基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電網(wǎng)建模及脆弱性研究.pdf

1、近年來(lái)，世界各地頻發(fā)的大停電事故，引起了人們廣泛地關(guān)注。電網(wǎng)互聯(lián)一方面改善了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，提高了電網(wǎng)可靠性;另一方面增加了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的復(fù)雜性，局部故障有可能波及整個(gè)電網(wǎng)，引發(fā)連鎖故障大停電。電力系統(tǒng)大停電事故頻繁發(fā)生，暴露出互聯(lián)電網(wǎng)的固有結(jié)構(gòu)脆弱性。傳統(tǒng)的基于還原論電力系統(tǒng)分析方法難以從全局的角度辨識(shí)電網(wǎng)的脆弱環(huán)節(jié)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論認(rèn)為結(jié)構(gòu)決定功能，可以通過(guò)研究電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)辨識(shí)其薄弱環(huán)節(jié)。
　　本文在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的基

2、礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)的小世界特性識(shí)別、電力系統(tǒng)運(yùn)行斷面的自組織臨界性、復(fù)雜電網(wǎng)的脆弱線路辨識(shí)方法和含大量DG的電網(wǎng)效能評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行了研究，具體工作如下:
　　根據(jù)電網(wǎng)特性，建立了電抗加權(quán)簡(jiǎn)化模型，以基于等值阻抗的電氣距離替代基于最短路徑的路徑長(zhǎng)度，并重新定義了基于等值阻抗的特征路徑長(zhǎng)度指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上建立電網(wǎng)小世界特性識(shí)別方法。通過(guò)算例仿真驗(yàn)證了所提方法和已有方法一樣能較好地反映電網(wǎng)小世界特性。
　　針對(duì)OPA模型存在的一些問(wèn)題，建立

3、了電力系統(tǒng)運(yùn)行斷面的SOC模型，即認(rèn)為電力系統(tǒng)負(fù)載能力在一段時(shí)間保持不變，且初始擾動(dòng)是隨機(jī)選取一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)增加隨機(jī)大小的負(fù)荷。通過(guò)IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行斷面上處于自組織臨界態(tài)時(shí)，發(fā)生停電事故規(guī)模和累積概率之間滿足冪律關(guān)系。
　　結(jié)合電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)，在功率傳輸因子PTDF的基礎(chǔ)上建立了電氣介數(shù)指標(biāo)來(lái)辨識(shí)復(fù)雜電網(wǎng)的脆弱線路。該電氣介數(shù)指標(biāo)，考慮了發(fā)電容量和負(fù)荷水平及其分布的影響，且計(jì)及了線路容量對(duì)其脆弱性

4、的影響。建立了新的電網(wǎng)效能指標(biāo)來(lái)評(píng)估故障后的電網(wǎng)狀態(tài)。該效能指標(biāo)基于電氣距離，且考慮了“發(fā)電-負(fù)荷”節(jié)點(diǎn)對(duì)最大傳輸容量的影響。通過(guò)對(duì)IEEE39和IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真得知高電氣介數(shù)線路在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中屬于長(zhǎng)程連接且傳輸功率較大，蓄意攻擊這些線路對(duì)輸電效能影響較大。
　　針對(duì)含大量DG的電網(wǎng)，考慮電能傳輸特性提出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估指標(biāo)。該效能指標(biāo)考慮了分布式發(fā)電優(yōu)先滿足本地負(fù)荷供電的特性，DG對(duì)負(fù)荷的影響隨電氣距離增大而呈指數(shù)下降