基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和脆弱性研究.pdf

1、電網(wǎng)是當(dāng)今世界上最為復(fù)雜的人造系統(tǒng)之一。頻繁發(fā)生的電網(wǎng)大面積停電事故暴露了基于還原論的電力系統(tǒng)安全分析方法在深入分析電網(wǎng)連鎖故障和大停電機(jī)理等系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為方面的不足，因此將復(fù)雜性科學(xué)的研究成果應(yīng)用于電網(wǎng)復(fù)雜性和大停電機(jī)理研究是當(dāng)前電網(wǎng)安全分析的熱點(diǎn)領(lǐng)域。
　　電網(wǎng)從概念上可以抽象為由節(jié)點(diǎn)（母線）和邊（線路）組成的網(wǎng)絡(luò)，因此復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論被應(yīng)用于研究電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性及其對(duì)連鎖故障和大停電機(jī)理的影響。但在現(xiàn)有研究中，應(yīng)用在電網(wǎng)的復(fù)雜網(wǎng)

2、絡(luò)模型和方法過(guò)于簡(jiǎn)單、抽象，并且忽略了電網(wǎng)的電氣特征，其結(jié)論與實(shí)際有明顯差距，例如：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論假定電網(wǎng)中的電能按最短路徑或最有效路徑傳播；現(xiàn)有研究沒(méi)有考慮電力系統(tǒng)負(fù)荷水平的影響；評(píng)價(jià)電網(wǎng)故障后性能的狀態(tài)指標(biāo)是基于圖論的，無(wú)法完全反映電氣狀態(tài)的變化等。本文的工作重點(diǎn)是將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與電網(wǎng)的電氣特性相結(jié)合，力爭(zhēng)研究結(jié)果更貼近電網(wǎng)的實(shí)際情況。本文的主要研究工作和取得的主要研究成果如下：
　　研究了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性問(wèn)題，

3、提出了一種新的節(jié)點(diǎn)和線路電氣介數(shù)指標(biāo)及其計(jì)算方法。與現(xiàn)有介數(shù)指標(biāo)相比，本文的電氣介數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了電能在電網(wǎng)中所有線路傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，考慮了發(fā)電和負(fù)荷容量及其分布對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響，同時(shí)可以處理電網(wǎng)中含有HVDC和FACTS的情況。在IEEE-118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和華中500kV電網(wǎng)中的仿真表明節(jié)點(diǎn)和線路的電氣介數(shù)服從冪律分布，節(jié)點(diǎn)和線路存在異質(zhì)性，這說(shuō)明少數(shù)高電氣介數(shù)的節(jié)點(diǎn)和線路承擔(dān)了大部分的電能傳輸工作。這種異質(zhì)性是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性產(chǎn)生的重要原

4、因之一。
　　研究了基于靜態(tài)分析法的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性，引入了失負(fù)荷比例指標(biāo)來(lái)反映電網(wǎng)受到攻擊后供電能力的變化情況。仿真結(jié)果表明，常規(guī)設(shè)計(jì)的高壓輸電網(wǎng)對(duì)于隨機(jī)攻擊的魯棒性很強(qiáng)，而連續(xù)移除高電氣介數(shù)的節(jié)點(diǎn)和線路會(huì)給電網(wǎng)的供電能力和網(wǎng)絡(luò)連通性造成較大破壞。這既說(shuō)明了從電網(wǎng)供電能力和網(wǎng)絡(luò)連通性兩方面度量電網(wǎng)脆弱程度的合理性，又驗(yàn)證了電氣介數(shù)指標(biāo)可以有效反映電網(wǎng)的異質(zhì)性。然后研究了高電氣介數(shù)的節(jié)點(diǎn)和線路在電網(wǎng)中的產(chǎn)生原因和重要性。電網(wǎng)具備一定