基于電氣LeaderRank算法的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于電氣LeaderRank算法的電網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，電網(wǎng)的互聯(lián)和規(guī)模不斷擴(kuò)大，給全社會(huì)和人民的生活帶來(lái) 的極大的便利；但日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)某些難以預(yù)料的脆弱特性，存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)。 尤其是一些突發(fā)性的局部故障，會(huì)波及到電網(wǎng)中其他的部分，造成電網(wǎng)的連鎖反應(yīng)，故障范 圍擴(kuò)大，最終發(fā)生大面積停電事故，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)損失。
[0003] 用電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的重要度來(lái)定義關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，重要度高的節(jié)點(diǎn)就是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。研究表明 4%的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)發(fā)生事故，電力網(wǎng)絡(luò)的連通能力就會(huì)下降60%，這表明關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)電網(wǎng)安 全產(chǎn)生重大影響。評(píng)估復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要度，辨識(shí)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而通過(guò)加強(qiáng)和重點(diǎn) 保護(hù)這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)于減少電網(wǎng)連鎖故障概率，降低故障損失，具有深遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)的意義。
[0004] 目前，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要度的方法有很多，但主要源于圖論或數(shù)據(jù)挖掘，未能 充分考慮電網(wǎng)的電氣性能。本發(fā)明充分考慮電網(wǎng)負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)載量等電氣性能，提出電氣 LeaderRank算法，有效描述電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣５幕A(chǔ) 上，提供了一種綜合考慮了電網(wǎng)電氣性能的基于電氣LeaderRank算法的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度 評(píng)估方法，該方法能夠識(shí)別電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)和保護(hù)這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，有利于構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng) 電網(wǎng)網(wǎng)架，預(yù)防大停電事故。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于電氣LeaderRank算法 的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)估方法，該方法包括以下步驟：
[0007] a.對(duì)節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算；
[0008] b.根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果建立電網(wǎng)有向無(wú)權(quán)拓?fù)鋱D，然后根據(jù)有向無(wú)權(quán)拓?fù)鋱D得到鄰 接矩陣G，該矩陣G中的元素 gjl為：
初始化電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量，其中普通節(jié)點(diǎn)初始 值為1，背景節(jié)點(diǎn)初始值為〇;
[0010] c.根據(jù)LeaderRank算法公式計(jì)算迭代LR值，迭代一次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值就更新 一次，直到節(jié)點(diǎn)的LR值收斂，LeaderRank算法為：
[0012] d.根據(jù)得到的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，節(jié)點(diǎn)的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0013] e.改進(jìn)LeadrRank算法，較多的LR值分配給具有更重要負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)，改進(jìn)后的算 法稱(chēng)為IM-LeadrRank算法，表達(dá)式為：
[0015] 式中，a (j - i)是節(jié)點(diǎn)j分配給節(jié)點(diǎn)i的比重，計(jì)算a (j - i)的步驟如下：
[0016] 步驟1，節(jié)點(diǎn)的入鏈多，此節(jié)點(diǎn)重要度高，節(jié)點(diǎn)j分配給節(jié)點(diǎn)i的比重為
其中C表示節(jié)點(diǎn)i的入鏈數(shù)，1,表示節(jié)點(diǎn)j的出度節(jié)點(diǎn)所有的入鏈數(shù)目之和；
[0017] 步驟2,節(jié)點(diǎn)的出鏈多，此節(jié)點(diǎn)重要度高，節(jié)點(diǎn)j分配給節(jié)點(diǎn)i的比重為_(kāi) 其中￥"表示節(jié)點(diǎn)i的出鏈數(shù)，8,表示節(jié)點(diǎn)j的出度節(jié)點(diǎn)所有的出鏈數(shù)目之和；
[0018] 步驟 3,得到 a (j - i) = α 丨 α 2;
[0019] f.根據(jù)IM-LeaderRank算法公式計(jì)算迭代LR值，迭代一次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值就更 新一次，直到節(jié)點(diǎn)的LR值收斂，節(jié)點(diǎn)的LR值越大，代表節(jié)點(diǎn)重要度越高；
[0020] g.改進(jìn)IM-LeaderRank算法，對(duì)背景節(jié)點(diǎn)LR值的分配方式進(jìn)行改進(jìn)，重要度高的 節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)分得比例高的背景節(jié)點(diǎn)的LR值，改進(jìn)后的算法稱(chēng)為電氣LeaderRank算法，表達(dá)式 為：
[0022] 式中，β (g - i)是背景節(jié)點(diǎn)g分配給節(jié)點(diǎn)i的比重，節(jié)點(diǎn)的入鏈數(shù)加出鏈數(shù)之和 多則重要度高，
其中Tall表示網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的入鏈和出鏈數(shù)之和；
[0023] h.根據(jù)電氣LeaderRank算法公式計(jì)算迭代LR值，迭代一次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值就 更新一次，直到節(jié)點(diǎn)的LR值收斂，節(jié)點(diǎn)的LR值越大，代表節(jié)點(diǎn)重要度越高。
[0024] 采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案具有以下有益效果：原始的LeaderRank算法中LR值 是平分給鏈出的網(wǎng)頁(yè)，沒(méi)有考慮電網(wǎng)的特殊性。本發(fā)明專(zhuān)利提出了考慮電網(wǎng)電氣性能的電 氣LeaderRank算法，考慮到具有重要負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后造成的損失比那些非重要負(fù) 荷節(jié)點(diǎn)大，且節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的重要性能夠影響電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的重要度，因此應(yīng)分配給具有更重要負(fù) 荷的節(jié)點(diǎn)更高的LR值。本發(fā)明對(duì)IM-LeaderRank算法進(jìn)行迭代，得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)新的LR值， 并且從大到小進(jìn)行排序，LR值大的節(jié)點(diǎn)便是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，再利用電氣LeaderRank算法得到電 網(wǎng)節(jié)點(diǎn)新的LR值，按從大到小進(jìn)行排序，LR值大的節(jié)點(diǎn)便是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為IEEEl 18節(jié)點(diǎn)拓?fù)鋱D；
[0026] 圖2為本發(fā)明評(píng)估方法流程圖；
[0027] 圖3為電氣LeaderRank算法與LeadrRank算法對(duì)比示意圖；
[0028] 圖4為電氣LeaderRank算法與IM-LeadrRank算法對(duì)比不意圖；
[0029] 圖5為分別依次移除基于LR值和擴(kuò)展介數(shù)最重要的20個(gè)節(jié)點(diǎn)后的電網(wǎng)負(fù)荷損失 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。然而可以理解的 是，下述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0031] 采用如圖1所示的算例系統(tǒng)對(duì)電氣LeaderRank算法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)該算例進(jìn)行 仿真的流程圖如圖2所示。
[0032] -種基于電氣LeaderRank算法的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)估方法，該方法包括以下步 驟：
[0033] a.對(duì)IEEE118節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算；
[0034] b.根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果建立電網(wǎng)有向無(wú)權(quán)拓?fù)鋱D，然后根據(jù)有向無(wú)權(quán)拓?fù)鋱D得到鄰 接矩陣G，該矩陣G中的元素 gjl為：
初始化電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量，其中普通節(jié)點(diǎn)初始 值為1，背景節(jié)點(diǎn)初始值為〇;
[0036] c.根據(jù)LeaderRank算法公式計(jì)算迭代LR值，迭代一次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值就更新 一次，直到節(jié)點(diǎn)的LR值收斂，LeaderRank算法為：
[0038] d.根據(jù)得到的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的LR值對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，節(jié)點(diǎn)的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0039] e.改進(jìn)LeadrRan