基于加權(quán)潮流沖擊熵的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析

徐　巖，郅　靜

(華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 保定 071003)

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基于加權(quán)潮流沖擊熵的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析

徐巖，郅靜

(華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 保定 071003)

為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全水平，提出一種基于加權(quán)潮流沖擊熵的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析方法。當(dāng)系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)，分別利用直流潮流法和功率靈敏度矩陣估算節(jié)點(diǎn)所連線路的潮流增量及負(fù)載率，結(jié)合該節(jié)點(diǎn)度數(shù)計(jì)算其加權(quán)潮流沖擊熵，進(jìn)而得到其受沖擊指標(biāo)，反映節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)斷線故障及負(fù)荷水平提高的抗干擾能力。直流潮流法和功率靈敏度矩陣可通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算準(zhǔn)確估算系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)各線路的潮流情況，計(jì)算量少，適用性好。加權(quán)潮流沖擊熵反映了節(jié)點(diǎn)所連線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性以及不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異。受沖擊指標(biāo)綜合考慮系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊影響，判斷節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。在IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中對(duì)該方法的正確性和優(yōu)越性進(jìn)行了驗(yàn)證。

電力系統(tǒng)；節(jié)點(diǎn)抗干擾能力；加權(quán)潮流沖擊熵；直流潮流法；功率靈敏度

0　引　言

電力系統(tǒng)中，母線故障的破壞性比線路故障更加嚴(yán)重[1-3]，因此需要對(duì)電網(wǎng)脆弱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別和重點(diǎn)保護(hù)。目前大部分方法在識(shí)別脆弱節(jié)點(diǎn)時(shí)僅強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)在功率傳輸中的作用以及節(jié)點(diǎn)故障對(duì)電網(wǎng)造成的危害[4,5]，沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)的抗干擾能力。節(jié)點(diǎn)的重要性并不能完全說(shuō)明節(jié)點(diǎn)的脆弱性，若重要節(jié)點(diǎn)本身抵抗干擾的能力很強(qiáng)，很難出現(xiàn)故障，其脆弱性就無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力決定著節(jié)點(diǎn)受外界擾動(dòng)沖擊的影響程度，與節(jié)點(diǎn)在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生故障的可能性密切相關(guān)，因此，對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力進(jìn)行分析具有重要意義。

節(jié)點(diǎn)度數(shù)指的是與該節(jié)點(diǎn)相連的線路數(shù)目[1]，文獻(xiàn)[6]利用線路傳輸貢獻(xiàn)度反映線路在電網(wǎng)各發(fā)電機(jī)——負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)之間傳輸功率時(shí)被利用的深度和廣度，并在線路傳輸貢獻(xiàn)度和節(jié)點(diǎn)度數(shù)的基礎(chǔ)上定義節(jié)點(diǎn)傳輸貢獻(xiàn)度，衡量節(jié)點(diǎn)對(duì)電能傳輸?shù)某休d和貢獻(xiàn)能力，同時(shí)指出度數(shù)大的節(jié)點(diǎn)在受到擾動(dòng)時(shí)分散沖擊的能力強(qiáng)，但是該方法僅利用電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)去衡量節(jié)點(diǎn)的脆弱性，沒(méi)有體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)受到的沖擊。文獻(xiàn)[7]通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)功率增加時(shí)擾動(dòng)功率在各線路的分配情況來(lái)判斷各節(jié)點(diǎn)所能承受的最大功率波動(dòng)，進(jìn)而得到各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，但該方法在增加某節(jié)點(diǎn)功率時(shí)未指明增加出力的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，然而發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的選擇直接影響節(jié)點(diǎn)的最大功率波動(dòng)值。

