复杂系统理论在电力系统中的应用研究展望

国内外电网在过去十多年来曾发生多次由连锁故障导致的大停电事故,引起人们对电网安全的高度重视,促使人们深入研究连锁故障传播机理。近年来,关于复杂系统理论,特别是复杂网络理论的研究取得了重要进展。应用复杂系统理论为分析和研究大停电和连锁故障传播机理提供了一种新的视角,有助于从整体上掌握电力网络的复杂性,并讨论相应的动力学特性。主要从复杂网络、自组织临界性以及电网与通信网络的耦合关系这3个方面对近年来电力系统连锁故障建模以及电网脆弱性分析方面的研究进行综述,并展望相关重要研究课题与方向。     

复杂网络理论在电力系统中的运用与研究

自从小世界效应和无标度特性发现以来,复杂网络的研究在过去几年得到了迅速发展,其中复杂网络在电力系统中的运用也成为当前许多学者的研究焦点。文章对复杂网络理论与电力网络的共性进行了较为详细的叙述,指出了复杂网络在电力系统中运用的结合点。介绍了与两者共性有关的复杂网络理论的特征参数。同时在电力系统大停电模型、临界自组织状态、电力系统线路脆弱性评估以及小世界模型四个方面详细综述了目前复杂网络在电力系统中的运用及进展。最后对复杂网络在电力系统研究中存在的问题和未来发展的趋势进行了总结和展望。     

自组织理论及其在电力系统中的应用

近年来,世界范围内灾难性事故时有发生,其直接后果之一是导致电网大面积停电事件.为揭示电网灾难性事故形成及演化机理,从研究复杂系统自组织现象和规律的自组织理论出发,对耗散结构理论、协同学理论、突变论、超循环理论、分形理论和混沌理论进行了简单介绍.并对现有电网灾难性事故研究进行阐述,指出了其中需要进一步解决的问题.     

复杂网络理论及其在电力系统中的应用研究综述

因连锁故障引发的大电网停电事故凸显了大型电力系统的脆弱性。传统方法难以有效解释类似事故的发生机制,复杂网络理论研究的不断深入和广泛应用为此提供了新的理论工具。首先简介了复杂网络理论及其基本概念,其次探讨了用以解释电网连锁故障发生机制和结构脆弱性的理论基础,并详细阐述了复杂网络理论在电力系统拓扑结构建模、连锁故障模型研究、电网脆弱性分析以及电网关键支路和节点识别等方面的研究进展和应用情况,最后对未来的研究方向做出了展望。     

复杂网络理论在电网安全稳定控制中的应用

介绍了复杂网络理论研究的基本步骤和主要内容,对其在电力系统中的应用现状进行了综述,对复杂网络在电力系统中的研究前景进行了展望。     

基于复杂网络的电力系统鲁棒性分析

随着电力系统在现代社会发展中的地位不断提高,其面临的各种危险也越来越引起人们的高度关注.为探究电力系统鲁棒性,建立了考虑电力系统实际运行机理的网络化模型.基于复杂网络理论,按照方法论原则,提出了一种鲁棒性分析方法.分别从结构和功能上给出了电力系统的鲁棒性分析指标,并模拟了电力系统三种故障情形.运用IEEE30测试网络,...     

无线传感器网络在电力系统中的应用

电力系统对解决恶劣环境下的信息监测问题有着十分迫切的需求,而现有传统的监测系统非常依赖于基础设施,其人力物力的成本高,且在恶劣环境中故障率高。文中提出了基于无线传感器网络的电力行业监测系统,具有无线通讯、自组织、节点冗余的特性,可解决上述问题。阐述了该系统的硬件选择,软件平台和数据处理方法。     

电力系统大停电的自组织临界现象

应用复杂系统理论,通过分析美国电网大停电事故的部分数据,深入探讨了电力系统大停电规模与频率之间的幂律关系以及大停电规模分布的分形分维特征,提出了大停电现象可以用自组织临界性的概念来加以解释的观点.结合Hurst指数,进一步说明了存在着对电力系统大停电进行预测的可能.     

