變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)機(jī)制中圖論思想的體現(xiàn)

楊迪

摘要：不同電壓等級(jí)間的聯(lián)絡(luò)樞紐是變電站，其在不同電壓等級(jí)能量交換方面起著重要的作用，評(píng)估變電站主接線漸漸變?yōu)檠芯繜狳c(diǎn)。首先，變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估使用圖論可達(dá)矩陣識(shí)別連通性的方法.-f轉(zhuǎn)化為變電站內(nèi)部負(fù)荷點(diǎn)和電源點(diǎn)的連通性識(shí)別問(wèn)題；其次，對(duì)變電站是否失荷進(jìn)行判斷；最后，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)理論進(jìn)行結(jié)合計(jì)算變電站風(fēng)險(xiǎn)。算例的仿真結(jié)果可以對(duì)此方法的有效性和正確性進(jìn)行表明。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用 圖論 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)機(jī)制 變電站

在電網(wǎng)中起樞紐作用的為變電站，供電的可靠性與穩(wěn)定安全運(yùn)行對(duì)變電站關(guān)系重大。變電站按功能可分解為電源和負(fù)荷兩部分，變電站的抗風(fēng)險(xiǎn)能力可由這兩部分的連通度映射。割集理論法和直接標(biāo)號(hào)法是變電站內(nèi)部主接線連通評(píng)價(jià)的主要方法。直接標(biāo)號(hào)法對(duì)復(fù)雜接線狀況難于處理；割集法可以多電源點(diǎn)多負(fù)荷點(diǎn)的連通評(píng)估進(jìn)行解決，但是過(guò)程比較繁瑣?，F(xiàn)如今沒(méi)考慮隨機(jī)因素的影響是研究的大不足。本文將對(duì)基于圖論的變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系進(jìn)行完善，以此使變電運(yùn)行管理水平提升。

一、變電站連通性分析

（一）變電站的鄰接矩陣

變電站內(nèi)部連通性識(shí)別的基礎(chǔ)是變電件鄰接矩陣的形成。變電站內(nèi)部電氣主接線能夠抽象為點(diǎn)，邊關(guān)系圖G（V，E），電氣節(jié)點(diǎn)集合為點(diǎn)集V={V₁，V₂，…，V_n），包括站內(nèi)的母線和設(shè)備連接點(diǎn)；站內(nèi)的支路和斷路器集合稱為邊集E={e₁，e₂，…，e₁）。頂點(diǎn)V_i與和V_j間邊數(shù)用a_ij表示，可能取0，1，2，圖G的鄰接矩陣為矩陣A=A（G）=（a_ij）nn。反映出任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間連通性使鄰接矩陣的物理意義，個(gè)n節(jié)點(diǎn)數(shù)的圖，隨意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)最多能通過(guò)其他n-2個(gè)節(jié)點(diǎn)連通。一般變電站的任一節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)聯(lián)系較少，所以鄰接矩陣A有很高的稀疏性，并具有對(duì)稱性。

（二）變電站的可達(dá)矩陣

通過(guò)邏輯運(yùn)算在確定了變電站鄰接矩陣的基礎(chǔ)上獲得可達(dá)矩陣，對(duì)變電站的連通性進(jìn)行識(shí)別R=（r_ij）nn。定義圖G的可達(dá)矩陣為矩陣R=（r_ij）nn。

可達(dá)矩陣采用鄰接矩陣自乘法計(jì)算時(shí)，對(duì)n節(jié)點(diǎn)數(shù)的圖，鄰接矩陣A是個(gè)nn的矩陣，i、j為一級(jí)連通時(shí)，i、j間直接連通，a_ij=1；i、j為二級(jí)連通時(shí)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)k，i、j才能連通。對(duì)可達(dá)矩陣R的求解步驟如下：（1）根據(jù)變電站站內(nèi)電氣主接線抽象成變電站的圖G；（2）鄰接矩陣A（G）由變電站圖G的連接信息形成；（3）依據(jù)式對(duì)可達(dá)矩陣求取。節(jié)點(diǎn)i、j之間的連通緊密程度關(guān)系可由r_ij數(shù)值的大小表示，數(shù)值越大，連通越緊密。

