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计及拓扑结构与运行状态的电网关键环节辨识

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第 1 章 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 电网关键环节辨识研究现状

1.2.1 基于拓扑结构的电网关键环节辨识

1.2.2 基于运行状态的电网关键环节辨识

1.3 电网关键环节辨识面临的问题

1.4 本文工作安排

第 2 章 改进加权有向电网复杂网络模型构建

2.1 复杂网络理论

2.1.1 复杂网络理论概述

2.1.2 复杂网络的基本拓扑结构

2.1.3 基本统计指标

2.2 改进的加权有向电网复杂网络建模

2.2.1 电网实际连接的分析方法

2.2.2 建模方法

2.2.3 建模流程

2.3 改进的加权有向统计指标

2.4 算例分析

2.5 本章小结

第 3 章 基于改进 TOPSIS 法的电网关键节点辨识

3.1 电网关键节点辨识指标

3.1.1 结构关键度指标

3.1.2 故障后果指标

3.1.3 抗扰动能力指标

3.2 电网关键节点综合辨识方法

3.2.1 反熵-德尔菲二次规划综合赋权方法

3.2.2 基于相对熵和灰色关联度改进的TOPSIS法

3.2.3 关键节点辨识流程

3.3 算例分析

3.3.1 指标权重的确定

3.3.2 关键节点辨识结果分析

3.4 本章小结

第 4 章 考虑受冲击与断开后果的电网关键线路辨识

4.1 基于受冲击脆弱度的线路开断概率

4.2 电网运行状态非均质特性指标

4.2.1 泰尔熵理论

4.2.2 加权潮流波动泰尔熵

4.2.3 电压波动泰尔熵

4.3 电网拓扑结构指标

4.3.1 度数基尼系数

4.3.2 边韧性度

4.4 基于模糊综合评价的线路断开后果评估

4.4.1 层次分析-改进熵权综合赋权方法

4.4.2 线路断开后果评估方法

4.5 电网关键线路综合辨识模型

4.5.1 关键线路辨识模型构建

4.5.2 关键线路辨识流程

4.6 算例分析

4.6.1 关键线路辨识结果分析

4.6.2 不同攻击模式下系统输电效率变化

4.7 本章小结

结论与展望

1.全文总结

2.工作展望

参考文献

致 谢

附录 A 攻读学位期间发表的学术论文

附录 B IEEE39 节点系统数据

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摘要

随着电网规模的不断扩大以及社会用电需求的不断提高,网络架构进一步复杂化的趋势已经无法避免,电网安全面临更加严峻的考验。对可能引发电网严重事故的关键环节进行重点监控与保护,能够及时发现电网潜在风险并进行预防控制。因此,运用合理的方法辨识电网关键环节对防御大停电严重事故、提高电网运行安全性具有一定参考意义。本文在学习、借鉴已有研究成果的基础上,利用复杂网络理论、熵理论、能量函数等,从拓扑结构与运行状态两方面进行电网关键节点、关键线路综合辨识。论文主要研究内容如下:  (1)构建改进加权有向电网复杂网络模型,该模型在加权有向电网的基础上,提出功率输送路径、加权功率输送距离和路径输送能力的概念对加权有向电网进行补充改进,模型考虑了电网电气特性和线路安全约束条件,更加贴合电网实际;改进传统统计指标,建立适应于新模型的改进加权有向统计指标,为研究电网复杂网络特性与辨识电网关键环节奠定基础。算例分析表明,该模型能较好反映电网拓扑结构,计算得到的改进加权有向统计指标也比较符合电网实际情况。  (2)提出了基于改进逼近理想解排序法的关键节点辨识方法:首先从电网拓扑结构、节点退出运行的故障后果影响力、节点抗扰动能力出发,构建层次化的关键节点辨识指标体系;其次采用德尔菲法和反熵法从主观、客观两方面确定权重,二次规划法结合主、客观权重得到最优综合权重;最后利用相对熵和引入了动态分辨系数的灰色关联度对传统逼近理想解排序法改进,对节点进行关键度评估及排序,得到关键节点。算例仿真结果表明,所提方法可以有效辨识电网关键节点,多指标评估能够克服单一指标评估的片面性。  (3)考虑线路开断概率与断开后果,基于模糊综合评价法辨识电网关键线路。首先定义受冲击脆弱度指标,从负荷随机波动、其他线路断开对目标线路潮流冲击大小与线路自身抗冲击性能三方面表示线路的开断概率。其次从状态、结构两方面评估线路断开后果:借鉴泰尔熵理论可分解特性,将不同的节点、线路分区考虑,构建加权潮流波动泰尔熵、电压波动泰尔熵指标,结合度数基尼系数和边韧性度,运用层次分析-改进熵权模糊综合评价法得到综合断开后果,与开断概率共同辨识关键线路。算例分析表明,该方法克服了仅考虑线路断开后果辨识方法的不足,能够更加准确辨识关键线路,具有一定的可行性与实用性。

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