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《中国电力科学研究院》 2010年
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电力系统大停电的自组织临界特性研究

于群  
【摘要】:电力是国家的主要能源和经济命脉,安全、优质地保障电力供给关系国计民生。但从20世纪60年代以来,在国外内已发生多起重大电力系统事故,导致了大面积停电,造成了巨大的经济损失和社会影响。为了研究大停电事故的演化机理,传统的分析方法是先建立系统中各元件的详细数学模型,然后将它们组合起来,把系统描述为一个巨维的微分—代数方程组,最后应用计算机仿真技术得到系统的解。但这种分析方法难以解释电力系统发生大停电事故的宏观机理、系统固有的和规律性的内在特征。 近年来,研究复杂系统和系统复杂性的复杂性科学(Complexity science)作为一门新兴的学科受到了国内外学者的广泛关注。复杂性科学以系统整体特性为研究对象,其中研究复杂系统在演化过程中还表现出了自组织临界特征是其重要的研究方向。本文将复杂性科学的自组织临界性理论和方法应用于电力系统的大停电事故探讨中,重点做了以下工作: 本文介绍了复杂系统的自组织临界现象及幂律关系。通过对数据的统计分析,在国内首次揭示了我国电网大停电规模与频率之间呈幂律关系,验证了我国电力系统大停电具有自组织临界这一特性,为进一步研究电网事故特性奠定了基础。 提出并建立了两种SOC-Power Failure模型,较OPA模型更加适合电网调度运行,仿真结果论证了电网的自组织临界特性。并提出了在电网运行过程中应同时关注整个电网的系统负载率和各元件的负载率在双对数坐标图中分布曲线的斜率值这两个指标的调度策略。 本文将元胞自动机理论应用到电力系统大停电机理研究,提出并建立了用元胞自动机来模拟电网故障演化的CA-Power Failure模型,定义了CA-Power Failure模型中元胞、元胞空间、规则和邻居等的构成方法。利用CA-Power Failure模型仿真研究了电网故障的传播演化过程并对电网故障的自组织临界性进行了验证。 复杂网络也是当今复杂性科学研究的一个重要领域,本文利用复杂网络理论对我国几个各大区电网1991和1998年两个时间断面的网络特征数据进行了统计计算,结果表明这几个大区电网具有小世界网络特性和无标度特性。并通过仿真分析了电网网络结构参数对自组织临界特性的影响。 根据电网的自组织临界特性及极值分析理论,本文推导出了成幂律分布的电网事故极值分布的极限收敛于Ⅰ型渐近分布,提出了停电事故风险的定量评估算法,并结合实际电网进行了停电事故风险分析。这将为电力系统规划建设提供决策依据,并展示了电力系统自组织临界性的一个重要的应用前景。
【学位授予单位】:中国电力科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM732

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李炜;演化中的标度行为和雪崩动力学[D];华中师范大学;2001年
2 吴晓军;复杂性理论及其在城市系统研究中的应用[D];西北工业大学;2005年
3 欧敏;滑坡演化过程CA预测理论研究及应用[D];重庆大学;2006年
4 苏凤环;自组织临界性理论与元胞自动机模型研究[D];西南交通大学;2006年
5 王科;基于故障信息的电力系统暂态稳定评估[D];华中科技大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 苏鹏;大电网连锁故障风险评估与预防控制研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张卫东,李茂林,张秀梅,王九洋;极值理论在地震危险性分析中的应用与研究[J];东北地震研究;2005年01期
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4 孟仲伟,鲁宗相,宋靖雁;中美电网的小世界拓扑模型比较分析[J];电力系统自动化;2004年15期
5 梅生伟;翁晓峰;薛安成;何飞;;基于最优潮流的停电模型及自组织临界性分析[J];电力系统自动化;2006年13期
6 冯春,马建文,戴芹,陈雪,李启青;多维参数反演遗传算法的元胞自动机模型与应用[J];地球信息科学;2005年01期
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8 印永华,郭剑波,赵建军,卜广全;美加“8.14”大停电事故初步分析以及应吸取的教训[J];电网技术;2003年10期
9 唐葆生;伦敦南部地区大停电及其教训[J];电网技术;2003年11期
10 韩祯祥,曹一家;电力系统的安全性及防治措施[J];电网技术;2004年09期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李炜;演化中的标度行为和雪崩动力学[D];华中师范大学;2001年
2 吴晓军;复杂性理论及其在城市系统研究中的应用[D];西北工业大学;2005年
3 何越磊;沙堆模型复杂性现象及自组织临界性系统研究[D];西南交通大学;2005年
4 欧敏;滑坡演化过程CA预测理论研究及应用[D];重庆大学;2006年
5 苏凤环;自组织临界性理论与元胞自动机模型研究[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周维;基于地理元胞自动机的空间电力负荷预测研究[D];华北电力大学(河北);2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
2 贾彩虹;王媛;张雪颖;;深基坑工程流固耦合模型的发展进程与动向[J];四川建筑科学研究;2010年06期
3 王慧敏,郭伟;PSS和SVC对电压稳定性的影响[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
4 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
5 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
6 张宏军;高峰;;扩散系统的元胞自动机模拟[J];安徽教育学院学报;2006年03期
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8 李明正;叶秋红;;继电保护故障风险分析[J];安防科技;2009年08期
9 安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟;遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用[J];鞍钢技术;2001年06期
10 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 巩城城;马凤山;张亚民;王善飞;刘自成;;基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 张晓永;张宗可;陈旺;李俊平;;断裂构造屏蔽控矿机理探讨[A];河南地球科学通报2010年卷(上册)[C];2010年
4 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
5 蔡新;李益;吴威;叶松;;地震作用下堤防风险分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 吴庆洲;;迎接中国城市营建史研究之春天[A];《营造》第五辑——第五届中国建筑史学国际研讨会会议论文集(上)[C];2010年
