CN116260128B - 一种区域电网分析方法和装置 - Google Patents

一种区域电网分析方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116260128B
CN116260128B CN202211342591.1A CN202211342591A CN116260128B CN 116260128 B CN116260128 B CN 116260128B CN 202211342591 A CN202211342591 A CN 202211342591A CN 116260128 B CN116260128 B CN 116260128B
Authority
CN
China
Prior art keywords
equivalent
matrix
shortest path
model
power grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211342591.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116260128A (zh
Inventor
邹彬敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN202211342591.1A priority Critical patent/CN116260128B/zh
Publication of CN116260128A publication Critical patent/CN116260128A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116260128B publication Critical patent/CN116260128B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种区域电网分析方法和装置，获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵，根据等效矩阵计算等效平均最短路径、等效聚类系数并生成目标曲线，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。

Description

一种区域电网分析方法和装置
技术领域
本发明涉及电网分析技术领域，尤其涉及一种区域电网分析方法和装置。
背景技术
近年来，现代社会对于电网安全运行的依赖性与日俱增，随着负荷的快速增长以及电网建设的相对滞后，电网运行的安全问题越发突出和严重，然而，电网结构与电网运行状态相互关联，电网结构与电网运行状态之间的联系以及对电网结构的分析得到了很多学者和官方的高度重视。
目前，现有的电网分析技术是通过对电网中单个元件的微分分析，但微分分析需要在运行内存大的前提下进行复杂的计算，且由于是对电网中单个元件进行微分分析，会出现对级联故障分析不足以及分析结果缺乏整体性的情况，从而导致在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的问题。
发明内容
本发明提供了一种区域电网分析方法和装置，解决了在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。
本发明提供的一种区域电网分析方法，包括：
获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵；
遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数；
遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径；
根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线；
当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型；
比对所述目标曲线与所述初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，所述最终模型用于定性判断所述待研究电网的拓扑结构特性。
可选地，所述获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵的步骤，包括：
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部所述直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对；
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取所述直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对；
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间不存在回直连线路时，采用所述预设阻抗值构建线路阻抗值对；
按照各所述线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部所述线路阻抗值对构建等效矩阵。
可选地，所述遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数的步骤，包括：
遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量；
获取所述等效矩阵的阶数并统计全部所述矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，得到环网数量；
根据所述元素数量、所述环网数量以及所述等效矩阵的阶数，确定等效聚类系数;
所述等效聚类系数的计算公式为：
；
其中，C为等效聚类系数；N为等效矩阵的阶数；为环网数量；/>为元素数量。
可选地，所述遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径的步骤，包括：
遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，统计所述等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对所述节点路径集进行计数，得到路径数量；
在所述节点路径集中选取出数值最小的节点路径，得到最短路径值；
计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径;
所述等效平均最短路径的计算公式为：
；
其中，L为等效平均最短路径；为最短路径值；/>为路径数量。
可选地，所述目标曲线包括：度数曲线、介数曲线和随机曲线，所述根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线的步骤，包括：
获取所述等效矩阵的节点度数并统计所述等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集；
对所述节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，得到最短路径数量；
对全部所述数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量；
计算所述最短路径数量和关联的所述目标最短路径数量的比值，得到等效网络介数；
