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基于复杂网络的美国西部电网实证研究

沈然  
【摘要】: 复杂网络己经被普遍认为是刻画和研究自然界和人类社会中各种复杂体系结构的一种全新而有效的工具。近年来,科学家己经对大量的网络做了深入的研究,例如:通信网络、计算机网络、神经网络、社会网络、科学家合作网络、生态网络、交通网络等。 本文在立足复杂网络理论的基础上应用复杂网络分析工具pajek对美国西部电网进行了实证研究,包括拓扑结构分析和抗毁性分析。 其中对美国西部电网拓扑结构进行了详细的分析,求出了电网的度和累积度分布、介数及累积介数分布、集聚系数、平均度、平均最短路径长度、最大连通域、紧密度、韧性度等重要参数,验证美国西部电力网具有小世界特性。最后简要地介绍了电网的小世界特性对连锁故障的影响。 在抗毁性分析中,提出关于度、介数、核(core)和紧密度的四种基于重要节点的综合攻击策略。依托最大连通域、平均最短路径、聚集系数及新引进的韧性度等指标对美国西部电网拓扑结构抗毁性进行评价。最终得出类似于美国西部电网的小世界网络在对基于介数的攻击策略(CB)最具脆弱性,基于紧密度的攻击策略(CCs)次之,然后是基于度的攻击策略(CD),最后为基于核的攻击策略(CC)。构建了无标度网模型,用提出的四种攻击策略进行攻击,同样对抗毁性进行评价。最终得出无标度网基于四种攻击策略的抗毁性,所体现的脆弱性由大到小降序排列为:基于介数的攻击策略(CB)基于紧密度的攻击策略(CCs)基于核的攻击策略(CC)基于度的攻击策略(CD)


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