DECNET网络在电力系统中的应用

动态分析了以太网的发展里程,阐述了以太网的优点,并结合长春地区电网的实际,论述了如何建网,建网故障分析及该网在电力系统中的深远意义。     

沙堆模型的原理及其在电力系统中的应用

电力系统大停电具有自组织临界特性,电力系统过载或过负荷同样具有基于自组织临界理论中的协同学原理所揭示的规律。提出了一种能够形象地说明协同学原理的沙堆模型,设计出了沙堆模型的程序流程图,编写出了沙堆模型程序,并且设定了沙堆模型算例。通过总结不同算例的计算结果,分析了沙粒的分布特性。计算结果表明沙堆模型能够很好地模拟协同学原理所揭示的规律,为今后进一步利用沙堆模型,研究其在电力系统中的应用提供理论基础。     

电力系统不是自组织临界性系统

从自组织临界性理论的提出以及存在的问题出发,从电力系统的运行状态、所承受的扰动、仿真模型等方面全面阐述了电力系统连锁故障不是一种自组织临界性现象。自组织临界性理论只是一种统计学理论,这种统计学理论不能全面解释电力系统灾变的发生机制。要深入分析电力系统灾变的发生机制,必须研究复杂系统的动力学演化理论。     

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。     

电网停电事故的自组织临界性及其极值分析

对复杂电力系统灾变以及电网发生连锁性大停电事故机理的研究表明,自组织临界性是电网停电事故的特征。极值理论主要以极值为研究对象,传统上被用来预测海啸、地震、洪水等自然灾害。文中将极值理论应用于电网停电事故的自组织临界性的研究中,在电网停电事故的标度一频度幂律分布特征下,证明了停电事故发生规模的极值分布为极限收敛于Ⅰ型渐近分布。利用计算公式以东北及西北电网的停电事故为例,进行了初步的计算分析。     

电力通信监控系统在汕头电力通信网中的应用与发展

回顾汕头电力通信网的发展历程,指出建设电力通信监控系统是提高通信设备运行率、实现集中维护及通信站无人值守、提高电力通信网管理水平的有效方法,并介绍该系统的组成、主要功能、特点以及在汕头电力通信网的应用情况.     

电力系统自组织临界特性分析与仿真模型

电力系统自组织临界性的研究尚处于初级阶段,其概念并不十分清晰,需要进一步研究,其还没有公认的可以作为研究电力系统自组织临界性的标准模型出现。针对这种情况,首先重新对比了沙堆模型与电力系统,对电力系统的自组织临界现象给出了新的分析和解释;建立了一个用于仿真电力系统自组织临界性的模型;最后利用这个模型对我国的一个实际电网进行了仿真计算,得到了表征电力系统自组织临界性的幂律特性曲线,同时分析了决定电网自组织临界性的参数。     

外部风险源作用下电力系统自组织临界性分析

为了明晰电力系统大停电的内部风险源和外部风险源,讨论了全球变暖、地质灾害等外部风险源对电力系统发、输、配等环节稳定性的危害.通过对北美电网停电数据、地震灾害电网损坏数据的统计,得出全球变暖等外部风险源引发故障集中爆发是导致大停电事故的首要原因.分析了配电网故障数据,结果表明在强降水等极端事故下,配电网故障集中爆发是大停电损失负荷具有自组织临界性的重要原因.     

基于元胞自动机的电力系统自组织临界特性仿真模型

将元胞自动机理论应用到电力系统大停电机理研究中,提出并建立了用元胞自动机来模拟电网故障演化的电网故障元胞自动机模型,定义了电网故障元胞自动机模型中元胞、元胞空间、规则和邻居等的构成方法。利用电网故障元胞自动机模型,仿真研究了电网故障的传播演化过程,并对电网故障的自组织临界性（SOC）进行了验证。     

张家界电网故障的统计分布特性及其机理分析

从张家界配电网运行记录中提取了日故障记录,对故障时序的分析表明其有明显的长程相关性和幂律分布特性,具有自组织临界性.由于电网跨越辽阔区域,天气因素对电网故障具有重要作用.对故障原因的分析表明,大气系统中降水现象的自组织临界性是电网故障自组织临界性的决定因素.