復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模中的應(yīng)用研究

國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司 李曉光

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模中的應(yīng)用研究

國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司 李曉光

電力系統(tǒng)在實際運行過程中具有一定脆弱性，該性質(zhì)主要表現(xiàn)在電力系統(tǒng)出現(xiàn)連鎖性故障的時候。傳統(tǒng)解決方法無法對于該類故障進行合理的解釋，伴隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論不斷深入性研究分析，為這種故障分析提供了新的途徑。本文就對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模中的應(yīng)用進行研究分析，希望能夠?qū)﹄娋W(wǎng)脆弱性及連鎖故障模型有著深入性了解，推動電力系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論；電力網(wǎng)絡(luò)建模

1 前言

在對于電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)大規(guī)模停電故障分析之后發(fā)現(xiàn)，停電故障剛開始都是由于局部性故障所引發(fā)的，整個故障發(fā)生過程中具有系列性及 隨機性，充分心顯示出電力系統(tǒng)在實際運行過程中所具有的脆弱性。傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)建模是以確定性理論與還原理論作為前提，進而對于電力系統(tǒng)進行仿真性研究分析，這種分析模式難以對于電力系統(tǒng)大規(guī)模停電故障進行研究。伴隨著對于電力系統(tǒng)不斷深入性研究，人們也開始逐漸應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對電力系統(tǒng)故障進行分析研究。

2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論概念

2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)概念

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在研究過程中主要是對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)果內(nèi)所具有的參數(shù)進行分析研究，主要包含的參數(shù)有五個，分別是平均路徑長度、節(jié)點度及度分布、聚類系數(shù)、節(jié)點介數(shù)與邊介數(shù)。其中平均路徑長度主要指的是兩個節(jié)點之間所具有的平均距離；節(jié)點度與度分布主要表示臨近兩個節(jié)點所具有的數(shù)量；聚類系數(shù)主要表示兩個節(jié)點之間所具有的親密水平；節(jié)點介數(shù)主要表示節(jié)點之間所具有的最短距離；邊介數(shù)主要表示節(jié)點最短距離內(nèi)邊出現(xiàn)的頻率[1]。

2.2 小世界特點與無標(biāo)度特點

2．2．1 小世界特點

小世界特點主要表示網(wǎng)絡(luò)所具有的聚類系數(shù)與平均距離特征。小世界網(wǎng)絡(luò)是存在于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)與隨機網(wǎng)絡(luò)之間的一種網(wǎng)絡(luò)類別，所具有的特點主要是通過概率與遠(yuǎn)程連接所產(chǎn)生。與規(guī)則網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點數(shù)量與邊數(shù)量相同而言，小世界內(nèi)所具有的節(jié)點平均距離要更小，因此在對于小世界進行攻擊的時候，主要都是通過快速遠(yuǎn)程傳播的形成進行攻擊。

2．2．2 無標(biāo)度特點

無標(biāo)度特點主要表示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所具有的中度分布及變化特點，要是從統(tǒng)計學(xué)角度分析，需要遵循冪指數(shù)在方式，并沒有一個顯著的特征標(biāo)準(zhǔn)，要是從雙對數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)進行分析研究，無標(biāo)度特點與直線基本相同。

3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模的應(yīng)用

3.1 研究目標(biāo)

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模中應(yīng)用，主要目標(biāo)就是希望能夠?qū)τ陔娋W(wǎng)在實際運行過程中所出現(xiàn)的大規(guī)模停電進行合理解釋，了解大規(guī)模停電的原因，同時對于電網(wǎng)結(jié)果脆弱性進行分析研究，找到電網(wǎng)所具有的薄弱環(huán)節(jié)，降低停電事故發(fā)生的可能性[2]。

3.2 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電網(wǎng)建模研究

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在剛開始應(yīng)用電網(wǎng)建模研究過程中，最常見的建模為無向無權(quán)拓?fù)淠Ｐ?，也就是將母線抽象化的編程電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的一個點，同時將電網(wǎng)內(nèi)的各各支路與變壓器都看成邊，在這個基礎(chǔ)上所形成的結(jié)論對于電網(wǎng)進行發(fā)展建設(shè)具有一定指導(dǎo)性作用。但是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電網(wǎng)建模研究中，不能夠?qū)τ陔娋W(wǎng)實際運行過程中的定量進行計算及分析，主要原因是由于電力網(wǎng)絡(luò)在建模過程中，對于電網(wǎng)所具有物理關(guān)聯(lián)較為忽視。所以，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在應(yīng)用到電力網(wǎng)絡(luò)建模中，應(yīng)該提高對于電力網(wǎng)絡(luò)建模物理特征關(guān)注程度，通過加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模擬真實電網(wǎng)情況[3]。加權(quán)網(wǎng)絡(luò)建模過程中，最為關(guān)鍵的就是賦予支路權(quán)利，最常見的賦予支路權(quán)利的方法有兩種：

