基于电气介数的电力系统脆弱性分析

复杂系统脆弱性分析是现代社会的重要研究议题.近来,复杂网络理论也开始应用于电力系统的结构脆弱性分析.但是,一个纯粹的拓扑方法不能深刻表达电力系统的特性.因此,本文从复杂网络的概念出发,定义了表征网络电气特征的电气介数,该参数考虑了功率的分布和极限等电力系统的具体特征.通过比较IEEE39节点系统在遭受攻击后的传统介数和...     

基于潮流冲击熵的加权拓扑模型在电网脆弱性辨识中的应用

电网脆弱性不仅与电网的拓扑结构有关,还与电网的电气特征紧密相连。为了辨识出电网的脆弱环节,基于支路开断的潮流冲击熵,提出了一种电网脆弱性辨识的新方法。定义了支路和节点脆弱强度指标,建立了基于潮流冲击熵的加权拓扑模型,由此得出了线路和节点的加权介数指标,结合脆弱强度和介数指标,提出了综合脆弱度指标,该指标综合考虑了电网拓扑结构与电气特征的影响,且加权介数的引入能够对电网脆弱性进行辨识起到放大的作用。由算例结果可以发现,文中定义的综合脆弱度指标能够有效克服从单一角度对电网进行脆弱度评估,提高了辨识的准确度与精度,说明了该脆弱性辨识方法的有效性与合理性。     

基于线路运行介数的过负荷脆弱性评估

提出了一种基于线路运行介数的过负荷脆弱性评估方法.该方法从电网络理论出发,首先推导了线路电流共享因子,定义线路运行介数,在此基础上评估过负荷脆弱性.该方法不仅考虑了网络拓扑结构对脆弱性的影响,同时还考虑了系统运行方式对脆弱性的影响,克服了复杂网络模型中潮流仅按最短路径流动的缺陷,物理意义明确,且符合电力系统的实际情况.IEEE 39节点测试系统仿真结果验证了评估方法的正确性与合理性     

电网的结构性安全分析

复杂网络理论从结构性视角对电网安全进行分析。然而,当前多数文献使用的纯拓扑的研究方法无法体现电力系统特有的物理特性。文中讨论了电网运行状态和电网结构这2个不同的电网安全因素的相互关系,并指出电网安全指标应既能保持复杂网络理论在结构性分析方面的优势,又能够体现电力系统的特有属性。在网络能力和熵度的基础上,进一步提出了母线...     

考虑电网结构脆弱性的多目标电网规划

综合考虑电网结构脆弱性,电网扩建投资成本和年运行费用,搭建了多目标电网规划模型.模型中结合经济性因素对电气介数指标进行了改进,基尼系数对支路电气介数均匀度的评估可以有效的衡量电网规划方案下的结构脆弱性大小。基于协同进化算法(CEA,co-evolutionary algorithms),结合模糊理论对模型求解,通过Garver 6节点系统算例验证方法的可行性。仿真结果表明文章所提出的模型可行,对于电网扩建和规划具有重要的参考价值。     

基于加权潮流转移熵的电网脆弱线路辨识

为了辨识电力系统的脆弱线路,本文基于熵理论对现有的潮流转移熵模型做了改进,提出基于加权潮流转移熵的支路脆弱性评估指标,该指标在衡量转移潮流分布的不均衡性时综合考虑线路的负载率,克服了以往模型忽视支路本身属性差异的不足;再结合线路的电气介数,提出一种新的支路综合脆弱性评估模型。该模型从线路之间相互作用的动态过程和电网拓扑结构两个角度综合评估线路的脆弱度。通过对IEEE 39节点系统的仿真分析,可以发现本文提出的方法能够有效克服从单一角度辨识脆弱线路,验证了所提模型的正确性和合理性。     

电网脆弱性综合指标建立与评估

为评估节点故障对电网的静态性能的影响,构建了一种基于复杂网络理论的电网脆弱性综合评价指标。在由最大连通子集与网络平均效率组成的结构脆弱性指标,以及由失负荷比例与电网功率传输效率组成的功能脆弱性指标的基础上,构建了一种基于熵值模糊综合评价法的脆弱性综合指标。该方法克服了多种指标赋权时,主观性强、容易出现与实际数据不相符的现象。最后通过对IEEE-118节点系统的仿真、分析,比较了随机、节点度、节点电气介数、传统线路介数以及线路电气介数5种不同的攻击对电网的脆弱性综合指标、各个单一指标的影响,同时验证了该综合指标的合理性。     

