基于复杂网络理论的电力网络鲁棒性及脆弱性分析

摘要

电力网络作为共享化、社会化、复杂化，呈现出显著复杂特性的网络，其技术水平、经济效益、社会影响与社会中其他网络相比均处于突出水平。电网安全关系生产安全、国民命脉，一直备受关注；尤其是近年来很多地区、国家发生的大停电事故，将利用全局手段(复杂网络理论)分析电网的鲁棒性及脆弱性的研究方法推向了前端。这一手段不仅丰富了复杂网络基础理论研究体系，同时也为电力网络分析注入了新的思想。
　　本文在复杂系统及复杂网络理论知识的基础上，以从下到上(个体到系统)的层次顺序探讨了复杂网络理论在电力网络中得以应用的原因。对网络鲁棒性及脆弱性进行了较为详尽的阐述，并进一步明确了研究网络鲁棒性及脆弱性的目的。结合网络结构与电力系统知识，较全面的分析了电力网络的复杂性。通过对电力网络的拓扑结构进行分析，设定了拓扑建模原则，并对IEEE标准测试系统中118节点系统、东北电网127节点系统以及华中电网302节点系统进行了拓扑建模，利用PAJEK软件及MATLAB对上述网络的拓扑结构特性进行了分析；在五分之一原则及严格的故障、电力网络概念区分下，设定了本文的故障仿真策略，对上述三系统进行故障仿真试验。通过对以上三系统的拓扑结构分析得出评估网络鲁棒性及脆弱性的指标，即聚类系数、平均路径长度、最大连通度、连通因子。同时在东北、华中实际电网的分析中，比较分析了220KV及500KV电压等级在系统中的重要性；将得到的评估指标结合实际电网的鲁棒性及脆弱性再次进行分析，证明了评估指标的可行性。