7 邓方;陈杰;陈文颉;朱琳;;元胞自动机及其在兵力推演中的建模与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 王春生;吴敏;曹卫华;;基于集成预测模型与专家推理策略的铅锌烧结配料优化方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王桂芳;铝柱撑蒙脱石的制备、结构及其吸附性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
3 郑明;我国职业足球俱乐部组织执行力的评价研究[D];上海体育学院;2010年
4 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王劲松;复杂系统脆性理论及其在电力系统风险分析中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 郑占;基于CA模型的城市用地扩张模拟研究[D];华中农业大学;2010年
3 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 李雪连;基于系统动力学的安全经济决策建模与仿真研究[D];山东科技大学;2010年
7 贾慧文;弘宇公司库存管理系统动力学模型研究[D];山东科技大学;2010年
8 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
9 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
10 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭志忠,朱文东,柳焯,陈学允,夏道止,张逵;电力系统暂态稳定的快速时域仿真判定法[J];电工技术学报;1994年03期
2 于继来;郭志忠;柳焯;;采用神经暂态元网络技术的电力系统暂态安全分析[J];电力系统自动化;1991年03期
3 毕天姝,倪以信,杨奇逊;人工智能技术在输电网络故障诊断中的应用述评[J];电力系统自动化;2000年02期
4 刁勤华,默哈莫德·夏班,倪以信;运用连续二次规划法计算区域间极限传输容量[J];电力系统自动化;2000年24期
5 孟仲伟,鲁宗相,宋靖雁;中美电网的小世界拓扑模型比较分析[J];电力系统自动化;2004年15期
6 薛禹胜;;时空协调的大停电防御框架 (一)从孤立防线到综合防御[J];电力系统自动化;2006年01期
7 于群;郭剑波;;中国电网停电事故统计与自组织临界性特征[J];电力系统自动化;2006年02期
8 薛安成;胡伟;梅生伟;倪以信;吴复立;;电力系统动态安全域线性近似方法比较[J];电力系统自动化;2006年05期
9 易俊;周孝信;;考虑系统频率特性以及保护隐藏故障的电网连锁故障模型[J];电力系统自动化;2006年14期
10 宋方方;毕天姝;杨奇逊;;基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测[J];电力系统自动化;2006年23期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王英英;基于事故链的电力系统连锁故障风险评估与预防控制研究[D];华中科技大学;2010年
2 叶圣永;基于机器学习的电力系统暂态稳定评估研究[D];西南交通大学;2010年
3 王安斯;基于事故链的电网脆弱性评估与稳定控制[D];华中科技大学;2010年
4 张晶晶;保护系统的隐性故障相关问题研究[D];合肥工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 张永兴;文海家;;三峡库区地质灾害及防治综述——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
2 梅生伟;薛安成;翁晓峰;何飞;;复杂互联电网大停电风险研究综述及预防控制展望[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
3 梅生伟;何飞;薛安成;;基于直流模型的电力系统停电分布及自组织临界性分析[A];第二届全国复杂动态网络学术论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 黄文高;人工生命与模式形成[D];浙江大学;2002年
2 文海家;基于GIS的滑坡灾变智能预测系统及应用研究[D];重庆大学;2004年
3 李仕雄;沙堆演化动态特性及自组织临界现象研究[D];西南交通大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋良潍;散粒体自组织临界性及其应用[D];西南交通大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓慧琼;艾欣;赵亮;滦辉庭;;大停电自组织临界特征的若干问题探讨[J];电网技术;2007年08期
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3 刘映尚;吴文传;冯永青;张伯明;吕颖;;基于自组织临界理论的南方电网停电事故宏观规律研究[J];中国电力;2007年07期
4 易俊;周孝信;肖逾男;;电力系统自组织临界特性分析与仿真模型[J];电网技术;2008年03期
5 施泽进,罗蛰潭,彭大钧,贺振华,冯文光,王英民;自组织临界现象楔状体构造初探[J];成都理工学院学报;1995年01期
6 杨秋英;周正龙;;简单加权神经元模型在攻击下的自组织临界行为[J];常熟理工学院学报;2010年02期
7 曹一家,江全元,丁理杰;电力系统大停电的自组织临界现象[J];电网技术;2005年15期
8 刘文颖;蔡万通;但扬清;梁才;王佳明;汪宁渤;马彦宏;;大规模风电集中接入环境下基于熵理论的电网自组织临界状态演化[J];电网技术;2013年12期
9 张后全;唐春安;贺永年;韩立军;朱万成;;岩石微破裂进程的自组织临界特征探讨[J];西北地震学报;2006年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 洪时中;;地震可能是一种自组织亚临界现象[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
2 李牧南;;基于自组织临界模型的特大城市演化机制研究——以北京、上海、广州为例[A];中国系统工程学会第十八届学术年会论文集——A07社会发展过程中的复杂系统问题[C];2014年
3 洪时中;;弹簧-滑块模型、自组织临界现象(SOC)与地震[A];中国地震学会第七次学术大会论文摘要集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 邓志东;一路畅通网上行[N];计算机世界;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 于群;电力系统大停电的自组织临界特性研究[D];中国电力科学研究院;2010年
2 林敏;网络拓扑结构对自组织临界行为影响的研究[D];南开大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 史玲娜;自组织临界现象的热力学分析[D];重庆大学;2004年
2 薛原;基于元胞自动机的交通流自组织临界特性分析[D];兰州交通大学;2014年
3 刘海波;金融时序数据的多重分形与自组织临界问题研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 孙凡;复杂网络中地震模型自组织临界行为的研究[D];华中科技大学;2006年
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