基于电流介数的电力系统脆弱性评估

为了在电网发生大停电事故时有效识别故障方向,文章基于基尔霍夫定律,提出了线路的电流介数指标。该指标是在输电网中潮流有向的沿所有可能路径传输的模型下建立的,同时考虑了线路可通过的最大电流值及网络的拓扑特点,与电气介数相比该指标更能体现实际电网的特点。通过对IEEE-39节点系统在不同攻击后最大传输能力的差异,表明了电流介数指标的正确性与合理性。     

基于复杂网络的综合能源系统脆弱环节辨识

综合能源系统的脆弱环节辨识对于系统的安全经济运行具有重要意义,复杂网络理论为系统的脆弱环节辨识提供了思路。将应用于电网的带权重的线路介数概念引入到综合能源系统中,并根据综合能源系统特点进行了2点改进。在改进的带权重线路介数的基础上定义了带权重的节点介数。采用基于能源集线器的综合能源系统进行了脆弱性分析,衡量了脆弱环节受到破坏时对系统的影响。通过观察不同攻击策略下系统表现出的脆弱性,验证了所提方法的有效性。     

考虑分布式电源出力随机特性的配电网节点脆弱性评估

随着分布式电源的接入及配电网规模的不断扩大,配电网的安全性与可靠性面临挑战,配电网脆弱环节辨识问题亟待解决.考虑分布式电源出力随机性对配电网节点脆弱性的影响,建立基于拉丁超立方抽样的风电与光伏随机出力模型;基于复杂网络理论与配电网辐射状的拓扑条件提出改进节点度、改进介数等节点脆弱度指标;利用分布式电源随机出力模型的采样结果得到节点脆弱度指标的分布特性;提出基于样本修正权重的模糊综合评价方法,对考虑分布式电源出力随机性的配电网节点脆弱性进行分析.改进的IEEE 123节点系统算例结果验证了所提方法的可行性与有效性.     

基于复杂网络理论的大型电力系统脆弱线路辨识

大规模电力网络中存在的某些脆弱环节,对电力系统大规模停电和连锁崩溃的发生有着重要的影响。基于复杂网络理论,提出了使用带权重线路介数作为脆弱线路指标的辨识方法,定义线路的带权重线路介数为其因被网络中发电机与负荷之间的最短电气路径经过而承受的负载和,并采取将电力网络中线路的介数指标提高到与其相邻的所有线路中介数指标最高的介数值的办法修正。以IEEE39节点系统及华中-川渝电网为例进行了脆弱性分析,同时进行了时域仿真实验。仿真结果表明带权重线路介数指标能够较好地辨识电力网络中的脆弱线路,特别是能够识别出那些承担功率不多但因其在电网结构中的特殊位置而对系统脆弱性有重大影响的线路。     

南方电网结构脆弱性指标的评判研究

基于复杂网络理论构建了南方五省220 kV及以上电压等级电网的无权无向和有权无向网络模型,通过对南方电网的拓扑特征参数进行计算与分析,证明了南方电网的拓扑结构具有小世界网络和无标度的特点;在传统度数和介数指标的基础上提出了点权度和点权介数指标,通过对南方电网中的节点和边蓄意攻击后的脆弱性计算,分析评价了不同指标下南方电网的网络性能。结果表明点权度和点权介数在关键节点的判断上优于度数和介数指标,有权无向网络模型在关键节点的判断上优于无向无权网络模型。该结果与实际电网结构相符,验证了所设指标的合理性。     

基于综合功率介数的主动配电网脆弱性分析

考虑到主动配电网在智能电网发展中的重要性以及在潮流分布与运行方式上的复杂性,进行了符合主动配电网运行实际的脆弱性分析。将主动配电网视为有向网络,将系统潮流分布方向作为网络邻接矩阵的方向矢量,从而得到考虑方向性的网络介数指标,以衡量各节点在网络连通性中的重要性。考虑发电机-负荷因素,分析功率在支路间的分布情况,提出功率因数指标,以评定各节点在功率传输中的作用。使用熵值法确定各指标权重,提出综合功率介数的概念,并对主动配电网的脆弱环节进行识别。以年为时间尺度,对网络脆弱性的年变化趋势进行研究,发现了较强的季节特性。使用添加了分布式电源与电池储能系统的IEEE 33节点系统,计算了网络在受到按脆弱性识别结果进行攻击时的失负荷率,验证了所提方法的正确性。     