所述等效网络介数的计算公式为：
；
其中，取；/>为等效网络介数；/>为第二最短路径数量；/>为最短路径数量；c为目标矩阵行序号；
根据所述节点度数、所述等效网络介数和所述等效平均最短路径，分别生成目标曲线。
可选地，所述当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，获取等效矩阵的各个节点度数的和值与等效矩阵的阶数，并计算所述节点度数的和值与所述阶数的比值，得到平均度数；
对各个所述节点度数按照数值大小进行排序并合并相同大小的节点度数，得到多个组合节点度数；
在全部所述组合节点度数中任意选择一个所述组合节点度数，获取与所述组合节点度数对应的数量并进行乘积，得到度数乘积值；
计算所述度数乘积值与所述节点度数的和值的比值，得到度数分布；
根据所述阶数、所述平均度数、所述度数分布、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
可选地，所述根据所述阶数、所述平均度数、所述度数分布、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
计算所述平均度数和所述阶数的比值以及所述阶数的自然对数，得到随机平均最短路径和随机聚类系数并构建随机模型限制条件；
采用所述随机平均最短路径和所述随机聚类系数构建小世界模型限制条件；
计算所述阶数的对数和所述阶数的重对数的比值，得到无标度平均最短路径并令所述随机聚类系数为无标度聚类系数，采用所述无标度平均最短路径和所述无标度聚类系数构建无标度模型限制条件；
根据所述度数分布、所述随机模型限制条件、所述小世界模型限制条件和所述无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
可选地，所述预设的初始分析模型包括ER模型、WS模型和BA模型，所述根据所述度数分布、所述随机模型限制条件、所述小世界模型限制条件和所述无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
获取等效矩阵的节点度数，并采用所述节点度数和所述度数分布进行曲线封装，得到平滑曲线；
若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述随机模型限制条件，则所述ER模型为初步模型；
或若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述小世界模型限制条件，则所述WS模型为初步模型;
或若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述无标度模型限制条件且所述平滑曲线为幂函数，则所述BA模型为初步模型。
可选地，所述随机模型限制条件为：
；
所述小世界模型限制条件为：
；
所述无标度模型限制条件为：
；
其中，为随机平均最短路径；/>为随机聚类系数；/>为等效平均最短路径；C为等效聚类系数；/>为无标度平均最短路径；/>为无标度聚类系数。
本发明第二方面提供的一种区域电网分析装置，包括：
构建矩阵模块，用于获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵；
计算系数模块，用于遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数；
计算路径模块，用于遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径；
生成曲线模块，用于根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线；
筛选模型模块，用于当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型；
比对曲线模块，用于比对所述目标曲线与所述初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，所述最终模型用于定性判断所述待研究电网的拓扑结构特性。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数，遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径，根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。解决了在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题。有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种区域电网分析方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种区域电网分析方法的步骤流程图；
图3为本发明实施例三提供的一种区域电网分析装置的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种区域电网分析方法和装置，用于解决在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种区域电网分析方法的步骤流程图。
本发明提供的一种区域电网分析方法，包括：
步骤101、获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵。
等效矩阵指的是用于描述所研究区域电网某一电压等价电网拓扑结构的输电线和母线之间的电气拓扑联系关系。
需要说明的是，当某变电站内电压等级的母线为并列运行时，则视为一段分列母线，当变电站内该电压等级的母线为分列运行时，则按所有分列母线逐一计算。两个分列母线之间直连的线路阻抗参数转化为等值数值作为该行列的元素值填入等效矩阵内，作为该两个分列母线的路径长度l ij 。
由于根据电网实际运行方式很少出现两段分列母线之间存在超过两回路直连，为方便研究将所有分段母线按1~N依次排列，并使用1~N依次代替所有分列母线并记录储存清单。
在本发明实施例中，获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵。
步骤102、遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数。
聚类系数指的是选择电网中的某一个点为i，假设这个点i的连接度为k i 个最近邻，在k i 个最近邻之间所有可能的连线数目为，用n i 表示实际存在于这些最近邻之间的连线数目，那么点i的聚类系数可以写为/>。
在本发明实施例中，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数。
步骤103、遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
需要说明的是，电网中任意两个节点i和j之间的距离d ij 定义为连接着两个节点的最短路径上的边数，电网中的平均最短路径长度L xy 定义为任意两个节点之间的距离的平均值。
在本发明实施例中，遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
步骤104、根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线。
在本发明实施例中，根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线。
步骤105、当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