本文提出一種基于加權(quán)潮流沖擊熵的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析方法。當(dāng)系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)，分別利用直流潮流法和功率靈敏度矩陣估算節(jié)點(diǎn)所連線路的潮流增量及負(fù)載率，結(jié)合該節(jié)點(diǎn)度數(shù)計(jì)算其加權(quán)潮流沖擊熵，進(jìn)而得到其受沖擊指標(biāo)，反映節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)斷線故障及負(fù)荷水平提高的抗干擾能力。直流潮流法和功率靈敏度矩陣可通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算準(zhǔn)確估算系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)各線路的潮流情況，計(jì)算量少，適用性好。加權(quán)潮流沖擊熵反映了節(jié)點(diǎn)所連線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性以及不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異，受沖擊指標(biāo)綜合考慮系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊影響，判斷節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。

1　節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵

節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力是指系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)節(jié)點(diǎn)的受沖擊程度，節(jié)點(diǎn)受沖擊的程度越大，說(shuō)明節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力越差，在系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)故障，其脆弱性容易表現(xiàn)出來(lái)。節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力和該節(jié)點(diǎn)所連線路的運(yùn)行情況密切相關(guān)[1,2]，可根據(jù)擾動(dòng)對(duì)節(jié)點(diǎn)所連線路的沖擊程度及線路在擾動(dòng)后的危險(xiǎn)程度判斷節(jié)點(diǎn)的受沖擊情況和抗干擾能力。

本文綜合考慮系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊影響，判斷節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。

1.1斷線故障對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊

1.1.1直流潮流法

電網(wǎng)中某線路斷開(kāi)，利用直流潮流法可快速計(jì)算其他線路的潮流轉(zhuǎn)移增量，進(jìn)而估算這些線路的負(fù)載率。設(shè)電網(wǎng)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用直流潮流法[8]時(shí)，其潮流滿足式(1)。

(1)

當(dāng)節(jié)點(diǎn)注入功率不變時(shí)，某線路斷開(kāi)后，B′矩陣和θ列向量將偏離正常情況下的值，得到式(2)。

(2)

式中：ΔB和Δθ分別為B′矩陣和θ列向量的偏離量。

當(dāng)lef斷開(kāi)時(shí)，ΔB滿足式(3)。

(3)

ΔB中其它元素均為0。將式(2)展開(kāi)得：

(4)

將式(1)代入式(4)可得：

(5)

當(dāng)lef斷開(kāi)后，lcd的潮流為

(6)

因此，受潮流轉(zhuǎn)移影響，線路lcd的潮流增量為

(7)

(8)

本文取線路熱穩(wěn)定功率極限作為其最大傳輸功率，實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中依情況而定。

根據(jù)以上推導(dǎo)，利用直流潮流法可以估算電網(wǎng)斷線故障時(shí)其他線路的潮流增量及負(fù)載率，判斷節(jié)點(diǎn)所連線路的受沖擊情況，進(jìn)而對(duì)該節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力進(jìn)行分析。

圖1　通過(guò)單條線路與電網(wǎng)相連的節(jié)點(diǎn)Fig.1　Nodes connected with power grid by a single line

需要說(shuō)明的是，對(duì)于僅通過(guò)單條線路與電網(wǎng)相連的節(jié)點(diǎn)，如圖1中節(jié)點(diǎn)a，線路lbd、lbc或lcd中任一條線路斷開(kāi)引起的潮流轉(zhuǎn)移都不會(huì)對(duì)線路lab的潮流產(chǎn)生影響[9,10]，lab的潮流增量近似為0，也就是說(shuō)，通過(guò)單條線路與電網(wǎng)相連的節(jié)點(diǎn)受電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移的沖擊很小，因此，本文不再對(duì)通過(guò)單條線路與電網(wǎng)相連的節(jié)點(diǎn)的脆弱性進(jìn)行分析。同時(shí)，由于單條線路一旦斷開(kāi)，電網(wǎng)解列為兩部分，各部分功率不再平衡，本文不再對(duì)這些線路進(jìn)行開(kāi)斷分析。

