基于复杂网络理论的输电网雷击灾害下可靠性综合评估模型研究

摘要

电力生产的安全和稳定，是国民经济的基础。而输电网作为电力系统的重要组成部分，它的稳定运行则成了重中之重。近年来，雷击故障已经成为了影响输电网络安全运行的第一要素。为了更加经济合理地制定防雷措施，深入研究输电网雷击事故的性质和准确评估现有输电网络的可靠性指标成为了输电网可靠性研究的重要内容。本文对输电网计及雷击灾害因素的可靠性问题进行研究，为未来输电网络可靠性模型的建立提供参考与借鉴，主要进行了以下几个方面的工作:
　　首先，分析了传统输电线路雷击风险评估方法中雷电参数、相应耐雷性能指标以及雷击跳闸率的计算方法的优劣，建立了输电线路元件故障率、元件修复率和状态模型。针对雷击灾害下输电网各元件，提出了雷击影响程度分类的概念，利用气候模型和线路分段模拟方法建立了输电线路可靠性模型。
　　其次，针对变电站直击雷保护、进线段保护和阀式避雷器保护作用，总结了密度函数法和区间组合法在计算传统变电站设备绝缘故障率时各自的利弊，根据概率论与数理统计原理及高压输变电设备的绝缘配合使用导则，建立了本文的雷击灾害下变电站可靠性模型。
　　然后，在分析比较复杂网络理论的统计特性和不同复杂网络模型优劣的研究基础上，针对不同权重计算方法的利弊，提出了一种新的基于复杂网络理论中的节点和边的度的权重计算方法，建立了基于复杂网络理论的输电网各元件可靠性指标权重设置。
　　最后，建立雷击灾害下输电网络可靠性评估流程，并以某地区高压输电网作为研究对象，验证了该综合评估模型的科学实用性，利用灵敏度分析权重系数对于改善雷击灾害下输电网可靠性的影响，并根据算例结果，对电力系统防雷设计提出建议。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 雷电过电压及防雷措施研究现状

1．2．1 输电线路反击特性研究

1．2．2 输电线路绕击特性研究

1．2．3 变电所防雷特性研究

1．3 电力系统可靠性研究现状

1．3．1 电力系统可靠性评估的目标和任务

1．3．2 电力系统可靠性定量计算模型

1．4 本文的主要工作

第二章 基于雷击灾害的输电线路可靠性模型

2．1 引言

2．2 传统输电线路雷击风险评估方法

2．2．1 雷电参数及耐雷性能指标

2．2．2 输电线路雷击跳闸率的计算

2．2．3 传统评估方法的局限性

2．3 输电线路可靠性模型

2．3．1 元件故障率

2．3．2 元件修复率

2．3．3 状态模型

2．4 雷击灾害下输电线路可靠性评估

2．4．1 雷击影响程度分类

2．4．2 气候模型

2．4．3 线路的分段模拟

2．5 本章小结

第三章 基于雷击灾害的变电站可靠性模型

3．1 引言

3．2 变电站的防雷保护

3．2．1 直击雷保护

3．2．2 进线段保护

3．2．3 阀式避雷器保护作用分析

3．3 传统变电站设备的雷电过电压绝缘故障率计算方法

3．3．1 密度函数法

3．3．2 区间组合法

3．4 雷击灾害下变电站可靠性评估

3．5 本章小结

第四章 基于复杂网络理论的可靠性指标权重设置

4．1 引言

4．2 复杂网络的统计特性

4．1．1 网络

4．1．2 度和关联度

4．1．3 平均路径长度和聚集系数

4．1．4 介数

4．3 复杂网络模型

4．3．1 规则模型和随机网络模型

4．3．2 无标度网络模型

4．3．3 小世界网络模型

4．3．4 其它网络模型

4．4 权重计算

4．4．1 不同权重计算方法比较

4．4．2 本文权重计算方法

4．4．3 基于复杂网络的输电网权重算例分析

4．5 本章小结

第五章 算例分析

5．1 引言

5．2 雷击灾害下的输电网络可靠性评估流程

5．3 算例验证

5．3．1 试点电网可靠性评估模型验证

5．3．2 灵敏度分析

5．4 算例结果分析

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文