需要说明的是，预设元素值被设置为0。等效矩阵的行排和列排相等，等效矩阵的阶数为所有变电站内某一电压等级分列母线的数量总和，等效矩阵的阶数越大，分析的结果越趋于真实情况，预设阶数阈值的设定可以根据需要进行设置，如20、25或30，在此不做具体限定。本实施例中，预设阶数阈值被设置为20，当阶数小于20时，则提醒“精确性不足”并结束分析，当阶数大于或等于20时，则提醒“精确性满足要求”并继续分析。
进一步地，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中存在某一矩阵行及其对应的矩阵列中所有元素都为0，则判断电网存在孤点，即存在某一节点i与其他节点连接边时，则判断为存在设备失压并发出提醒。
调整等效矩阵行排及列排的循序，让相邻行排及列排零元素和非零元素进行有序排列并保持行排和列排的顺序一致，调整过程中行排、列排的原始代号（名称）保持不变，如等效矩阵A变换为新的等效矩阵后（为方便描述非零元素都用“1”代替），新的等效矩阵为对角，继续变换矩阵得到新的方阵C、方阵D和两个0矩阵。
；
其中，当新的方阵C和方阵D中任何同一原始代号的行排、列排的元素不全为零，即电网中存在某一节点群与另一节点群没有连接边时，判断电网中存在孤岛运行，若电网中可变换为多个非零方阵组成的对角矩阵，则判断为电网中存在多个孤岛运行，若电网中不存在孤岛运行和不存在设备失压时，则判断电网为一个整体网。
基于上述基础，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，即电网中不存在设备失压，而电网中存在孤岛运行或电网为一个整体网时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
在本发明实施例中，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
步骤106、比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。
需要说明的是，当目标曲线的变化趋势与初步模型关联的标准曲线的变化趋势相同时，则进一步确定了初步模型为最终模型，判断出待研究电网的拓扑结构特性与该最终模型的拓扑结构特性相近。
在本发明实施例中，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。
在本发明实施例中，获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数，遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径，根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。解决了在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题。有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。
请参阅图2，图2为本发明实施例二提供的一种区域电网分析方法的步骤流程图。
步骤201、当待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对。
需要说明的是，当待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，即任意两段分列母线，第i段分列母线和第j段分列母线（i<j），若该两段分列母线之间只有两条直连线路时，取该两条直连线路的等效阻抗构建线路阻抗值对，作为等效矩阵的元素l ij 、l ji 。
在本发明实施例中，当待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对。
步骤202、当待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对。
需要说明的是，预设阻抗值被设置为0。当待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，即当该两段分列母线之间只有一条直连线路时，取该条直连线路的等效阻抗结合预设阻抗值构建线路阻抗值对，作为等效矩阵的元素l ij 、取l ji =0。
在本发明实施例中，当待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对。
步骤203、当待研究电网中任意两段分列母线之间不存在回直连线路时，采用预设阻抗值构建线路阻抗值对。
需要说明的是，当待研究电网中任意两段分列母线之间不存在回直连线路时，即该两段分列母线之间不存在直连线路时，采用预设阻抗值构建线路阻抗值对，作为等效矩阵的元素取l ij =l ji =0。
在本发明实施例中，当待研究电网中任意两段分列母线之间不存在回直连线路时，采用预设阻抗值构建线路阻抗值对。
步骤204、按照各线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部线路阻抗值对构建等效矩阵。
需要说明的是，按照各线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部线路阻抗值对构建等效矩阵，得到具有N段分列母线电网的等效N阶矩阵M。
；
在本发明实施例中，按照各线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部线路阻抗值对构建等效矩阵。
步骤205、遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数。
进一步地，步骤205可以包括以下子步骤：
步骤S51、遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量。
需要说明的是，本申请以分列母线作为节点，第i个列排、第j个行排对应的非零元素实际上代表等效矩阵中的第i个节点与第j个节点之间的直联关系。例如，第j列存在Y j 个非零元素，代表存在Y j 个节点与节点j存在直联关系，得到第j列关联的非零元素的元素数量Y j 。
在本发明实施例中，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量。
步骤S52、获取等效矩阵的阶数并统计全部矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，得到环网数量。
需要说明的是，获取等效矩阵的阶数并统计全部矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，例如，任两个节点与节点j组织直联的回路有种，第j列存在的Y j 个非零元素所对应的行排序号对应节点中，彼此存在非零元素，则代表为这两个节点与节点j组成环网，计数该类环网数量为H j 。
在本发明实施例中，获取等效矩阵的阶数并统计全部矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，得到环网数量。
步骤S53、根据元素数量、环网数量以及等效矩阵的阶数，确定等效聚类系数。
需要说明的是，等效聚类系数的计算公式为：
；
其中，C为等效聚类系数；N为等效矩阵的阶数；为环网数量；/>为元素数量。
在本发明实施例中，根据元素数量、环网数量以及等效矩阵的阶数，确定等效聚类系数。
步骤206、遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
进一步地，步骤206可以包括以下子步骤：
