基于復雜網(wǎng)絡理論的電網(wǎng)結構復雜性和脆弱性研究.pdf

1、電網(wǎng)是當今世界上最為復雜的人造系統(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理等系統(tǒng)動態(tài)行為方面的不足，因此將復雜性科學的研究成果應用于電網(wǎng)復雜性和大停電機理研究是當前電網(wǎng)安全分析的熱點領域。
　　電網(wǎng)從概念上可以抽象為由節(jié)點（母線）和邊（線路）組成的網(wǎng)絡，因此復雜網(wǎng)絡理論被應用于研究電網(wǎng)拓撲結構復雜性及其對連鎖故障和大停電機理的影響。但在現(xiàn)有研究中，應用在電網(wǎng)的復雜網(wǎng)

2、絡模型和方法過于簡單、抽象，并且忽略了電網(wǎng)的電氣特征，其結論與實際有明顯差距，例如：復雜網(wǎng)絡理論假定電網(wǎng)中的電能按最短路徑或最有效路徑傳播；現(xiàn)有研究沒有考慮電力系統(tǒng)負荷水平的影響；評價電網(wǎng)故障后性能的狀態(tài)指標是基于圖論的，無法完全反映電氣狀態(tài)的變化等。本文的工作重點是將復雜網(wǎng)絡理論與電網(wǎng)的電氣特性相結合，力爭研究結果更貼近電網(wǎng)的實際情況。本文的主要研究工作和取得的主要研究成果如下：
　　研究了基于復雜網(wǎng)絡理論的電網(wǎng)結構復雜性問題，

3、提出了一種新的節(jié)點和線路電氣介數(shù)指標及其計算方法。與現(xiàn)有介數(shù)指標相比，本文的電氣介數(shù)指標體現(xiàn)了電能在電網(wǎng)中所有線路傳輸?shù)奶攸c，考慮了發(fā)電和負荷容量及其分布對電網(wǎng)結構復雜性的影響，同時可以處理電網(wǎng)中含有HVDC和FACTS的情況。在IEEE-118節(jié)點系統(tǒng)和華中500kV電網(wǎng)中的仿真表明節(jié)點和線路的電氣介數(shù)服從冪律分布，節(jié)點和線路存在異質性，這說明少數(shù)高電氣介數(shù)的節(jié)點和線路承擔了大部分的電能傳輸工作。這種異質性是電網(wǎng)結構脆弱性產(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)結構脆弱性，引入了失負荷比例指標來反映電網(wǎng)受到攻擊后供電能力的變化情況。仿真結果表明，常規(guī)設計的高壓輸電網(wǎng)對于隨機攻擊的魯棒性很強，而連續(xù)移除高電氣介數(shù)的節(jié)點和線路會給電網(wǎng)的供電能力和網(wǎng)絡連通性造成較大破壞。這既說明了從電網(wǎng)供電能力和網(wǎng)絡連通性兩方面度量電網(wǎng)脆弱程度的合理性，又驗證了電氣介數(shù)指標可以有效反映電網(wǎng)的異質性。然后研究了高電氣介數(shù)的節(jié)點和線路在電網(wǎng)中的產(chǎn)生原因和重要性。電網(wǎng)具備一定