1.1.2斷線故障時(shí)的節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵

文獻(xiàn)[11,12]利用系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)的線路潮流增量轉(zhuǎn)移熵衡量線路的受沖擊程度，但該方法只考慮了線路潮流增量的大小，沒(méi)有考慮線路的負(fù)載率變化，然而，線路的潮流增量大不代表線路受擾動(dòng)影響后的危險(xiǎn)性大，同時(shí)，以上兩種方法都沒(méi)有考慮線路潮流增量為負(fù)值的情況。

線路s斷開(kāi)對(duì)所有線路的潮流沖擊如式(9)：

(9)

線路s斷開(kāi)時(shí)，線路k承擔(dān)的潮流沖擊占系統(tǒng)總潮流沖擊的比例為

(10)

在線路潮流增量轉(zhuǎn)移熵[11,12]的基礎(chǔ)上，考慮線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性，定義線路s斷開(kāi)對(duì)線路k的加權(quán)潮流沖擊熵為

(11)

考慮不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)在分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異[3,6]，線路s斷開(kāi)對(duì)節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)潮流沖擊熵為

(12)

式中：Ni為與節(jié)點(diǎn)i相連的線路集合；mi為節(jié)點(diǎn)i的度數(shù)。

式(12)中，將節(jié)點(diǎn)度數(shù)作為分母是考慮到節(jié)點(diǎn)度數(shù)不同時(shí)節(jié)點(diǎn)分散其所受沖擊的能力不同。若某些危險(xiǎn)性高的線路導(dǎo)致其所連節(jié)點(diǎn)受到的沖擊很大，當(dāng)節(jié)點(diǎn)度數(shù)較大時(shí)，其受到的擾動(dòng)能量可以沿與之相連的多條安全線路分?jǐn)倐鬟f，而當(dāng)節(jié)點(diǎn)度數(shù)較小時(shí)，其受到的擾動(dòng)能量相對(duì)集中，易引發(fā)節(jié)點(diǎn)故障[3,6]。

分別以系統(tǒng)中線路為開(kāi)斷線路，可得節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)潮流沖擊熵Ri如式(13)所示。

(13)

式中：w為單條線路斷開(kāi)即造成解列的線路數(shù)目。

Ri越大，說(shuō)明節(jié)點(diǎn)i受系統(tǒng)斷線故障的影響越大，對(duì)線路斷開(kāi)擾動(dòng)的抵抗能力越差。

對(duì)節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵分析如下：

(1)本文考慮了線路增量為負(fù)值時(shí)線路潮流的受沖擊情況，在線路潮流增量轉(zhuǎn)移熵[11,12]的基礎(chǔ)上，考慮線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性和不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)在分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異，定義加權(quán)潮流沖擊熵反映節(jié)點(diǎn)的受沖擊程度；

(2)計(jì)算節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵時(shí)，將線路負(fù)載率作為權(quán)值，對(duì)于過(guò)載線路取負(fù)載率擴(kuò)大倍數(shù)α>1，突出了線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性，克服了以往方法僅以潮流增量判斷線路受沖擊程度的缺點(diǎn)。

1.2負(fù)荷水平提高對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊

1.2.1功率靈敏度

當(dāng)不計(jì)電力電子等非線性元件時(shí)，將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷都作為節(jié)點(diǎn)注入電流表示，電網(wǎng)中支路電流和節(jié)點(diǎn)注入電流之間為線性關(guān)系[13]，如式(14)所示。

(14)

式中：IB為支路電流列向量；IN為節(jié)點(diǎn)注入電流列向量；YB為支路電納矩陣；A為節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣；YN為節(jié)點(diǎn)電納矩陣。

(15)

為得到線路功率與節(jié)點(diǎn)注入功率之間的關(guān)系，對(duì)式(15)進(jìn)行處理得到式(16)：

(16)

(17)

式中：Pk,B和Qk,B分別為支路k的有功功率和無(wú)功功率，Uk,B和φk,B分別為支路k首端電壓模值和相角，Ui,N和φi,N分別為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓模值和相角。

