始電網(wǎng)中重要的電源節(jié)點、負(fù)荷及關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)節(jié)點。該集合中電源節(jié)點為:{39、31、38}，純負(fù)荷節(jié)點為：{6、29、16、19、5、8、20、22、21}。對骨干網(wǎng)架電源與負(fù)荷容量進行分析得：電源的有功容量上限為2611mw，無功容量上限為900mvar，負(fù)荷有功需求為3201.7mw，負(fù)荷無功需求為708.4mvar，有功缺額為590.7mw。按照負(fù)荷備用的原則，并考慮其他電源與留存節(jié)點之間的拓?fù)溥B接情況，將節(jié)點35加入到骨干網(wǎng)架的電源節(jié)點集合之中，以此彌補有功缺額與負(fù)荷備用。節(jié)點35的有功上限為650mw，且與節(jié)點22通過變壓器支路直接相連。

以歸一化后的線路脆弱度作為原始網(wǎng)絡(luò)中各條線路的權(quán)值(認(rèn)為直接連接發(fā)電機的變壓器支路的權(quán)值為零，因為只要有發(fā)電機接入電網(wǎng)，該變壓器支路必須投運)，在原始電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，求解電源節(jié)點與純負(fù)荷節(jié)點、純負(fù)荷節(jié)點之間的最短路徑，記錄每條最短路徑的長度及其包含的線路序列，并以此構(gòu)成了圖g″。對圖g″進行拓?fù)渎?lián)通性檢驗，圖g″滿足連通性要求。

以最短路徑的長度作為圖g″中線路的權(quán)值，應(yīng)用最小生成樹算法，求取該圖的最小生成樹，并用各條邊(最短路徑)對應(yīng)的線路序列替換最小生成樹中的邊，得到ieee39節(jié)點系統(tǒng)的初步骨干網(wǎng)架g'＝(v',e',w')，如圖4所示。圖4的實線表示留存在骨干網(wǎng)架中的線路，虛線為未能留存在骨干網(wǎng)架中的線路，沒有實線連接的節(jié)點為未能留存在骨干網(wǎng)架中的節(jié)點。

該骨干網(wǎng)架包含20個節(jié)點和19條線路(包括變壓器支路)，期望留存的13個節(jié)點全部包含在骨干網(wǎng)架之中。災(zāi)害前，對骨干網(wǎng)架中的線路及節(jié)點進行加固，提升其抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)，這將有效保證電網(wǎng)對重要節(jié)點的供電，提升電網(wǎng)抵御災(zāi)害的能力與災(zāi)后恢復(fù)速度，工程量不到全面加強全網(wǎng)抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)的一半。刪去骨干網(wǎng)架中的任意一條線路，骨干網(wǎng)架將喪失連通性，這說明骨干網(wǎng)架的規(guī)模已經(jīng)盡可能地小。同時，留存在骨干網(wǎng)架中的線路也包含了電網(wǎng)中的脆弱線路，如16-19、21-22、16-21、15-16等，骨干網(wǎng)架配置合理。

對該骨干網(wǎng)架進行安全運行檢驗，檢查線路潮流是否越限。設(shè)定骨干網(wǎng)架的運行方式為：除電源節(jié)點35外，其余電源節(jié)點均按照各自的有功出力上限發(fā)電。采用直流潮流模型對骨干網(wǎng)架進行計算，各支路潮流及其傳輸容量限值(單位為mw)如圖5所示。

由圖5可見，骨干網(wǎng)架中各支路的有功潮流均不越限，圖4中所示骨干網(wǎng)架為最終的骨干網(wǎng)架。

若線路29-26的傳輸極限為400mw，那么在此運行方式下，該條線路的潮流值越限?？紤]到線路29-26為電源節(jié)點38的唯一功率外送通道，而網(wǎng)架中除電源節(jié)點35以外，其余電源節(jié)點的有功出力均已達到上限，調(diào)整電源出力將無法使29-26線路上流過的潮流不越限。因此，將線路29-28、28-26添加到初始骨干網(wǎng)架之中(如圖4中以紅色點劃線所示)，以此分擔(dān)線路29-26上的潮流。經(jīng)過上述處理后即得到最終的骨干網(wǎng)架。

顯然，本發(fā)明專利的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明專利

所作的舉例，而并非是對本發(fā)明專利的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)

域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形

式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在

本發(fā)明專利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，

均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。