步骤S61、遍历等效矩阵内的所有非零元素，统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对节点路径集进行计数，得到路径数量。
需要说明的是，统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对节点路径集进行计数，例如，从第i个列排的第一个非零元素开始搜素，记录其对应行排的序号，作为下一次搜索的列排序号，同一路径的搜索过程中，不出现重复的行排序号，直至对应的搜索出等效矩阵中第j列的列排序号，统计搜索过程中所有节点路径的累计和，即所有元素的累计和得到节点路径集X ij ，计算节点路径集中的节点路径的数量，得到两节点路径数量G ij 。
在本发明实施例中，遍历等效矩阵内的所有非零元素，统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对节点路径集进行计数，得到路径数量。
步骤S62、在节点路径集中选取出数值最小的节点路径，得到最短路径值。
需要说明的是，在节点路径集中选取任意两节点的路径最小值x ij ，即数值最小的节点路径作为节点i和节点j之间的最短路径值L ij 。
在本发明实施例中，在节点路径集中选取出数值最小的节点路径，得到最短路径值。
步骤S63、计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
需要说明的是，当两节点之间有两条直连线路时，统计等效平均最短路径该两节点之间边的等效元素值采用欧姆定律进行并列阻抗运算得到新的等效值替代原等效矩阵对应的元素值，待等效平均最短路径计算完成后，元素值才恢复，由于欧姆定律进行并列运算为现有技术公布的计算公式，故在此不再赘述。
进一步地，等效平均最短路径的计算公式为：
；
其中，L为等效平均最短路径；为最短路径值；/>为路径数量。
在本发明实施例中，计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
步骤207、根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线。
进一步地，步骤207可以包括以下子步骤：
步骤S71、获取等效矩阵的节点度数并统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集。
需要说明的是，本申请以分列母线作为节点，两分列母线之间的直连的输电线为边。节点度数定义为某个节点i与其相连的边的数目，例如，搜索等效矩阵的阶数N为该电网的总节点数，等效矩阵中非零元素个数为电网中总边数E，依次排列等效矩阵中取首行排的元素i，计数该元素所在列排的非零元素的数量作为该元素所代表分段母线的节点i与其它分段母线直连边数，即该节点i的节点度数。
在本发明实施例中，获取等效矩阵的节点度数并统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集。
步骤S72、对节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，得到最短路径数量。
需要说明的是，对节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，例如，对节点j和节点k之间数值最小且数值相同的节点路径进行计数，得到最短路径数量。
在本发明实施例中，对节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，得到最短路径数量。
步骤S73、对全部数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量。
需要说明的是，对全部数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，例如，对全部数值最小且数值相同的节点路径中出现目标矩阵行序号为c的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量。
在本发明实施例中，对全部数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量。
步骤S74、计算最短路径数量和关联的目标最短路径数量的比值，得到等效网络介数。
介数指的是电网中所有的最短路径之中，经过某一节点的数量。
需要说明的是，等效网络介数的计算公式为：
；
其中，取；/>为等效网络介数；/>为第二最短路径数量；/>为最短路径数量；c为目标矩阵行序号。
在本发明实施例中，计算最短路径数量和关联的目标最短路径数量的比值，得到等效网络介数。
步骤S75、根据节点度数、等效网络介数和等效平均最短路径，分别生成目标曲线。
需要说明的是，对各个节点度数按照数值从大到小进行排序并进行线路N-k稳定性分析，得到度数等效矩阵，根据度数等效矩阵计算度数等效平均最短路径，由于计算度数等效平均最短路径的过程和上述计算等效平均最短路径一致，在此不再赘述。计算度数等效平均最短路径和等效平均最短路径的比值，得到度数攻击值。度数攻击值的计算公式为：
；
其中，为度数攻击；/>为度数等效平均最短路径；/>为等效平均最短路径。当时说明电网在基于度数攻击时其连通性变低，稳定性下降，当/>时说明电网在基于度数攻击时其连通性变高，稳定性提高，当/>时说明网络在基于度数攻击时其连通性不变，稳定性不变。
进一步地，对各个等效网络介数按照数值从大到小进行排序并进行线路N-k稳定性分析，得到介数等效网络矩阵，根据介数等效网络矩阵计算介数平均最短路径，计算介数平均最短路径和等效平均最短路径的比值，得到介数攻击。介数攻击值的计算公式为：
；
其中，为介数攻击；/>为介数等效平均最短路径；/>为等效平均最短路径。当时说明电网在基于介数攻击时其连通性变低，稳定性下降，当/>时说明电网在基于介数攻击时其连通性变高，稳定性提高，当/>时说明网络在基于介数攻击时其连通性不变，稳定性不变。
进一步地，对等效矩阵中任一矩阵行以及关联的矩阵列进行删除并进行线路N-k稳定性分析，得到随机等效网络矩阵。例如，随机删除等效矩阵对应的某k个行排及其对应列排的方法并进行线路N-k稳定性分析，得到随机等效网络矩阵。根据随机等效网络矩阵计算随机平均最短路径，计算随机平均最短路径和等效平均最短路径的比值，得到随机攻击。随机攻击值的计算公式为：
；
其中，为随机攻击；/>为随机等效平均最短路径；/>为等效平均最短路径。当/>时说明电网在基于随机攻击时其连通性变低，稳定性下降，当/>时说明电网在基于随机攻击时其连通性变高，稳定性提高，当/>时说明网络在基于介数攻击时其连通性不变，稳定性不变。
基于度数攻击得到的、基于介数攻击得到的/>、随机攻击得到的/>三个数值，数值越大对应的攻击类型下网络稳定性下降更加明显。通过分析攻击结果了解电网在不同攻击性显示出的“鲁棒性”、“脆弱性”等网络稳定性。
基于上述基础，目标曲线包括度数曲线、介数曲线和随机曲线。根据三种攻击类型的方法，依次对待研究电网进行各种模型在N次N-1节点攻击得到各个为纵轴，已攻击次数x序号作为横轴，将对应的（x, />）绘制在同一坐标图内，并依次绘制三条趋近线，分别生成度数曲线、介数曲线和随机曲线。从曲线上可以明显表现待研究电网各个节点在不同攻击下网络稳定性表现出得变化情况，其中稳定性变大最大的节点为网络最薄弱的节点，可以作为电网规划和调度运行特别关注的重点。/>
在本发明实施例中，根据节点度数、等效网络介数和等效平均最短路径，分别生成度数曲线、介数曲线和随机曲线。
步骤208、当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
进一步地，步骤208可以包括以下子步骤：