基于多任务异步处理的电网脆弱线路在线辨识

提出一种利用多任务异步处理模式进行电网脆弱线路快速辨识的方法。综合考虑线路保护配合关联度和综合后果严重度,定义了保护脆弱度;综合考虑电网的拓扑结构和系统运行方式,利用潮流介数对线路结构脆弱性进行评估;由此给出了结合线路保护脆弱度与潮流介数的线路脆弱度指标,并采用多任务异步处理模式将指标计算工作分为多个任务模块并发处理。算例结果表明:所提方法对电网中的脆弱线路有较好的辨识能力及较高的辨识精度,能够有效缩短辨识所需的时间,适合在线应用。     

计及拓扑结构和运行状态的支路重要度评估方法

准确快速地识别出关键支路,对于提高电网运行的稳定性及防止大停电事故的发生具有重要意义。文中将复杂网络理论和熵理论有机结合,从结构和状态两个角度对支路重要性进行综合评估。首先,提出计及传输裕度率的有功输电介数指标,以衡量支路的传输能力及其在电网拓扑结构中的重要度;然后,提出基于改进潮流转移熵的冲击性指标,以量化支路开断对系统造成的潮流冲击;最后,建立了包括有功输电介数和冲击性指标的支路综合重要度评估指标,以充分衡量支路在电网中的重要性。利用IEEE 39节点系统进行仿真,其仿真结果证明了该方法有效且合理。     

基于复杂网络理论的电力系统脆弱性分析

针对大区域电网发展及其安全稳定问题,基于复杂网络理论研究了电力系统大面积停电事故与电网连锁故障的内在机理。从电网拓扑模型和脆弱性评估指标的角度出发,分析、类比了各评估方法,指出当前应用复杂网络理论研究电力系统脆弱性方法尚存不足,电网与其他复杂网络的本质区别是研究的瓶颈问题。通过改进评估模型反映电网本质特性及其运行状态,指出了提高评估精度是下一步研究的重点。     

基于小世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估算法

应用小世界网络理论研究电网中大规模连锁故障传播的内在机理,对寻找电网本身固有的脆弱性并提出有针对性的增强措施具有重要意义.文中提出了基于小世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估的综合算法,并对电网的拓扑建模、基本特征参数的统计以及故障模拟与脆弱性评估等各部分的独立算法进行了设计,从而形成了具有良好扩展性、便于对大型电网自身结构脆弱性及大规模连锁故障机理进行深入研究的综合算法.将该算法应用在多个实际电网中,取得了较好效果,从而证实了该算法的有效性.     

基于二维平面拟合的电网脆弱性分析

电网的脆弱性分析对于指导事故防控和确保系统安全稳定运行具有重要意义.文中同时考虑影响电网脆弱性的运行状态和拓扑参量因素,在一定的电网运行条件下,结合加权改进的小世界模型,提出了基于二维平面拟合的电网脆弱性分析方法.主要研究扰动后潮流转移过程中电网结构改变与运行状态变化之间的相互关系,分析具有不同输送潮流和不同结构特征的线路故障导致的转运潮流改变和电网拓扑变化对于系统脆弱性的影响,并从中找出电网的脆弱线路,这对于指导电网中相关重要元件的监控、维护工作提供了可供参考的依据.算例结果表明所述方法合理、有效,具有在线应用的前景.     

含双馈风电场的电网节点脆弱性评估

随着风力发电的大力发展,风电出力的随机性、波动性以及其吸收无功的特点,使得风电并网后成为电网的一个扰动源,进一步对系统的脆弱性产生影响。文中结合静态能量函数模型和电气介数,提出一种能够反映节点的状态脆性和结构脆弱性的综合评估指标,同时将离散指标连续化,得到随时间变化而变化的综合评估指标。通过搭建含双馈风电场的电网模型进行仿真计算,得到随综合风速变化的节点综合评估指标的连续变化曲线,比较了不同接入点情况下的系统节点脆弱性的变化,并对结果进行分析。     

基于可靠性加权拓扑模型下的电网脆弱性评估模型

在考虑元件可靠性参数的同时,结合复杂网络理论的结构分析,对电网的脆弱强度进行评估。提出了基于元件可靠性参数的加权电网拓扑模型;给出了加权后相应复杂网络参数的定义与计算方法及考虑经济性的结构脆弱后评估新指标;由此,提出了结合参数脆弱性与结构脆弱性的电网脆弱性评估模型。算例结果表明所提模型有效克服了考察角度单一的弊端,在保持了复杂网络理论对结构脆弱性有较好辨识能力的基础上,对电网薄弱环节进行准确定位,提高了脆弱辨识精度,可为电网安全运行维护及改造提供参考,验证了模型的合理性及有效性。