將式(17)展開(kāi)，得到實(shí)數(shù)部分如下：

為得到節(jié)點(diǎn)注入功率變化時(shí)線路功率的變化情況，將式(18)中支路有功功率和節(jié)點(diǎn)注入有功功率取變量形式，并將節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功功率變量取0，可得式(19)。

(19)

定義矩陣D(β)為支路功率變量與節(jié)點(diǎn)注入功率變量之間的功率靈敏度矩陣，其中支路k功率變量與節(jié)點(diǎn)i注入功率變量之間的功率靈敏度βk-i為

(20)

因此，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷及發(fā)電水平變化時(shí)，可得線路k的功率增量為

(21)

功率靈敏度矩陣結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)和實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行情況衡量節(jié)點(diǎn)注入功率對(duì)線路功率的影響。

利用式(21)可以估算電網(wǎng)負(fù)荷水平及發(fā)電水平提高時(shí)各線路的潮流增量及負(fù)載率，判斷節(jié)點(diǎn)所連線路的受沖擊情況，進(jìn)而對(duì)該節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力進(jìn)行分析。

1.2.2負(fù)荷水平提高時(shí)的節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵

(22)

線路k的加權(quán)潮流沖擊熵為

(23)

其中，α為負(fù)載率擴(kuò)大倍數(shù)，其取值與1.1.2節(jié)相同。

由圖8可以看出兩者存在較強(qiáng)的相關(guān)性(經(jīng)計(jì)算得其相關(guān)系數(shù)為0.529)。在無(wú)法求得重建誤差的情況下,可以用距離誤差估計(jì)重建結(jié)果的好壞。

節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)潮流沖擊熵為

(24)

式中：Ni為與節(jié)點(diǎn)i相連的線路集合；mi為節(jié)點(diǎn)i的度數(shù)。

2　節(jié)點(diǎn)受沖擊指標(biāo)

分別對(duì)系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)的節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵進(jìn)行歸一化處理[3,14]，歸一化公式如式(25)所示。

(25)

綜合考慮節(jié)點(diǎn)受到系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)的沖擊，定義節(jié)點(diǎn)i的受沖擊指標(biāo)φi如式(26)所示。

(26)

節(jié)點(diǎn)受沖擊指標(biāo)綜合考慮節(jié)點(diǎn)受到系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)的沖擊來(lái)分析節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，節(jié)點(diǎn)受沖擊指標(biāo)越大，其抗干擾能力越差。

3　仿真算例

圖2　IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)Fig.2　IEEE39 bus system

3.1對(duì)直流潮流法估算準(zhǔn)確性的驗(yàn)證

為驗(yàn)證直流潮流法估算斷線故障時(shí)其他線路潮流增量的準(zhǔn)確性，以斷開(kāi)線路14-4為例，將利用直流潮流法估算的各線路潮流增量與利用PSASP仿真軟件得到的各線路潮流增量列于表1，其中，ΔP1是利用直流潮流法所得的線路潮流增量，ΔP2是利用PSASP仿真軟件所得的線路潮流增量。

觀察表1可得，利用直流潮流法可準(zhǔn)確估算系統(tǒng)斷線故障時(shí)其他線路的潮流增量，進(jìn)而計(jì)算節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵，判斷節(jié)點(diǎn)的受沖擊程度及抗干擾能力，同時(shí)，直流潮流法計(jì)算簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，適用性好。

3.2對(duì)功率靈敏度矩陣估算準(zhǔn)確性的驗(yàn)證

為驗(yàn)證功率靈敏度矩陣估算負(fù)荷及發(fā)電水平提高時(shí)各線路的潮流增量的準(zhǔn)確性，以負(fù)荷及發(fā)電水平增加比例為μ=0.1為例，將利用功率靈敏度矩陣估算的各線路潮流增量與利用PSASP仿真軟件得到的各線路潮流增量列于表2，其中，ΔP1是利用功率靈敏度矩陣所得的線路潮流增量，ΔP2是利用PSASP仿真軟件所得的線路潮流增量。