二、變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

（一）變電站系統(tǒng)狀態(tài)選取

在對(duì)變電站風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，對(duì)變電站因內(nèi)部元件隨機(jī)退出運(yùn)行產(chǎn)生的影響進(jìn)行考慮是合理的。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)對(duì)n個(gè)元件的變電站進(jìn)行抽樣，產(chǎn)生了m個(gè)不同的狀態(tài)，表達(dá)式為：

元件的狀態(tài)為S_ij，工作和失效是元件的兩個(gè)狀態(tài)，所有元件失效相互獨(dú)立。經(jīng)由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的在[0，1]之間的均勻隨機(jī)數(shù)R_i來(lái)對(duì)元件的狀態(tài)模擬。

（二）變電站連通性識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算

由MonteCarlo模擬法產(chǎn)生的任一個(gè)變電站系統(tǒng)狀態(tài)，都對(duì)對(duì)應(yīng)變電站鄰接矩陣A進(jìn)行修改，并對(duì)任個(gè)變電站系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)邏輯運(yùn)算獲得可達(dá)矩陣R。對(duì)變電站風(fēng)險(xiǎn)采用失負(fù)荷量EENS和失負(fù)荷概率PLC兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。

計(jì)算公式為：

式中EENS_k和PLC_k分別為節(jié)點(diǎn)k失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)和失負(fù)荷概率：EENS為變電站失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)。

三、算例分析

根據(jù)分析前面的理論，以IEEE-RTS79系統(tǒng)為例，計(jì)算節(jié)點(diǎn)9、10、11和12所組成的變電站風(fēng)險(xiǎn)。為使變電站主接線得到合適的選取，對(duì)兩種不同的主接線方式下變電站的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了算例對(duì)比分析。第種是變電站接線方式（以下稱方案A），第二種是文章改進(jìn)的變電站接線方式（以下稱方案B）。

對(duì)這兩種主接線方式而言，先是抽象母線，開(kāi)關(guān)描述的物理模型為節(jié)點(diǎn)，支路描述的圖G，再對(duì)變電站失負(fù)荷指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。變電站每個(gè)PLC_K是該負(fù)荷點(diǎn)所有可能發(fā)生失負(fù)荷狀態(tài)的概率之和，每個(gè)EENS_K指標(biāo)是所有可能失負(fù)荷量狀態(tài)相加得到的總和。運(yùn)行人員關(guān)注的是個(gè)變電站的風(fēng)險(xiǎn)。所以，本文中對(duì)EENS和PLC進(jìn)行了計(jì)算?？碅、B兩種主接線風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)結(jié)果得：（1）方案B相較于A，減小了4.9%的電站負(fù)荷削減概率指標(biāo)，減小了6.1%的期望缺供電量指標(biāo)，這是由于方案B相較于A的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)性較強(qiáng)。兩個(gè)不同負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷總量不同導(dǎo)致方案A、B中兩個(gè)對(duì)稱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的EENS指標(biāo)不同。（2）對(duì)方案A和B進(jìn)行對(duì)比可得，變電站每個(gè)節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因變電站主接線的不同而不同，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)大小會(huì)發(fā)生變化，但方案B在整個(gè)變電站的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)上比方案A的風(fēng)險(xiǎn)小。

四、結(jié)語(yǔ)

變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估使用圖論可達(dá)矩陣識(shí)別連通性的方法可轉(zhuǎn)化為變電站內(nèi)部負(fù)荷點(diǎn)和電源點(diǎn)的連通性識(shí)別問(wèn)題，變電運(yùn)行管理水平因?yàn)橥晟苹趫D論的變電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系而得到提高，從而使本文改進(jìn)的變電站接線方式在整個(gè)變電站的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)上比變電站接線方式小。endprint