步骤S81、当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，获取等效矩阵的各个节点度数的和值与等效矩阵的阶数，并计算节点度数的和值与阶数的比值，得到平均度数。
需要说明的是，平均度数的计算公式为：
；
其中，为平均度数；/>为节点度数；N为等效矩阵的阶数。
在本发明实施例中，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，获取等效矩阵的各个节点度数的和值与等效矩阵的阶数，并计算节点度数的和值与阶数的比值，得到平均度数。
步骤S82、对各个节点度数按照数值大小进行排序并合并相同大小的节点度数，得到多个组合节点度数。
需要说明的是，由于区域电网拓扑结构的复杂性和网架规划建设的实际情况决定了区域电网一般不可能为规则网络，即不可能存在所有节点的节点度数都为同一值，故统计出来的度数数值大小存在差异。对所得的节点度数按从小到大排列，将相同的度数进行合并统计得到M个组合节点度数。
在本发明实施例中，对各个节点度数按照数值大小进行排序并合并相同大小的节点度数，得到多个组合节点度数。
步骤S83、在全部组合节点度数中任意选择一个组合节点度数，获取与组合节点度数对应的数量并进行乘积，得到度数乘积值。
需要说明的是，在全部组合节点度数中任意选择一个组合节点度数，获取与组合节点度数对应的数量并进行乘积，例如，在M个组合节点度数中选择第m个组合节点度数k m 的数量为x m ，计算两者乘积值，得到度数乘积值为。
在本发明实施例中，在全部组合节点度数中任意选择一个组合节点度数，获取与组合节点度数对应的数量并进行乘积，得到度数乘积值。
步骤S84、计算度数乘积值与节点度数的和值的比值，得到度数分布。
度数分布指的是一个随机选定的节点的度恰好为k的概率。
需要说明的是，度数分布的计算公式为：
；
其中，为度分布；/>为度数乘积值；/>为节点度数。/>
在本发明实施例中，计算度数乘积值与节点度数的和值的比值，得到度数分布。
步骤S85、计算平均度数和阶数的比值以及阶数的自然对数，得到随机平均最短路径和随机聚类系数并构建随机模型限制条件。
需要说明的是，采用等效矩阵的阶数和平均度数利用软件Pajek生成一个典型ER模型，并根据ER模型对随机平均最短路径和随机聚类系数/>的统计性质可得：
；
随机模型限制条件为：
；
其中，为随机平均最短路径；/>为随机聚类系数；/>为等效平均最短路径；C为等效聚类系数。
在本发明实施例中，计算平均度数和阶数的比值以及阶数的自然对数，得到随机平均最短路径和随机聚类系数并构建随机模型限制条件。
步骤S86、采用随机平均最短路径和随机聚类系数构建小世界模型限制条件。
需要说明的是，小世界模型限制条件为：
；
在本发明实施例中，采用随机平均最短路径和随机聚类系数构建小世界模型限制条件。
步骤S87、计算阶数的对数和阶数的重对数的比值，得到无标度平均最短路径并令随机聚类系数为无标度聚类系数，采用无标度平均最短路径和无标度聚类系数构建无标度模型限制条件。
需要说明的是，无标度平均最短路径和无标度聚类系数的计算公式为：
；
无标度模型限制条件为：
；
其中，为无标度平均最短路径；/>为无标度聚类系数。
在本发明实施例中，计算阶数的对数和阶数的重对数的比值，得到无标度平均最短路径并令随机聚类系数为无标度聚类系数，采用无标度平均最短路径和无标度聚类系数构建无标度模型限制条件。
步骤S88、根据度数分布、随机模型限制条件、小世界模型限制条件和无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
需要说明的是，预设的初始分析模型包括ER模型、WS模型和BA模型。
ER模型指的是ER随机网络模型，当网络的节点为N，任意两个节点之间的连接（无向）概率相同为p的一种模型。
WS模型指的是WS小世界网络模型，其既不是概率为零的绝对规则连接的网络，也不是概率为1的完全随机连接的网络，而是介于这两者之间的一种网络。
BA模型指的是BA无标度网络模型，网络的节点的连接度没有明显的特征长度，故称为无标度网络
进一步地，步骤S88可以包括以下步骤：
步骤S881、获取等效矩阵的节点度数，并采用节点度数和度数分布进行曲线封装，得到平滑曲线。
需要说明的是，采用等效矩阵的节点度数为坐标x轴和度分布为坐标y轴绘制散点图并绘制平滑曲线。
在本发明实施例中，获取等效矩阵的节点度数，并采用节点度数和度数分布进行曲线封装，得到平滑曲线。
步骤S882、若等效聚类系数和等效平均最短路径符合随机模型限制条件，则ER模型为初步模型。
需要说明的是，若等效聚类系数和等效平均最短路径两者的数值在随机模型限制条件的范围内，则ER模型为初步模型。
或若等效聚类系数和等效平均最短路径符合小世界模型限制条件，则WS模型为初步模型。
需要说明的是，若等效聚类系数和等效平均最短路径两者的数值在小世界模型限制条件的范围内，则WS模型为初步模型。
或若等效聚类系数和等效平均最短路径符合无标度模型限制条件且平滑曲线为幂函数，则BA模型为初步模型。
需要说明的是，若等效聚类系数和等效平均最短路径两者的数值在无标度模型限制条件的范围内且平滑曲线为幂函数，则BA模型为初步模型。
在本发明实施例中，若等效聚类系数和等效平均最短路径符合随机模型限制条件，则ER模型为初步模型；或若等效聚类系数和等效平均最短路径符合小世界模型限制条件，则WS模型为初步模型；或若等效聚类系数和等效平均最短路径符合无标度模型限制条件且平滑曲线为幂函数，则BA模型为初步模型。
步骤209、比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。
需要说明的是，ER模型、WS模型和BA模型在不同攻击下稳定性的变化趋势是已公布的，在此不再赘述。通过待研究电网在不同稳定性攻击下，度数曲线、介数曲线和随机曲线的稳定性变化趋势分别与确定的最终模型在不同攻击下三种曲线的稳定性的变化趋势进行比对，当与ER模型、WS模型和BA模型中的一种模型的三种曲线的变化趋势相同，则进一步验证了待研究电网拓扑特性类似于该最终模型的拓扑特性，可以采用该最终模型拓扑特性来定性分析待研究电网。
在本发明实施例中，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。
在本发明实施例中，获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数，遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径，根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。解决了在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题。有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。
图3为本发明实施例三提供的一种区域电网分析装置的结构框图。
本发明提供的一种区域电网分析装置，包括：
构建矩阵模块301，用于获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩。
计算系数模块302，用于遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数。
计算路径模块303，用于遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
生成曲线模块304，用于根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线。
