基于复杂网络理论电力系统脆弱元件辨识指标研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheIndetificationIndexofVulnerableComponentsinPowerGridBasedonComplexNetworkTheoryCandidate:JuWenyunMajor:PowerSystemandItsAutomationSupervisor:Assoc.Prof.LiYinhongHua

2、zhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei，430074，P.R.ChinaJan.，2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学

3、位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要多年来世界范围内由连锁故障引发的大停电事故凸显了电网脆弱的一面，基于复杂网络理论的电网脆弱性评估作为电网脆弱性研究的一个重要分支逐渐

4、成为了研究热点，旨在通过对电网脆弱环节的辨识和定位并用以指导保护措施地实施进而防控连锁故障。本文围绕基于复杂网络理论的电网脆弱元件辨识指标进行研究，提出涵盖电网物理特性和运行特性的辨识指标进行电网脆弱环节的定位，主要研究内容包括以下三个方面：第一，从结构角度提出一种准确辨识电力网脆弱线路和节点的方法。该方法基于网路最大流和复杂网络理论，定义传输贡献度作为电力网脆弱线路和节点辨识依据，表征它们对实现电力网电能传输功能所体现出的承载和贡献能力。该方法克服了现有研究假设潮流沿着母线间最短路径传输的缺陷，依据网络整体结构考虑不同

5、电源-负荷节点对之间所有参与功率传输的路径；同时将电力网作为有向加权网络考虑，计及了线路最大有功传输容量约束，物理背景更为符合电力工程实际。对IEEE-39节点系统进行仿真计算并将结果同现有方法对比，验证了所述方法的合理性和有效性。第二，计及潮流冲击引发电网连锁故障的风险进行电网脆弱元件辨识。基于熵理论，从线路失效和节点负荷扰动下的潮流分布特性角度定义潮流越限熵指标、潮流波动I类指标、潮流波动II类指标，全面反映由扰动带来的潮流冲击影响，与已有的反映电网结构脆弱环节的输电介数指标共同指导电网脆弱元件综合评估。IEEE-3

6、9节点的仿真结果表明了所提方法的合理性和有效性。第三，基于电网功率传输的本质，提出用功率传输效率作为评价系统性能表现的指标，并以元件失效前后功率传输效率的变化量量化元件的脆弱性。功率传输效率建立在电网潮流追踪基础上，在一定程度上结合了电网运行方式，体现出了综合脆弱性评估的思想。与此同时，本文对引入分布式电源(DistributedGeneration)后的电网脆弱性进行了初步研究，仿真结果表明DG接入后增加了局部供电场景，减少大I华中科技大学硕士学位论文规模远距离功率传输，可提高电网功率传输效率。对比DG接入前后电网抵御

7、干扰能力的变化得出：在单一攻击和连锁随机攻击模式下，DG的接入可提升电网对攻击的抵御能力；而连锁蓄意攻击模式下，前期同样具有对攻击较强的抵御能力，但在后期其抵御能力出现明显的下降。第四，对电网结构脆弱元件辨识进行了应用研究，提出了基于结构脆弱度的电网节点容量配置策略，对于在整体上进行电网连锁故障防控的起到一定的参考和启示作用。关键词：电网脆弱性；复杂网络；综合评估；最大流；传输贡献度；潮流冲击；功率传输效率；潮流追踪；分布式电源；节点容量配置。II华中科技大学硕士学位论文AbstractThevulnerabilityo

8、fpowergridhasbeenviewedthroughmanytimesoflarge-scaleblackoutcausedbycascadingfailuresrencently.Asasignificantbranchofpowergridvulnerabilityresearch,thevulnerab