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《湖南大学》 2016年
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基于复杂网络理论的电网脆弱线路和脆弱节点辨识

刘小丽  
【摘要】:伴随着经济的飞速发展,跨区甚至是跨国的电力系统互联已经成为了电网发展的必然趋势。电力网络逐渐加入到了当今世界最复杂的人造网络的行列。电力网络的大规模互联虽然可以使电能传送到千里之外,但其也增大了将局部故障快速传输到大区域或者整个网络的可能性。目前针对电网脆弱性的研究并不少见,但是从研究情况来看,现有研究虽从不同角度来考察电网脆性弱,但影响电网脆弱性的因素众多,现有研究往往存在考虑不周的情况,这就造成研究结果与真实情况出现了差异。再者,现有研究集中在对脆弱线路辨识的研究上,针对脆弱节点辨识的研究相对较少。在这种背景下,本文立足于现有研究,以复杂网络理论为基础,分别针对线路和节点提出了基于综合介数的电网脆弱线路辨识和基于分类综合的脆弱节点辨识的方法。基于综合介数的脆弱线路辨识方法从功率输送关系、潮流裕度等方面考虑运行状态的同时,分析继电保护、节点电压偏移、线路所处地理位置等因素对电网脆弱性的影响,并结合电网的拓扑结构情况,提出综合介数的概念。综合介数指标能更加真实全面地识别出电网的脆弱线路。文章最后利用断线冲击后的传输效率的变化情况来验证了本文所提的综合介数的有效性。基于分类综合的脆弱节点辨识方法将节点分为电源节点和负荷节点(联络节点在此列),并针对各自特性来制定不同节点的脆弱性辨识指标。在研究不同节点脆弱性时,该方法不但考虑了继电保护脆弱度对节点脆弱性的影响,而且在分析节点对整个网络的作用时,分别从节点的有功全局影响和节点无功局部影响指标两方面来考虑节点对整个网络的功率传输状况,最后在考虑节点的综合脆弱度时,它还记及了节点自身因素对节点脆弱性的影响。文章以IEEE39节点系统为对象,验证了该方法的准确性和实用性。
【关键词】:电力系统 复杂网络 脆弱线路 脆弱节点 综合介数 分类综合
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O157.5;TM732
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-21
  • 1.1 选题的背景及意义10-12
  • 1.2 选题相关的研究现状12-19
  • 1.2.1 复杂网络理论的研究现状12-13
  • 1.2.2 基于复杂网络理论的电网连锁故障模型的研究现状13-16
  • 1.2.3 复杂网络理论在电网结构复杂性和脆弱性研究中的应用现状16-19
  • 1.3 本文所作的工作19-21
  • 第2章 复杂网络理论21-36
  • 2.1 复杂网络的概念及其基本理论21-25
  • 2.1.1 图论的基础知识22
  • 2.1.2 复杂网络的特征参数22-23
  • 2.1.3 小世界特性和无标度特性23-25
  • 2.2 复杂网络模型25-31
  • 2.2.1 规则网络25
  • 2.2.2 随机网络25-27
  • 2.2.3 小世界网络27-30
  • 2.2.4 无标度网络30-31
  • 2.2.5 其它几种网络模型31
  • 2.3 基于复杂网络理论研究的现实意义31-32
  • 2.4 基于复杂网络理论的电网脆弱性32-35
  • 2.4.1 影响脆弱性的因素32-33
  • 2.4.2 电网结构脆弱性研究方法与分析33-34
  • 2.4.3 电网结构脆弱性与负荷水平的关系34-35
  • 2.5 本章小结35-36
  • 第3章 基于综合介数的电网脆弱线路辨识36-48
  • 3.1 引言36
  • 3.2 基于复杂网络理论的电网脆弱性研究的基础36-39
  • 3.2.1 介数指标37-38
  • 3.2.2 基于复杂网络理论的电网拓扑建模38-39
  • 3.2.3 基于介数指标的电网脆弱性研究39
  • 3.3 综合介数39-43
  • 3.3.1 继电保护脆弱贡献度39-41
  • 3.3.2 节点电压变化对线路脆弱性的影响41-42
  • 3.3.3 综合介数指标42-43
  • 3.4 线路故障模型及脆弱线路评估模型43-44
  • 3.4.1 线路故障模型43
  • 3.4.2 脆弱线路评估模型43-44
  • 3.4.3 脆弱线路识别流程44
  • 3.5 算例分析44-47
  • 3.6 本章小结47-48
  • 第4章 基于分类综合的电网脆弱节点辨识48-60
  • 4.1 引言48-49
  • 4.2 脆弱节点综合度量49-54
  • 4.2.1 继电保护对节点脆弱性贡献度49
  • 4.2.2 节点自身因素对节点脆弱性的影响49
  • 4.2.3 基于介数的节点有功脆弱性评估49-52
  • 4.2.4 节点无功脆弱性评估52-54
  • 4.3 脆弱节点辨识流程54-55
  • 4.4 算例分析55-58
  • 4.4.1 节点综合脆弱性评估55-57
  • 4.4.2 节点综合脆弱度评估的方法对不同运行方式的适应性57-58
  • 4.5 本章小结58-60
  • 结论与展望60-62
  • 参考文献62-67
  • 致谢67-68
  • 附录A (攻读学位期间发表的学术论文及科研情况)68-69
  • 附录B (New England 39节点系统数据)69-70

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