基于電氣LeaderRank算法的電網(wǎng)節(jié)點重要度評估方法
【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)點重要度評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟、社會的發(fā)展，電網(wǎng)的互聯(lián)和規(guī)模不斷擴大，給全社會和人民的生活帶來 的極大的便利；但日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會帶來某些難以預(yù)料的脆弱特性，存在巨大的風(fēng)險。 尤其是一些突發(fā)性的局部故障，會波及到電網(wǎng)中其他的部分，造成電網(wǎng)的連鎖反應(yīng)，故障范 圍擴大，最終發(fā)生大面積停電事故，帶來巨大的經(jīng)濟社會損失。
[0003] 用電網(wǎng)節(jié)點的重要度來定義關(guān)鍵節(jié)點，重要度高的節(jié)點就是關(guān)鍵節(jié)點。研究表明 4%的關(guān)鍵節(jié)點發(fā)生事故，電力網(wǎng)絡(luò)的連通能力就會下降60%，這表明關(guān)鍵節(jié)點會對電網(wǎng)安 全產(chǎn)生重大影響。評估復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的重要度，辨識關(guān)鍵節(jié)點，進而通過加強和重點 保護這些關(guān)鍵節(jié)點，對于減少電網(wǎng)連鎖故障概率，降低故障損失，具有深遠和現(xiàn)實的意義。
[0004] 目前，評估網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點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)明在運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對電網(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)點重要度 評估方法，該方法能夠識別電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點，加強和保護這些關(guān)鍵節(jié)點，有利于構(gòu)建堅強 電網(wǎng)網(wǎng)架，預(yù)防大停電事故。
[0006] 為了達到上述目的，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)點重要度評估方法，該方法包括以下步驟：
[0007] a.對節(jié)點電網(wǎng)進行潮流計算；
[0008] b.根據(jù)潮流計算結(jié)果建立電網(wǎng)有向無權(quán)拓?fù)鋱D，然后根據(jù)有向無權(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)點的質(zhì)量，其中普通節(jié)點初始 值為1，背景節(jié)點初始值為〇;
[0010] c.根據(jù)LeaderRank算法公式計算迭代LR值，迭代一次，每個節(jié)點的LR值就更新 一次，直到節(jié)點的LR值收斂，LeaderRank算法為：
[0012] d.根據(jù)得到的各個節(jié)點的LR值對各節(jié)點進行排序，節(jié)點的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0013] e.改進LeadrRank算法，較多的LR值分配給具有更重要負(fù)荷的節(jié)點，改進后的算 法稱為IM-LeadrRank算法，表達式為：
[0015] 式中，a (j - i)是節(jié)點j分配給節(jié)點i的比重，計算a (j - i)的步驟如下：
[0016] 步驟1，節(jié)點的入鏈多，此節(jié)點重要度高，節(jié)點j分配給節(jié)點i的比重為
其中C表示節(jié)點i的入鏈數(shù)，1,表示節(jié)點j的出度節(jié)點所有的入鏈數(shù)目之和；
[0017] 步驟2,節(jié)點的出鏈多，此節(jié)點重要度高，節(jié)點j分配給節(jié)點i的比重為_ 其中￥"表示節(jié)點i的出鏈數(shù)，8,表示節(jié)點j的出度節(jié)點所有的出鏈數(shù)目之和；
[0018] 步驟 3,得到 a (j - i) = α 丨 α 2;
[0019] f.根據(jù)IM-LeaderRank算法公式計算迭代LR值，迭代一次，每個節(jié)點的LR值就更 新一次，直到節(jié)點的LR值收斂，節(jié)點的LR值越大，代表節(jié)點重要度越高；
[0020] g.改進IM-LeaderRank算法，對背景節(jié)點LR值的分配方式進行改進，重要度高的 節(jié)點應(yīng)當(dāng)分得比例高的背景節(jié)點的LR值，改進后的算法稱為電氣LeaderRank算法，表達式 為：
[0022] 式中，β (g - i)是背景節(jié)點g分配給節(jié)點i的比重，節(jié)點的入鏈數(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)點的入鏈和出鏈數(shù)之和；
[0023] h.根據(jù)電氣LeaderRank算法公式計算迭代LR值，迭代一次，每個節(jié)點的LR值就 更新一次，直到節(jié)點的LR值收斂，節(jié)點的LR值越大，代表節(jié)點重要度越高。
[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，沒有考慮電網(wǎng)的特殊性。本發(fā)明專利提出了考慮電網(wǎng)電氣性能的電 氣LeaderRank算法，考慮到具有重要負(fù)荷的節(jié)點發(fā)生故障后造成的損失比那些非重要負(fù) 荷節(jié)點大，且節(jié)點負(fù)荷的重要性能夠影響電網(wǎng)節(jié)點的重要度，因此應(yīng)分配給具有更重要負(fù) 荷的節(jié)點更高的LR值。本發(fā)明對IM-LeaderRank算法進行迭代，得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點新的LR值， 并且從大到小進行排序，LR值大的節(jié)點便是關(guān)鍵節(jié)點，再利用電氣LeaderRank算法得到電 網(wǎng)節(jié)點新的LR值，按從大到小進行排序，LR值大的節(jié)點便是關(guān)鍵節(jié)點。
【附圖說明】
[0025] 圖1為IEEEl 18節(jié)點拓?fù)鋱D；
[0026] 圖2為本發(fā)明評估方法流程圖；
[0027] 圖3為電氣LeaderRank算法與LeadrRank算法對比示意圖；
[0028] 圖4為電氣LeaderRank算法與IM-LeadrRank算法對比不意圖；
[0029] 圖5為分別依次移除基于LR值和擴展介數(shù)最重要的20個節(jié)點后的電網(wǎng)負(fù)荷損失 示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。然而可以理解的 是，下述【具體實施方式】僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。
[0031] 采用如圖1所示的算例系統(tǒng)對電氣LeaderRank算法進行詳細說明，對該算例進行 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)點重要度評估方法，該方法包括以下步 驟：
[0033] a.對IEEE118節(jié)點電網(wǎng)進行潮流計算；
[0034] b.根據(jù)潮流計算結(jié)果建立電網(wǎng)有向無權(quán)拓?fù)鋱D，然后根據(jù)有向無權(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)點的質(zhì)量，其中普通節(jié)點初始 值為1，背景節(jié)點初始值為〇;
[0036] c.根據(jù)LeaderRank算法公式計算迭代LR值，迭代一次，每個節(jié)點的LR值就更新 一次，直到節(jié)點的LR值收斂，LeaderRank算法為：
[0038] d.根據(jù)得到的各個節(jié)點的LR值對各節(jié)點進行排序，節(jié)點的LR值越高，代表重要性 越尚；
[0039] e.改進LeadrRan