3．2．1 支路阻抗作為邊的權(quán)重

這種賦予權(quán)利形式主要作用是對于節(jié)點之間的電氣進行分析研究。根據(jù)研究人員的研究成果，在電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ蛢?nèi)添加線路電抗值，這樣能夠有效對于電機與負(fù)荷之間最短距離進行計算，同時還能夠與電抗和進行比較，對于搜索結(jié)果途徑進行有效改變，保證搜索途徑為最短途徑。

3．2．2 結(jié)合發(fā)電機出力和潮流狀態(tài)作為邊的權(quán)重

這種賦予權(quán)利形式主要分析支路在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所具有的作用及效率。根據(jù)研究人員研究成果，結(jié)合發(fā)電機處理好潮流狀態(tài)作為邊的權(quán)重過程中，所需要考慮到的因素較多，例如支路潮流與容量極限比值、節(jié)點所對應(yīng)的支路權(quán)重和等等。

需要特別聲明的是，這兩種權(quán)重處理形式在實際應(yīng)用過程中并不相互矛盾?？蒲腥藛T對最短路徑進行分析研究過程中，就將支路阻抗看成是權(quán)重，進而對于電網(wǎng)輸電質(zhì)量及效率進行評價[4]。

3.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模內(nèi)需要考慮到的問題

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模內(nèi)應(yīng)用，需要對于電力網(wǎng)絡(luò)情況進行整體性分析研究，所考慮的問題主要可以劃分為三種，首先就是對于潮流方向進行考慮，主要就是保證復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在對于電力網(wǎng)絡(luò)建模應(yīng)用過程中，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論所研究的方向與電力網(wǎng)絡(luò)潮流方向相同，進而保證復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對于電力網(wǎng)絡(luò)建模方向上面的正確性；其次就是對于節(jié)點類別及權(quán)重進行考慮，電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所包含的節(jié)點數(shù)量較多，并且節(jié)點所具有的類別存在一定差異，這樣在權(quán)重的時候所選擇的形式也就存在一定差異，對于節(jié)點類型和權(quán)重進行考慮，主要目的就是保證電力網(wǎng)絡(luò)建模的科學(xué)合理；最后就是分析阻抗參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)之間所具有的關(guān)聯(lián)，并且了解到阻抗參數(shù)和電網(wǎng)之間的影響，保證電力網(wǎng)絡(luò)建模的時候能夠給予合理性結(jié)合。

與此同時，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)建模中應(yīng)用，還會受到圖論數(shù)學(xué)工具的影響，電力網(wǎng)絡(luò)主線與支路在合并的時候，對于電力網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)成會造成一定影響，所以還需要對于主線及并聯(lián)合并問題進行考慮，進而保證所創(chuàng)建的模型能夠真正反映出電力網(wǎng)絡(luò)的實際情況[5]。

4 結(jié)論

簡而言之，伴隨著對大規(guī)模停電事故不斷深入性研究分析，怎樣通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對于電力系統(tǒng)進行完善，降低電力系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)大規(guī)模停電的可能性，已經(jīng)成為電力網(wǎng)絡(luò)建模過程中首先需要解決的問題。電力網(wǎng)絡(luò)建模是電力傳輸領(lǐng)域內(nèi)的重點內(nèi)容，具有一定研究價值，不僅僅能夠?qū)τ诜婪峨娏ο到y(tǒng)停電事故的發(fā)生，同時還能夠為電網(wǎng)今后發(fā)展提供一一定依據(jù)。

[1]魏震波,茍競．復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電網(wǎng)分析中的應(yīng)用與探討[J]．電網(wǎng)技術(shù),2015,01:279-287．

[2]梁穎,方瑞明,盧小芬,魯順．基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力系統(tǒng)脆弱線路辨識研究現(xiàn)狀[J]．電力系統(tǒng)保護與控制,2012,20:151-155．

[3]戴婷婷,劉俊勇,魏震波,陳燁．基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力系統(tǒng)脆弱性分析[J]．現(xiàn)代電力,2010,01:56-60．

[4]王蕓波,劉太學(xué)．復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制中的應(yīng)用[J]．云南電力技術(shù),2010,03:21-23．

[5]冀星沛,王波,劉滌塵,趙婷．相依網(wǎng)絡(luò)理論及其在電力信息–物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)脆弱性分析中的應(yīng)用綜述[J/OL]．中國電機工程學(xué)報,2016(17)．