龍奕蓉

摘 要： 本文介紹了借助于復雜網絡理論的電力研究，以及列舉了近幾年的研究進展，并做出未來的研究展望。

關鍵詞： 復雜網絡;圖論;電力研究

現(xiàn)代經濟社會中各行各業(yè)的良好運轉都離不開可靠、安全、高效、綠色的電力供應。隨著世界各地電網的覆蓋率的增加，電網的研究更為迫切。復雜網絡基于圖論，作為一種數據形式，且作為一種分析手段，對電網的分析既有需求性，又有適用性。

1 電網拓撲模型

電網拓撲模型由點和邊組成，前者是發(fā)電站、變壓器和變電站的抽象，后者是輸電線路的抽象。文獻[1]等研究揭示了電網的小世界特性。早期研究如文獻[2]都把電網映射于無向無權的模型，忽略了如線路阻抗、電氣耦合特性等電力性質。文獻[3-5]等構造了基于線路電抗和線路容量相關的有權網絡拓撲模型，改進模型貼近電氣網絡的性質，突出了潮流重分配以及重要環(huán)節(jié)的辨識。文獻[3]提出基于效用風險熵綜合評判的電網節(jié)點脆弱性評估方法。文獻[4]對有功網絡和無功網絡進行分解建模。文獻[5]提出計及線路負載率的加權潮流轉移熵指標。

2 電網脆弱性

2.1 重要度評估

電網中存在少數環(huán)節(jié)對電網的穩(wěn)定起到重要作用。重要度的評判可如文獻[2]采用最短路徑長度等傳統(tǒng)特性指標表征脆弱環(huán)節(jié)。而文獻[3]將電氣特性加以強調，與傳統(tǒng)統(tǒng)計指標深度結合。復雜網絡電氣脆弱環(huán)節(jié)指標有加權介數和電氣介數。加權介數模擬潮流沿電抗最小的路徑傳播，忽略了其他相鄰路徑的影響;電氣介數考慮了相鄰線路的潮流分配與容量限制，更加符合電網運行規(guī)律。

2.2 脆弱性評估

網絡結構脆弱性指標常見有失負荷度、網絡效能[5]和最大連通子圖。文獻[5]等綜合靜態(tài)風險指標考慮了運行狀況的變化的后果，綜合考慮到狀態(tài)脆弱性和結構脆弱性，使用設備健康指數建立脆弱性模型分析電網的脆弱性。文獻[6]把電網結構脆弱性和狀態(tài)脆弱性結合，提出了結合狀態(tài)變量強度和成分結構特征的新評價思想。文獻[7]針對復雜無向網絡的連通性問題并給出了一種新的連通子圖高效判定算法。

3 電網連鎖故障

動態(tài)脆弱性研究模型中，潮流機制一般采用直流潮流模型。假設每對相鄰節(jié)點的電壓相角之差很小;每條邊的線路電阻與對地電納忽略不計，網絡為純電抗網絡;相鄰節(jié)點電壓相位差很小，網絡中各節(jié)點電壓標幺值為1。

故障后潮流的負荷重分配機制也是一個研究要點。源于自組織理論的OPA模型研究綜合分析了電網級聯(lián)失效故障前的電網負載增加以及電力系統(tǒng)故障的初始發(fā)生與級聯(lián)失效的擴大，前者被定義為慢速動態(tài)過程，后者被定義為快速動態(tài)過程，模型模擬慢速動態(tài)與快速動態(tài)過程二者循環(huán)交替，以對電力系統(tǒng)網絡長時間的負載升級以及短時間的運行過程融合。文獻[8]改進了OPA模型，考慮了通過建設電網輸電線路來進行線路的升級。

4 未來的挑戰(zhàn)

分布式電源受到客觀環(huán)境的影響，輸出功率具不確定性，危害了電網的可靠性。文獻[9]針對分布式電源接入復雜電網的容量配置問題，提出節(jié)點供電效率指標，用于判斷接入分布式電源的容量和節(jié)點數量對電網系統(tǒng)發(fā)生級聯(lián)失效風險的影響。信息化電網的背景下，傳統(tǒng)物理電網的安全得到虛擬信息網絡的威脅，對網絡薄弱環(huán)節(jié)的預測以及保護成為首要問題。文獻[10]借鑒風險指標對信息網絡和電力網絡進行了良好的對接分析，研究了信息電力二元網絡連鎖故障機理。

5 結論

復雜網絡是一個優(yōu)秀的電力網絡分析工具，為了更好地深入研究電力系統(tǒng)，應該將其與復雜網絡理論的結合更加深化與拓寬。隨著復雜網絡的概念的普及以及科技發(fā)展的水平的提高，復雜網絡理論將與更多的學科結合，在各行各業(yè)熠熠生輝。

參考文獻：

[1]孟仲偉，魯宗相，宋靖雁.中美電網的小世界拓撲模型比較分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28（15）.

[2]丁明，韓平平.小世界電網的連鎖故障傳播機理分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（18）：6-10.

[3]丁明，過羿，張晶晶，等.基于效用風險熵權模糊綜合評判的復雜電網節(jié)點脆弱性評估[J].電工技術學報，2015，030（003）：214-223.

[4]魏震波，劉俊勇，李俊.基于PQ網分解的有向加權拓撲模型下的電網脆弱性分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，（24）：29-32+39.

[5]徐巖，雷小雙，秦彬.基于綜合重要度的電網關鍵線路辨識方法[J].電力建設，2019，040（007）：85-90.

[6]魏震波，劉俊勇，朱國俊.基于電網狀態(tài)與結構的綜合脆弱評估模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（8）：11-14.

[7]王卓，秦博東，徐雍.復雜無向網絡連通性的一種高效判定算法[J].自動化學報，1-8.

[8]張煜成.基于改進大停電事故模型的電力系統(tǒng)自組織臨界性分析[D].2015.

[9]鄧春蘭，過羿，肖遙.基于復雜網絡理論的分布式電源接入位置研究[J].山東電力技術，2018（5）.

[10]韓麗芳，胡博文，楊軍.基于攻擊預測的電力CPS安全風險評估[J].中國電力，2019，52（01）：54-62.