楊迪

摘要：不同電壓等級間的聯(lián)絡(luò)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?yōu)檠芯繜狳c。首先，變電站風(fēng)險評估使用圖論可達矩陣識別連通性的方法.-f轉(zhuǎn)化為變電站內(nèi)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(fēng)險理論進行結(jié)合計算變電站風(fēng)險。算例的仿真結(jié)果可以對此方法的有效性和正確性進行表明。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用 圖論 風(fēng)險評價機制 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)定安全運行對變電站關(guān)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(fēng)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(nèi)部主接線連通評價的主要方法。直接標號法對復(fù)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?，F(xiàn)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(fēng)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(nèi)部連通性識別的基礎(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，邊關(guān)系圖G（V，E），電氣節(jié)點集合為點集V={V₁，V₂，…，V_n），包括站內(nèi)的母線和設(shè)備連接點；站內(nèi)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(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。反映出任意兩個節(jié)點間連通性使鄰接矩陣的物理意義，個n節(jié)點數(shù)的圖，隨意兩個節(jié)點最多能通過其他n-2個節(jié)點連通。一般變電站的任一節(jié)點與其他節(jié)點聯(lián)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(chǔ)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(jié)點數(shù)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(jié)點k，i、j才能連通。對可達矩陣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)式對可達矩陣求取。節(jié)點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)險評估模型

（一）變電站系統(tǒng)狀態(tài)選取

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

元件的狀態(tài)為S_ij，工作和失效是元件的兩個狀態(tài)，所有元件失效相互獨立。經(jīng)由計算機產(chǎn)生的在[0，1]之間的均勻隨機數(shù)R_i來對元件的狀態(tài)模擬。

（二）變電站連通性識別及風(fēng)險指標計算

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

計算公式為：

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

三、算例分析

根據(jù)分析前面的理論，以IEEE-RTS79系統(tǒng)為例，計算節(jié)點9、10、11和12所組成的變電站風(fēng)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(fēng)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(guān)描述的物理模型為節(jié)點，支路描述的圖G，再對變電站失負荷指標結(jié)果進行計算。變電站每個PLC_K是該負荷點所有可能發(fā)生失負荷狀態(tài)的概率之和，每個EENS_K指標是所有可能失負荷量狀態(tài)相加得到的總和。運行人員關(guān)注的是個變電站的風(fēng)險。所以，本文中對EENS和PLC進行了計算。看A、B兩種主接線風(fēng)險指標結(jié)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(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)性較強。兩個不同負荷節(jié)點的負荷總量不同導(dǎo)致方案A、B中兩個對稱負荷節(jié)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(jié)點的風(fēng)險指標因變電站主接線的不同而不同，每個節(jié)點的風(fēng)險指標大小會發(fā)生變化，但方案B在整個變電站的風(fēng)險指標上比方案A的風(fēng)險小。

四、結(jié)語

變電站風(fēng)險評估使用圖論可達矩陣識別連通性的方法可轉(zhuǎn)化為變電站內(nèi)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(fēng)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(fēng)險指標上比變電站接線方式小。endprint