表1　直流潮流法估算結(jié)果準(zhǔn)確度驗(yàn)證

表2　功率靈敏度矩陣估算結(jié)果準(zhǔn)確度驗(yàn)證

觀察表2，利用功率靈敏度矩陣，通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算即可準(zhǔn)確估算系統(tǒng)負(fù)荷及發(fā)電水平提高時(shí)各線路的潮流增量，進(jìn)而計(jì)算節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵。基于功率靈敏度矩陣，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可方便得到系統(tǒng)負(fù)荷水平提高時(shí)各節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，避免了繁冗的仿真運(yùn)算，減少了運(yùn)算量。

3.3節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析

利用本文方法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的受沖擊指標(biāo)，并按照從大到小的順序?qū)?jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，排序前13位的節(jié)點(diǎn)如表3所示。

表3　本文方法識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)

將本文方法與文獻(xiàn)[2,3]識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，如表4所示，為便于比較，除去其他方法識(shí)別的通過(guò)單條線路與電網(wǎng)相連的節(jié)點(diǎn)。

表4　各方法識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)

若利用文獻(xiàn)[11,12]中的潮流增量轉(zhuǎn)移熵衡量節(jié)點(diǎn)的受沖擊程度，即計(jì)算節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵時(shí)不再以負(fù)載率為權(quán)值，同時(shí)去掉負(fù)載率擴(kuò)大倍數(shù)，其余部分與本文保持相同，得到的各節(jié)點(diǎn)受沖擊指標(biāo)如表5所示。

表5　基于潮流增量轉(zhuǎn)移熵識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)

仿真分析：

(1)表3中識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)中，部分節(jié)點(diǎn)與發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)相連，在系統(tǒng)負(fù)荷水平提高時(shí)會(huì)受到較大沖擊，如節(jié)點(diǎn)10、22、23、6、29、2、25；部分節(jié)點(diǎn)所連線路均為重載線路，發(fā)生線路斷開(kāi)或電網(wǎng)負(fù)荷水平增加時(shí)很容易發(fā)生過(guò)載，如節(jié)點(diǎn)10、11、24、21、22、23、6、13、14、2、25；部分節(jié)點(diǎn)處于電網(wǎng)的樞紐位置，所連線路均為電網(wǎng)的關(guān)鍵輸電通道，如節(jié)點(diǎn)16擔(dān)負(fù)著將發(fā)電機(jī)33、34、35、36的功率送出的重要任務(wù)，且線路16-15和16-17一旦同時(shí)斷開(kāi)，系統(tǒng)即發(fā)生解列，同時(shí)，這兩條線路受對(duì)方斷開(kāi)的轉(zhuǎn)移潮流影響很大，易發(fā)生過(guò)載。

(2)觀察表3和表4，雖然從不同角度出發(fā)判斷的節(jié)點(diǎn)抗干擾能力排序有差異，但文獻(xiàn)[2,3]識(shí)別的易受沖擊影響的節(jié)點(diǎn)全部都位于本文方法所識(shí)別的節(jié)點(diǎn)集中，驗(yàn)證了本文方法的正確性。

同時(shí)，本文方法識(shí)別了文獻(xiàn)[2,3]未識(shí)別出的節(jié)點(diǎn)24、13和14，這些節(jié)點(diǎn)所連線路的負(fù)載率很高，在電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生過(guò)載，節(jié)點(diǎn)受到的沖擊大，抗干擾能力差，需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和保護(hù)。

