變電站風險評價機制中圖論思想的體現

楊迪

摘要：不同電壓等級間的聯絡樞紐是變電站，其在不同電壓等級能量交換方面起著重要的作用，評估變電站主接線漸漸變為研究熱點。首先，變電站風險評估使用圖論可達矩陣識別連通性的方法.-f轉化為變電站內部負荷點和電源點的連通性識別問題；其次，對變電站是否失荷進行判斷；最后，對風險理論進行結合計算變電站風險。算例的仿真結果可以對此方法的有效性和正確性進行表明。

關鍵詞：應用 圖論 風險評價機制 變電站

在電網中起樞紐作用的為變電站，供電的可靠性與穩定安全運行對變電站關系重大。變電站按功能可分解為電源和負荷兩部分，變電站的抗風險能力可由這兩部分的連通度映射。割集理論法和直接標號法是變電站內部主接線連通評價的主要方法。直接標號法對復雜接線狀況難于處理；割集法可以多電源點多負荷點的連通評估進行解決，但是過程比較繁瑣。現如今沒考慮隨機因素的影響是研究的大不足。本文將對基于圖論的變電站風險評估體系進行完善，以此使變電運行管理水平提升。

一、變電站連通性分析

（一）變電站的鄰接矩陣

變電站內部連通性識別的基礎是變電件鄰接矩陣的形成。變電站內部電氣主接線能夠抽象為點，邊關系圖G（V，E），電氣節點集合為點集V={V₁，V₂，…，V_n），包括站內的母線和設備連接點；站內的支路和斷路器集合稱為邊集E={e₁，e₂，…，e₁）。頂點V_i與和V_j間邊數用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。反映出任意兩個節點間連通性使鄰接矩陣的物理意義，個n節點數的圖，隨意兩個節點最多能通過其他n-2個節點連通。一般變電站的任一節點與其他節點聯系較少，所以鄰接矩陣A有很高的稀疏性，并具有對稱性。

（二）變電站的可達矩陣

通過邏輯運算在確定了變電站鄰接矩陣的基礎上獲得可達矩陣，對變電站的連通性進行識別R=（r_ij）nn。定義圖G的可達矩陣為矩陣R=（r_ij）nn。

可達矩陣采用鄰接矩陣自乘法計算時，對n節點數的圖，鄰接矩陣A是個nn的矩陣，i、j為一級連通時，i、j間直接連通，a_ij=1；i、j為二級連通時，通過節點k，i、j才能連通。對可達矩陣R的求解步驟如下：（1）根據變電站站內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）依據式對可達矩陣求取。節點i、j之間的連通緊密程度關系可由r_ij數值的大小表示，數值越大，連通越緊密。

二、變電站風險評估模型

（一）變電站系統狀態選取

在對變電站風險進行評估時，對變電站因內部元件隨機退出運行產生的影響進行考慮是合理的。計算機產生隨機數對n個元件的變電站進行抽樣，產生了m個不同的狀態，表達式為：

元件的狀態為S_ij，工作和失效是元件的兩個狀態，所有元件失效相互獨立。經由計算機產生的在[0，1]之間的均勻隨機數R_i來對元件的狀態模擬。

（二）變電站連通性識別及風險指標計算

由MonteCarlo模擬法產生的任一個變電站系統狀態，都對對應變電站鄰接矩陣A進行修改，并對任個變電站系統狀態通過邏輯運算獲得可達矩陣R。對變電站風險采用失負荷量EENS和失負荷概率PLC兩個風險指標進行評估。

計算公式為：

式中EENS_k和PLC_k分別為節點k失負荷風險和失負荷概率：EENS為變電站失負荷風險。

三、算例分析

根據分析前面的理論，以IEEE-RTS79系統為例，計算節點9、10、11和12所組成的變電站風險。為使變電站主接線得到合適的選取，對兩種不同的主接線方式下變電站的風險進行了算例對比分析。第種是變電站接線方式（以下稱方案A），第二種是文章改進的變電站接線方式（以下稱方案B）。

對這兩種主接線方式而言，先是抽象母線，開關描述的物理模型為節點，支路描述的圖G，再對變電站失負荷指標結果進行計算。變電站每個PLC_K是該負荷點所有可能發生失負荷狀態的概率之和，每個EENS_K指標是所有可能失負荷量狀態相加得到的總和。運行人員關注的是個變電站的風險。所以，本文中對EENS和PLC進行了計算。看A、B兩種主接線風險指標結果得：（1）方案B相較于A，減小了4.9%的電站負荷削減概率指標，減小了6.1%的期望缺供電量指標，這是由于方案B相較于A的網絡聯絡性較強。兩個不同負荷節點的負荷總量不同導致方案A、B中兩個對稱負荷節點的EENS指標不同。（2）對方案A和B進行對比可得，變電站每個節點的風險指標因變電站主接線的不同而不同，每個節點的風險指標大小會發生變化，但方案B在整個變電站的風險指標上比方案A的風險小。

四、結語

變電站風險評估使用圖論可達矩陣識別連通性的方法可轉化為變電站內部負荷點和電源點的連通性識別問題，變電運行管理水平因為完善基于圖論的變電站風險評估體系而得到提高，從而使本文改進的變電站接線方式在整個變電站的風險指標上比變電站接線方式小。endprint