（黑龙江省柴河林业局建设局 157131）
摘要：复杂电网的关键节点识别有助于保证电网的整体运行和避免大面积停电，对于现如今信息化运行的电力网络的安全具有良好的保障特性。本文在分析电力网潮流分布机理的基础上针对复杂网络模型不能较好的结合网络潮流分布定律的问题进行了深入研究，并根据叠加原理计算得出电网节点间的电气距离问题，通过该模型的运用可以更加明确的对电网安全运行进行数字化管理，保证电网运行效率。
关键词：电气距离；复杂网络；关键节点
引言：
近年来，我国电网运行的效率和总体发展水平都有了显著的提升，但是依然面临着诸如大停电事故的威胁，这促使人们对电网安全的形势提出了更高的要求和评判标准，而现有的电力系统结构特性研究大多基于经典复杂的网络模型，从网络拓扑的角度分析电网的结构特性及其对故障传播的影响。本文创造性的使用了小节点系统进行设计和说明的方式，明确电网结构脆弱性和连锁故障之间的相互作用机理。以便能更好的解决电网运行过程中的实际问题。
一、基于电气距离的节点电气耦合连接度
(一)节点电气距离
电力系统两节点之间的距离可等效的定义为等值阻抗，设两点为i、j,其之间的等值阻抗可表述为
,这一阻抗值在数值上等于从两节点之间的电流元i与j之间接入单位电流元之后i、j之间的电压
可知：
其中上式又可通过节点阻抗矩阵元素表达如下：
(二)节点电气耦合连接度
对于一个节点数为N的电力网络，定义其电气耦合度为
上式中的
是i与j两个节点之间的等效电气距离，通常而言，对节点i与系统其他节点之间距离进行取倒数运算可以更加直观的表现出该节点在网络电气结构中位置的重要性，该节点也可以是任一节点与系统之间其他节点电气耦合关系的大小关系。本公式中将
定义为节点之间的电气耦合连接度，这是参考电气学相关知识完成的指标构建，
的大小影响着节点的位置关键度和其与不同节点之间的电气耦合作用强度，
越大，说明该节点的位置较为关键，其与其他节点之间的联系较强愈发说明了在此节点上的任何故障和损伤都将可能对整个电网运行体系造成不良影响。
二、电网电气结构模型的物理意义
构建电网电气结构模型有助于完善电气系统运行的质量，更加符合现代化智能电网的运行规律。由于现代电力系统不仅需要电气化计算和电网潮流路径图的拓扑研究，还更需要明确电网中不同节点的耦合关系以及位置特性，综合以上诸多特征决定了电网中电气结构模型的应用具有以下意义：
首先，构建电网电气结构模型可以保证电网中潮流分布的特性，即保持由基尔霍夫定律计算决定的潮流分布规律。同时保证电源与电力负荷节点之间的电能传输路径实现多样化。
其次，利用一组高度非线性和非凸性方程来描述电力系统的运行和组织是目前通用的方法，利用电网电气的结构模型可以简化输电线路上的潮流流向表述，将电力系统的运行机制更加简单明了。
最后，电网之间节点的关系也可以通过该结构模型进行较好的描述，该模型是电网潮流路径的一个简化表述，其拓扑模型对于解释电网的运行演化机理具有重要作用。
电网电气结构模型可以方便的做出如上系统电气耦合关系，从中可以极大的简化电网运行的序贯性，由此可以更加贴合实际并且提高电网系统的运行检测效率。保证电气系统的良好运转。
三、基于节点电气耦合连接度的电网关键节点识别
针对上文进行的分析可知，电网中节点电气耦合连接程度的分布概率满足幂律，即少量电气耦合连接度很大的节点对于电气网络运行的安全至关重要，其对系统的安全和稳定程度具有良好的作用。
为了便于研究和表述，本文的研究采用了IEEE39节点系统对电网运行系统进行时域仿真分析。
图4.电网节点度数累积概率分布
上图为某地电网的运行线路简图，经过抽象和拓扑将其绘制为拓扑结构图，从中可以看出节点度分布在半对数的坐标上，表现出一定的线性规律。符合指
数分布规律，即输电线路连接关系表明其是均质网络。而节点电气耦合连接度分布函数遵从幂律p( ), =1.072,经过时域仿真验证，该电网电气耦合连接度排名前10 的节点会由于其中发生系统故障的节点较多而引起功能失稳，为脆弱节点。
IEEE 39系统特别适用于电气耦合情况复杂、处于关键位置上节点数较多的电气网络运行系统，应用该指标可以进行复杂网络理论应用于电力系统的研究，并作为拓扑结构的有益补充。
结语：
综上所述，基于电气距离的复杂电网进行关键点的识别使用了节点电气耦合连接度的概念，利用该概念可以较快的进行电网系统中不同电气节点耦合情况的甄别，同时完善对智能电网电气拓扑结构的利用，使得电气系统间物理拓扑关系的实际应用更符合电网实际，并对IEEE 39节点系统进行了相应的分析计算、时域仿真等以检验电网系统中具有关键作用的节点的电气耦合连接度，通过这些判别依据实现对电网脆弱性的考量，对于实际的电网运行工作有较大的帮助，并对电网系统的数字理论研究有一定的指导意义。
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论文作者:于梅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
标签：节点论文; 电网论文; 电气论文; 拓扑论文; 系统论文; 模型论文; 结构论文; 《电力设备》2017年第23期论文;