筛选模型模块305，用于当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
比对曲线模块306，用于比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。
进一步地，构建矩阵模块301包括：
构建阻抗子模块，用于当待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对。
结合阻抗子模块，用于当待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对。
构建元素子模块，用于当待研究电网中任意两段分列母线之间不存在回直连线路时，采用预设阻抗值构建线路阻抗值对。
构建等效矩阵子模块，用于按照各线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部线路阻抗值对构建等效矩阵。
进一步地，计算系数模块302包括：
遍历元素子模块，用于等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量。
计数组合数量子模块，用于获取等效矩阵的阶数并统计全部矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，得到环网数量。
计算聚类系数子模块，用于根据元素数量、环网数量以及等效矩阵的阶数，确定等效聚类系数。
等效聚类系数的计算公式为：
；
其中，C为等效聚类系数；N为等效矩阵的阶数；为环网数量；/>为元素数量。
进一步地，计算路径模块303包括：
计数路径子模块，用于遍历等效矩阵内的所有非零元素，统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对节点路径集进行计数，得到路径数量。
选取路径子模块，用于在节点路径集中选取出数值最小的节点路径，得到最短路径值。
计算最短路径子模块，用于计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径。
等效平均最短路径的计算公式为：
；
其中，L为等效平均最短路径；为最短路径值；/>为路径数量。
进一步地，生成曲线模块304包括：
获取路径集子模块，用于获取等效矩阵的节点度数并统计等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集。
计数最短路径数量子模块，用于对节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，得到最短路径数量。
计数目标路径数量子模块，用于对全部数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量。
计算介数子模块，用于计算最短路径数量和关联的目标最短路径数量的比值，得到等效网络介数。
等效网络介数的计算公式为：
；
其中，取；/>为等效网络介数；/>为第二最短路径数量；/>为最短路径数量；c为目标矩阵行序号；
构建目标曲线子模块，用于根据节点度数、等效网络介数和等效平均最短路径，分别生成目标曲线。
进一步地，筛选模型模块305包括：
计算平均度数子模块，用于当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，获取等效矩阵的各个节点度数的和值与等效矩阵的阶数，并计算节点度数的和值与阶数的比值，得到平均度数。
排序子模块，用于对各个节点度数按照数值大小进行排序并合并相同大小的节点度数，得到多个组合节点度数；
计算度数乘积值子模块，用于在全部组合节点度数中任意选择一个组合节点度数，获取与组合节点度数对应的数量并进行乘积，得到度数乘积值；
计算度数分布子模块，用于计算度数乘积值与节点度数的和值的比值，得到度数分布；
筛选初步模型子模块，用于根据阶数、平均度数、度数分布、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
进一步地，筛选初步模型子模块包括：
构建随机模型限制条件单元，用于计算平均度数和阶数的比值以及阶数的自然对数，得到随机平均最短路径和随机聚类系数并构建随机模型限制条件。
构建小世界模型限制条件单元，用于采用随机平均最短路径和随机聚类系数构建小世界模型限制条件。
构建无标度模型限制条件单元，用于计算阶数的对数和阶数的重对数的比值，得到无标度平均最短路径并令随机聚类系数为无标度聚类系数，采用无标度平均最短路径和无标度聚类系数构建无标度模型限制条件。
选取模型单元，用于根据度数分布、随机模型限制条件、小世界模型限制条件和无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
进一步地，选取模型单元包括：
曲线封装子单元，用于获取等效矩阵的节点度数，并采用节点度数和度数分布进行曲线封装，得到平滑曲线。
确定初步模型子单元，用于若等效聚类系数和等效平均最短路径符合随机模型限制条件，则ER模型为初步模型。
或用于若等效聚类系数和等效平均最短路径符合小世界模型限制条件，则WS模型为初步模型。
或用于若等效聚类系数和等效平均最短路径符合无标度模型限制条件且平滑曲线为幂函数，则BA模型为初步模型。
进一步地，还包括：
随机模型限制条件为：
；
小世界模型限制条件为：
；/>
无标度模型限制条件为：
；
其中，为随机平均最短路径；/>为随机聚类系数；/>为等效平均最短路径；C为等效聚类系数；/>为无标度平均最短路径；/>为无标度聚类系数。
在本发明实施例中，获取待研究电网的线路阻抗值，采用待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵，遍历等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照元素数量确定等效聚类系数，遍历等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算最短路径值和路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径，根据等效矩阵和等效平均最短路径，生成目标曲线，当等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且等效矩阵中任一矩阵行与矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据等效矩阵、等效聚类系数和等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型，比对目标曲线与初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，最终模型用于定性判断待研究电网的拓扑结构特性。解决了在一些计算精确度要求不高的电网结构定性分析的应用存在计算复杂、计算内存要求高以及对电网分析效率低的技术问题。有效的简化了计算，降低了计算内存要求以及提高了电网的分析效率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、模块、子模块、单元和子单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种区域电网分析方法，其特征在于，包括：
获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵；
遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数；
遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径；
根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线；
当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型；
比对所述目标曲线与所述初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，所述最终模型用于定性判断所述待研究电网的拓扑结构特性；
所述获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵的步骤，包括：
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部所述直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对；
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取所述直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对；
当所述待研究电网中任意两段分列母线之间不存在直连线路时，采用所述预设阻抗值构建线路阻抗值对；
按照各所述线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部所述线路阻抗值对构建等效矩阵。
2.根据权利要求1所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数的步骤，包括：
遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量；
获取所述等效矩阵的阶数并统计全部所述矩阵列中任意两个非零元素的组合数量，得到环网数量；
根据所述元素数量、所述环网数量以及所述等效矩阵的阶数，确定等效聚类系数;
所述等效聚类系数的计算公式为：
；
其中，C为等效聚类系数；N为等效矩阵的阶数；为环网数量；/>为元素数量。
3.根据权利要求1所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径的步骤，包括：
遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，统计所述等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集并对所述节点路径集进行计数，得到路径数量；
在所述节点路径集中选取出数值最小的节点路径，得到最短路径值；
计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径;
所述等效平均最短路径的计算公式为：
；
其中，L为等效平均最短路径；为最短路径值；/>为路径数量。
4.根据权利要求1所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述目标曲线包括：度数曲线、介数曲线和随机曲线，所述根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线的步骤，包括：
获取所述等效矩阵的节点度数并统计所述等效矩阵中任一矩阵列至目标矩阵列出现的非零元素，得到节点路径集；
对所述节点路径集中所有数值最小的节点路径进行计数，得到最短路径数量；
对全部所述数值最小的节点路径中含有目标矩阵行序号关联的目标节点路径进行计数，得到目标最短路径数量；
计算所述最短路径数量和关联的所述目标最短路径数量的比值，得到等效网络介数；
所述等效网络介数的计算公式为：
；
其中，取；/>为等效网络介数；/>为第二最短路径数量；/>为最短路径数量；c为目标矩阵行序号；
根据所述节点度数、所述等效网络介数和所述等效平均最短路径，分别生成目标曲线。
5.根据权利要求1所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，获取等效矩阵的各个节点度数的和值与等效矩阵的阶数，并计算所述节点度数的和值与所述阶数的比值，得到平均度数；
对各个所述节点度数按照数值大小进行排序并合并相同大小的节点度数，得到多个组合节点度数；
在全部所述组合节点度数中任意选择一个所述组合节点度数，获取与所述组合节点度数对应的数量并进行乘积，得到度数乘积值；
计算所述度数乘积值与所述节点度数的和值的比值，得到度数分布；
根据所述阶数、所述平均度数、所述度数分布、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
6.根据权利要求5所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述根据所述阶数、所述平均度数、所述度数分布、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
计算所述平均度数和所述阶数的比值以及所述阶数的自然对数，得到随机平均最短路径和随机聚类系数并构建随机模型限制条件；
采用所述随机平均最短路径和所述随机聚类系数构建小世界模型限制条件；
计算所述阶数的对数和所述阶数的重对数的比值，得到无标度平均最短路径并令所述随机聚类系数为无标度聚类系数，采用所述无标度平均最短路径和所述无标度聚类系数构建无标度模型限制条件；
根据所述度数分布、所述随机模型限制条件、所述小世界模型限制条件和所述无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型。
7.根据权利要求6所述的区域电网分析方法，其特征在于，所述预设的初始分析模型包括ER模型、WS模型和BA模型，所述根据所述度数分布、所述随机模型限制条件、所述小世界模型限制条件和所述无标度模型限制条件，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型的步骤，包括：
获取等效矩阵的节点度数，并采用所述节点度数和所述度数分布进行曲线封装，得到平滑曲线；
若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述随机模型限制条件，则所述ER模型为初步模型；
或若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述小世界模型限制条件，则所述WS模型为初步模型;
或若所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径符合所述无标度模型限制条件且所述平滑曲线为幂函数，则所述BA模型为初步模型。
8.根据权利要求7所述的区域电网分析方法，其特征在于，还包括：
所述随机模型限制条件为:
；
所述小世界模型限制条件为:
；
所述无标度模型限制条件为:
；
其中，为随机平均最短路径；/>为随机聚类系数；/>为等效平均最短路径；/>为等效聚类系数；/>为无标度平均最短路径；/>为无标度聚类系数。
9.一种区域电网分析装置，其特征在于，包括：
构建矩阵模块，用于获取待研究电网的线路阻抗值，采用所述待研究电网的线路阻抗值构建等效矩阵；
所述构建矩阵模块包括：
构建阻抗子模块，用于当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在两条直连线路互联时，获取全部所述直连线路对应的等效阻抗，构建线路阻抗值对；
结合阻抗子模块，用于当所述待研究电网中任意两段分列母线之间存在一条直连线路互联时，获取所述直连线路对应的等效阻抗，结合预设阻抗值构建线路阻抗值对；
