Identification Method for Key Lines of Power Grid Considering Outage Probability Entropy and Grid Structure Entropy

PAN Song; LI Changcheng; KANG Haipeng; HUANG Siqi; SU Ziyang; ZHANG Xi

doi:10.7500/AEPS20230927003

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Identification Method for Key Lines of Power Grid Considering Outage Probability Entropy and Grid Structure Entropy

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Identification Method for Key Lines of Power Grid Considering Outage Probability Entropy and Grid Structure Entropy
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 1, Pages: 139-149(2025)
- 作者机构：
  
  1.广西电力系统最优化与节能技术重点实验室（广西大学），广西壮族自治区南宁市530004
  2.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市 200240
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Guangxi Natural Science Foundation of China(2020GXNSFBA297069)
- DOI：10.7500/AEPS20230927003
  CLC：
- Received：27 September 2023，
  
  Revised：2024-06-20，
  
  Published Online：30 September 2024，
  
  Published：10 January 2025
- 稿件说明：
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潘松,李长城,康海鹏等.考虑停运概率熵和网架结构熵的电网关键线路辨识方法[J].电力系统自动化,2025,49(1):139-149.

PAN Song,LI Changcheng,KANG Haipeng,et al.Identification Method for Key Lines of Power Grid Considering Outage Probability Entropy and Grid Structure Entropy[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):139-149.
潘松,李长城,康海鹏等.考虑停运概率熵和网架结构熵的电网关键线路辨识方法[J].电力系统自动化,2025,49(1):139-149. DOI： 10.7500/AEPS20230927003.

PAN Song,LI Changcheng,KANG Haipeng,et al.Identification Method for Key Lines of Power Grid Considering Outage Probability Entropy and Grid Structure Entropy[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):139-149. DOI： 10.7500/AEPS20230927003.

摘要

线路停运概率对连锁故障的触发和演化具有重要影响。然而，现有关于电网线路停运概率分布均衡性的研究存在考虑不足的问题。文中结合复杂网络理论分析方法与熵理论，提出综合考虑停运概率熵和网架结构熵的电网关键线路辨识方法，旨在量化线路在电网运行状态和网络状态层面的综合影响力。首先，基于线路停运概率模型，提出了停运概率分布熵与停运概率变化熵指标，区分了线路潮流在正常值范围内、正常值与极限值之间和大于极限值3个状态对辨识结果的影响，克服了现有指标中对直接影响线路故障因素考虑欠缺的不足。其次，结合改进网架结构熵，提出了反映电网网架结构和运行状态的关键线路综合指标。然后，结合功率平衡策略，提出电网关键线路辨识方法。最后，基于改进网络效能指标对IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真，验证了所提方法的可行性和正确性。

Abstract

The probability of line outages exerts a crucial influence on the triggering and evolution of cascaded failures. However

the existing study regarding the equilibrium of the distribution of line outage probabilities in power grids suffers from insufficient considerations. In this paper

by integrating the analysis methods of complex network theory and entropy theory

a method for identifying key lines in power grids that comprehensively considers the entropy of outage probability and the entropy of grid structure is proposed

aiming to quantify the comprehensive influence of lines at the levels of the operational state and network state of the power grid. Firstly

based on the line outage probability model

the indicators of the entropy of outage probability distribution and the entropy of outage probability variation are put forward

differentiating the influence of the three states of line power flow within the normal range

between the normal and limit values

and greater than the limit value on the identification results

overcoming the deficiency of insufficient consideration of the direct factors affecting line faults in the existing indicators. Secondly

combined with the improved entropy of grid structure

a comprehensive indicator of key lines reflecting the grid structure and operation state of the power grid is proposed. Then

in combination with the power balance strategy

a method for identifying key lines in the power grid is proposed. Finally

based on the improved network efficiency indicator

simulations are conducted on the IEEE 39-bus system and IEEE 118-bus system

which verify the feasibility and correctness of the proposed method.

关键词

Keywords

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