基于复杂网络理论的电力系统网络模型及网络性能分析的研究

论文摘要

电力系统网络是一个有着大量节点、节点之间有着复杂连接关系的网络,它具有复杂网络的一般特征。正是由于电力系统具有复杂性的特征,随着我国电网的地区网络互联的展开,电网变得越来越复杂,大电网的复杂性和大电网运行的安全受到了越来越多的关注。在其他领域已有很多根据各自特点建立的复杂网络静态模型,因此,结合电力系统自身特点进行网络简化,引入具有电力系统特征的物理参数来建立电力系统复杂网络模型是十分必要的。本文在对电力系统的自有特征研究的基础上,进行电力系统复杂网络模型的改进,提出具有电力系统自有特征的电力系统复杂网络建模方法,建立了电力系统复杂网络加权模型,同时也提出相应的加权复杂网络统计特征指标,为研究电力系统复杂网络的特性建立了研究基础。本文首先介绍复杂网络的基本原理,给出复杂网络的基本模型与一些常用的拓扑构造模型。在对电力系统复杂网络的研究现状进行综述的基础上,指出电力系统复杂网络模型研究现阶段关注的问题。本文接下来从两个方面改进了电力系统复杂网络的基本模型,以期更多地描述电力系统有别于其他复杂网络的特性。在拓扑建模时改进复杂网络距离的定义,改进了相应的统计特征指标得到电力系统复杂网络非加权网络模型;然后在非加权网络模型的基础上,提出与复杂网络基本加权方法不同的电力系统复杂网络的加权方法,得到电力系统复杂网络加权模型,同时也提出了相应的加权复杂网络统计特征指标。随后,将大量IEEE模型用于电力系统复杂网络特性仿真研究,通过对计算得到的几种模型下电力系统复杂网络统计特征指标的内在联系进行了详细的分析,同时针对复杂网络的小世界特性和无标度特性展开研究。本文在提出网络连通性能这一电力系统复杂网络的特殊统计指标之后,将之应用于关键节点和关键线路的辨识。应用IEEE57节点算例来进行仿真计算,将不同辨识方法得到的结果进行对比分析,进行辨识方法有效性的验证。随后,本文介绍现有的电力系统复杂网络动态演化模型,然后采用概率模型的建立方法,以电力系统复杂网络加权模型为基础,提出了电力系统消去动态演化模型,详细描述演化中可能存在的过程。在随后的工作中,引入了风险理论,将其与电力系统复杂网络的动态演化模型相结合,用于电力系统安全综合评估,提出了风险指标,并采用IEEE57节点模型作为仿真算例。最后,本文对所作的工作进行了总结,并对电力系统复杂网络的研究发展作出了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 复杂网络的研究背景
• 1.2 复杂网络理论基础
• 1.3 电力系统复杂网络的研究概况
• 1.4 电力系统复杂网络研究中存在的问题与新的方向
• 1.5 论文的主要工作与章节安排
• 2 电力系统复杂网络的基本统计特征指标及其模型参数定义与网络加权的改进.
• 2.1 引言
• 2.2 电力系统复杂网络的基本统计特征指标
• 2.3 电力系统复杂网络模型的基本参数定义与网络加权的改进
• 2.4 基本统计特征指标的改进与加权统计特征指标的提出
• 2.5 电力系统复杂网络统计特征指标计算方法的选取
• 2.6 小结
• 3 电力系统复杂网络统计特性的计算与分析
• 3.1 引言
• 3.2 基于三种电力系统复杂网络模型的特性计算分析
• 3.3 基本参数定义的改进对电力系统复杂网络小世界特性分析的影响
• 3.4 网络对电力系统复杂网络统计特征指标的影响
• 3.5 小结
• 4 基于复杂网络理论特性的电力系统关键线路与关键节点辨识
• 4.1 引言
• 4.2 电力系统关键线路与关键节点辨识
• 4.3 电力系统网络连通性评估
• 4.4 电力系统关键线路辨识
• 4.5 电力系统关键节点辨识
• 4.6 小结
• 5 电力系统消去动态演化模型
• 5.1 引言
• 5.2 电力系统动态演化模型
• 5.3 电力系统消去动态演化模型
• 5.4 动态演化算法流程
• 5.5 小结
• 6 基于复杂网络消去动态演化模型的电力系统风险理论安全综合评估
• 6.1 引言
• 6.2 安全风险学理论
• 6.3 基于风险理论的电力系统安全综合评估指标
• 6.4 算例与仿真分析
• 6.5 小结
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士期间发表文章及从事课题研究情况
• 附录2 IEEE57 模型参数