(3)對(duì)比表3、表4和表5，當(dāng)僅考慮擾動(dòng)對(duì)線路潮流增量的影響時(shí)，利用潮流增量轉(zhuǎn)移熵識(shí)別的抗干擾能力較差的節(jié)點(diǎn)中，會(huì)忽略節(jié)點(diǎn)24、22、23、29、16、2，通過(guò)上文分析及文獻(xiàn)[2,3]識(shí)別結(jié)果，可知這些節(jié)點(diǎn)受擾動(dòng)的沖擊影響較大，屬于易故障節(jié)點(diǎn)。

因此，加權(quán)潮流沖擊熵有效反映了所連線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的節(jié)點(diǎn)脆弱性，使識(shí)別結(jié)果更加準(zhǔn)確，同時(shí)，考慮了不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)在分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異，更加符合電網(wǎng)實(shí)際。

受沖擊指標(biāo)綜合考慮節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)受沖擊的影響程度。

(5)計(jì)算加權(quán)潮流沖擊熵時(shí)，為突出線路過(guò)載的危險(xiǎn)性，本文取過(guò)載線路的負(fù)載率擴(kuò)大倍數(shù)α=10，相當(dāng)于是把過(guò)載線路的負(fù)載率擴(kuò)大了10倍，對(duì)于α的取值沒(méi)有特定要求，只要能夠突出線路過(guò)載危險(xiǎn)性的合適取值均可。

4　結(jié)　論

提出一種基于加權(quán)潮流沖擊熵的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)抗干擾能力分析方法。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)有：

(1)當(dāng)系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高時(shí)，分別利用直流潮流法和功率靈敏度矩陣估算節(jié)點(diǎn)所連線路的潮流增量及負(fù)載率，減少了計(jì)算量，提高了實(shí)際適用性。

(2)利用節(jié)點(diǎn)所連線路的潮流增量、過(guò)載率及節(jié)點(diǎn)度數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)加權(quán)潮流沖擊熵。加權(quán)潮流沖擊熵反映了節(jié)點(diǎn)所連線路負(fù)載率偏高甚至過(guò)載時(shí)的危險(xiǎn)性以及不同節(jié)點(diǎn)度數(shù)分散節(jié)點(diǎn)所受沖擊時(shí)的差異。

(3)受沖擊指標(biāo)綜合考慮系統(tǒng)斷線故障和負(fù)荷水平提高對(duì)節(jié)點(diǎn)的沖擊影響，判斷節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。

本文方法雖有一定的有效性，但僅從節(jié)點(diǎn)相連線路所受的潮流沖擊的角度判斷節(jié)點(diǎn)的受沖擊程度，沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)的電壓等因素，如何更全面的衡量節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力是下一步的研究方向。

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Analysis of Node Anti-jamming Capability Based on the Weighted Power Shock Entropy in Power System

XU Yan, ZHI Jing

(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources, North China Electric Power University, Baoding 071003, China)

To improve the operation safety level of power system, an analysis method of node anti-jamming capability based on the weighted power shock entropy in power system is put forward. When line disconnection and improved load level happens, the direct current power flow method and power sensitivity matrix are respectively used to estimate the power increment and load rate of lines connected with the node. Combined with the node degree, the weighted power shock entropy and the impact index are calculated to reflect the impact of line disconnection and improved load level. The direct current power flow method and power sensitivity matrix can accurately estimate the line power with line disconnection and improved load level by simple mathematical operations. The calculation amount is little and the applicability is good. The weighted power shock entropy can reflect the risk of the high load rate even overload, as well as the different shock dispersion capacity by different node degree. The impact index of node is defined to reflect the node anti-jamming capability. The method considers the shock impact on the node caused by line disconnection disturbance and improved load level comprehensively. The correctness and superiority of the proposed method are verified in IEEE39 bus system.

power system; the node anti-jamming capability; the weighted power shock entropy; the direct current power flow method; power sensitivity matrix

10.3969/j.ISSN.1007-2691.2016.04.06

2015-08-29.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50777016)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(12MS110).

徐巖(1976-)，男，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與安全控制，新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)；郅靜(1990-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與安全控制。

TM711

A

1007-2691(2016)04-0034-08