构建元素子模块，用于当所述待研究电网中任意两段分列母线之间不存在直连线路时，采用所述预设阻抗值构建线路阻抗值对；
构建等效矩阵子模块，用于按照各所述线路阻抗值对所属分列母线的序号作为矩阵位置，采用全部所述线路阻抗值对构建等效矩阵；
计算系数模块，用于遍历所述等效矩阵的第一矩阵行中任一元素对应的矩阵列并统计各所述矩阵列关联的非零元素的元素数量，按照所述元素数量确定等效聚类系数；
计算路径模块，用于遍历所述等效矩阵内的所有非零元素，计算最短路径值和路径数量，并计算所述最短路径值和所述路径数量之间的比值，得到等效平均最短路径；
生成曲线模块，用于根据所述等效矩阵和所述等效平均最短路径，生成目标曲线；
筛选模型模块，用于当所述等效矩阵的阶数大于或等于预设阶数阈值时且所述等效矩阵中任一矩阵行与所述矩阵行连接的矩阵列不为预设元素值时，根据所述等效矩阵、所述等效聚类系数和所述等效平均最短路径，从多个预设的初始分析模型筛选初步模型；
比对曲线模块，用于比对所述目标曲线与所述初步模型关联的标准曲线，根据比对结果确定最终模型，所述最终模型用于定性判断所述待研究电网的拓扑结构特性。
CN202211342591.1A 2022-10-31 2022-10-31 一种区域电网分析方法和装置 Active CN116260128B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211342591.1A CN116260128B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种区域电网分析方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211342591.1A CN116260128B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种区域电网分析方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116260128A CN116260128A (zh) 2023-06-13
CN116260128B true CN116260128B (zh) 2023-07-18

Family

ID=86681614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211342591.1A Active CN116260128B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种区域电网分析方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116260128B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114707912A (zh) * 2022-06-01 2022-07-05 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种电网风险检测方法、装置和设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4442963A1 (de) * 1994-12-02 1996-06-05 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Initialisierung und Aktualisierung eines Netzmodells
CN104102823A (zh) * 2014-07-01 2014-10-15 西南交通大学 一种随机网络构建方法
US11183879B1 (en) * 2015-03-16 2021-11-23 Elintrix Method and system for building an electrical grid topology and identifying faults in an electrical grid
CN109068336B (zh) * 2018-07-05 2021-11-02 青岛智能产业技术研究院 一种基于小世界网络理论的平行车联网建模方法
CN111160675B (zh) * 2018-11-08 2024-02-02 国网经济技术研究院有限公司 考虑运行可靠性的电网脆弱性评估方法
CN115000947A (zh) * 2022-06-20 2022-09-02 东南大学 基于智能电表量测的配电网拓扑结构与线路参数辨识方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114707912A (zh) * 2022-06-01 2022-07-05 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种电网风险检测方法、装置和设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN116260128A (zh) 2023-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107958329B (zh) 一种供电可靠性的评估方法及系统
CN106453085A (zh) 基于业务重要度的风险均衡路由分配的方法及系统
CN110971525B (zh) 一种面向电力通信网的业务运行的业务路由寻址方法
CN109474023B (zh) 智能配电网区段实时更新方法、系统、存储介质及终端
CN112487658B (zh) 一种电网关键节点的识别方法、装置及系统
CN109687410B (zh) 一种基于最大熵增的连锁故障集构建方法
CN105471647B (zh) 一种电力通信网故障定位方法
CN107294775A (zh) 基于层次分析法和遗传算法的通信网优化方法
CN108880886A (zh) 一种跨区域电力系统保护通信网规划方法
CN113705085A (zh) 一种智能电网多层次结构建模及风险评估方法
CN105631768A (zh) 一种快速获取环形配电网中辐射状拓扑结构的编码方法
CN115545479A (zh) 一种配电网重要节点或重要线路的确定方法及装置
CN111600735B (zh) 一种样本数据的处理方法、系统及装置
CN116260128B (zh) 一种区域电网分析方法和装置
CN112103950B (zh) 一种基于改进gn分裂算法的电网分区方法
CN104484546B (zh) 一种电网规划项目自动潮流校核文件的生成方法
CN105069517A (zh) 基于混合算法的配电网多目标故障恢复方法
CN109861855B (zh) 一种电力通信网络中节点重要度的确定方法和装置
CN107563641A (zh) 一种计及灾害偏好的配电网抗灾多场景差异化规划方法
CN109033603B (zh) 基于源流路径链的智能变电站二次系统仿真方法
CN116667336A (zh) 台区光伏配电网信息网络节点评估方法、系统与电子设备
CN106789641A (zh) 智能电网中集中式广域保护通信网的拓扑设计方法
CN116667881A (zh) 一种基于快速密度聚类的电力通信网关键链路评估方法
CN115577292A (zh) 基于抽象对偶网络和连锁故障超网络的脆弱线路辨识方法
CN115879271A (zh) 一种基于割集断面树的电网割集型关键输电断面搜索方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant