复杂电力网络的级联故障分析与研究-论文.pdf

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1、2014年10月1日现代电子技术Oct.2014第37卷第19期ModernElectronicsTechniqueVol.37No.19114复杂电力网络的级联故障分析与研究12刘芳，郑义（1.江苏开放大学，江苏南京210036；2.南京邮电大学，江苏南京210023）摘要：将复杂网络理论应用于电力系统，特别是对级联故障导致的大电网停电事故进行研究，得到了广泛关注。首先探讨了对级联故障进行理论建模的重要性，然后对电网结构脆弱性和级联故障方面的研究进展和应用情况进行了分析，最后对课题的研究方向做了阐述和展望。关键词：复杂电力网络；级联故障；小世界网络；无

2、标度网络中图分类号：TN915.853⁃34文献标识码：A文章编号：1004⁃373X（2014）19⁃0114⁃03AnalysisandresearchofcascadingfailureincomplexpowergridLIUFang1，ZHENGYi2（1.JiangsuOpenUniversity，Nanjing210036，China；2.NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjing210023，China）Abstract：Applyingcomplexnetworktheor

3、ytopowersystems，especiallytotheresearchofthelargepowergridblackoutaccidentcausedbythecascadefailure，hasbeenwidelyconcerned.Theimportanceofthetheoreticalmodelingoncascadingfail⁃uresisdiscussedinthispaper.Theresearchprogressofthegridstructurevulnerabilityandthecascadingfailureisana

4、lyzed.Theresearchdirectionisexpoundedandprospected.Keywords：complexpowergrid；cascadingfailure；smallworldnetwork；scale⁃freenetwork0引言1复杂网络理论对电网拓扑的辨识与故障检测电网是现代文明社会的重要基础设施，电网的大在复杂电网中，由初始的局部故障演变为雪崩式的规模互联已成为全世界范围内电力系统发展的必然趋级联故障，往往会导致电网大面积崩溃的灾难性后果。势，电网的安全运行已越来越成为社会政治经济生活高由于故障过程具有随机性和不可

5、预测性，对级联故障进效运作的有效保证。但是电网级联故障和大停电事故行理论建模是复杂电力网络分析的基础和关键。传统却一直伴随着电网及社会的发展而存在。的电网稳定性研究是建立在还原论和确定性理论的基国内外大面积停电事故的频繁发生，引起了众多学础上，以微分⁃代数方程建立系统的动态模型，再进行仿者对大规模电网连锁故障以及脆弱性研究的关注。如真分析，但是在微小扰动触发大停电机理等复杂问题2003年8月14日美加大停电、8月28日英国伦敦大停电、[2]上，传统方法难以合理解释。9月23日瑞典丹麦大停电、9月28日意大利全国大停电，电力系统是典型的复杂系统，大量电力电

6、子设备和以及2004年7月12日希腊雅典大停电，2005年5月25日交直流输电的应用，使得电力系统动力学特性和稳定性的莫斯科大停电，2008年2月中国湖南大停电等。这些表现出非线性和高维特征。国内外的研究表明大部分大规模事故引发的电力系统安全问题，几乎都和电网的[3⁃5]电网具有明显的小世界特征和无标度特性。由Watts级联故障密切相关。而应用复杂网络理论结合电力系和Stoats提出的小世界网络（SW）介于规则网络和随机统特点，对防范级联故障导致的全局灾难性大停电事故网络之间：其平均路径长度接近一个随机图（RG）的平进行研究，已经得到了广泛的关注。在我国

7、，电力系统均路径长度，但同时具有较高的聚类系数。灾变防治与经济运行重大科学问题的研究项目位列国LLC≫CRGRG[1]家重大基础研究计划首批10个重大项目之中。其中L和C分别表示小世界网络的平均路径长度和聚类系数；下标RG表示随机网络。收稿日期：2014⁃04⁃18对随机故障的鲁棒性和对蓄意攻击的脆弱性是无基金项目：江苏开放大学“十二五”规划重点课题（12SEW⁃标度网络（BA）的一个基本特征，根源在于无标度网络Z⁃005）第19期刘芳，等：复杂电力网络的级联故障分析与研究115度分布和演化规律的统计特性具有幂律形式，缺乏某一将瑞士、芬兰、挪威、丹麦电

8、网看作一个包含4800个特征尺度。“鲁棒但又脆弱”可以说是复杂系统的最重要节点、