耦合網(wǎng)絡(luò)邊相繼故障模型及保護(hù)策略研究.pdf

1、現(xiàn)實(shí)生活中，許多關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，如供水網(wǎng)、交通網(wǎng)、供電網(wǎng)、Internet網(wǎng)等，彼此相互耦合在一起。這就使得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中某一節(jié)點(diǎn)的失效，會(huì)觸發(fā)依賴網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)的連鎖失效，進(jìn)而引發(fā)故障在相互依賴的耦合網(wǎng)絡(luò)上蔓延，最終導(dǎo)致相當(dāng)一部分節(jié)點(diǎn)，甚至整個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的崩潰。為應(yīng)對(duì)相繼故障引發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施耦合網(wǎng)絡(luò)上的災(zāi)難，及時(shí)、準(zhǔn)確并且有針對(duì)性的快速響應(yīng)是控制災(zāi)難蔓延并降低各類社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)鍵所在，更是基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)踐中面臨的巨大挑戰(zhàn)。為此，本

2、文針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施耦合網(wǎng)絡(luò)上的級(jí)聯(lián)故障問(wèn)題，以有效控制級(jí)聯(lián)故障在耦合網(wǎng)絡(luò)上蔓延為目標(biāo)，從網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)角度建立耦合網(wǎng)絡(luò)上的相繼故障模型，探討兩層次耦合網(wǎng)絡(luò)上相繼故障的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，提出預(yù)防大規(guī)模相繼故障爆發(fā)的整體和局部保護(hù)措施，并在實(shí)際管理領(lǐng)域展開相應(yīng)的研究。文本的豐要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)不考慮負(fù)荷的耦合網(wǎng)絡(luò)邊相繼故障模型的研究。在重點(diǎn)分析耦合網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)故障動(dòng)力學(xué)演化機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了邊上的相繼故障模型。為了更好地對(duì)比耦合

3、網(wǎng)絡(luò)間耦合模式對(duì)級(jí)聯(lián)故障蔓延的影響，探討了三種不同的連接模式及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與耦合網(wǎng)絡(luò)抵制級(jí)聯(lián)故障魯棒性之間的關(guān)聯(lián)性。憑借幾種度量指標(biāo)，獲得了不同耦合網(wǎng)絡(luò)中最穩(wěn)健的耦合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了相互依賴的兩個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越相似，網(wǎng)絡(luò)抵制相繼故障的魯棒性越強(qiáng)，并從耦合模式、網(wǎng)絡(luò)基本模型的選擇、網(wǎng)絡(luò)平均度等幾個(gè)角度給出了耦合網(wǎng)絡(luò)邊相繼故障模型的整體保護(hù)策略。
　　(2)耦合網(wǎng)絡(luò)相繼故障負(fù)荷模型的研究?？紤]邊權(quán)重和相互依賴網(wǎng)絡(luò)間的耦合強(qiáng)度對(duì)

4、負(fù)荷的影響，提出了一種新的邊初始負(fù)荷定義方法，構(gòu)建了相互依賴網(wǎng)絡(luò)上帶有可調(diào)參數(shù)的相繼故障負(fù)荷模型。以提高相互依賴網(wǎng)絡(luò)整體抵制相繼故障能力為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)不同度量指標(biāo)，從多角度分析了具有不同耦合模式的相互依賴網(wǎng)絡(luò)魯棒性與模型參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性;此外，基于多種度量指標(biāo)，研究了具有不同連接模式耦合網(wǎng)絡(luò)遭遇大負(fù)荷邊和小負(fù)荷邊襲擊的魯棒性;最后，通過(guò)優(yōu)化相互依賴網(wǎng)絡(luò)間的連接模式，研究了提高網(wǎng)絡(luò)整體抵制相繼故障魯棒性的優(yōu)化策略。
　　(3)邊相繼

5、故障模型的實(shí)例分析。由于我國(guó)電網(wǎng)數(shù)據(jù)較難獲取，而且很多相繼故障的研究都是基于美國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)展開的。因此，本文也選擇美國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)例分析的對(duì)象，研究了實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)有效預(yù)防相繼故障發(fā)生的應(yīng)對(duì)策略。應(yīng)用本文提出的兩種邊相繼故障模型，探討不同襲擊策略下電力耦合網(wǎng)絡(luò)上的相繼故障現(xiàn)象，并對(duì)木文提出的耦合網(wǎng)絡(luò)上整體和局部保護(hù)策略進(jìn)行驗(yàn)證。這對(duì)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)和發(fā)展具有理論和現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義，也可以為其他耦合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)提供參考依據(jù)。