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基于电力系统复杂网络特征下线路脆弱性风险的研究

作者: 发布时间:2020-01-04 15:47:31 阅读: 68 次

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基于电力系统复杂网络特征下线路脆弱性风险的研究

 

摘要:随着电力系统的不断发展,复杂网络特征值展示的尤为明显,这其中还设计到很多脆弱性风险,不利于电力系统的稳定运行。本文根据以往对电力系统的分析,对电力系统复杂网络特征概述进行明确,为后续电力系统线路脆弱性分析奠定基础,并根据具体模型建设,将电力系统复杂网络特征下的线路脆弱性风险类型突显出来,希望可以对相关工作起到一定的帮助作用。

关键词:电力系统;网络特征;脆弱性风险

 

前言:在现代电力系统运行过程中,网络系统具有很强的复杂性特点,很容易出现联锁故障,从而出现大面积停电事故,如系统失步、过负荷运行等等,这些异常情况的出现并不是单一原因所导致的。站在复杂的网络理论角度来说,元件的脆弱性主要是由于网络传输效率改变所引起的。一般的电力系统都会以供电负荷大小来实现电网传输效率的全面量化,避免更多风险的出现。

1.电力系统复杂网络特征概述

通常情况下,风险表达评估的是电力系统损害的可能性,属于一个样本集合,通过将一定的规则作为分类标准,根据上述信息逐一分析各个分类的风险概率参数。分析完成后,将所获取的风险水平分析结果作为评估电力系统损害可能性的参照依据。与传统直接分析样本个体风险水平模式相比,这种方法所获得的风险分析结果更具代表性,可较为准确地代表电力系统损害的可能性水平。

在电力系统复杂网络的衡量工作中,需要通过节点度、平均路径长度以及节点边介数等测度的评估分析,判断电力复杂网络的特征。上述测度所代表的涵义各不相同,因此,当确定测度参数数值时,可根据其实际数值合理描述电力系统复杂网络的基本特征。其中,节点度值与其重要性呈正相关关系,而节点度则主要用于电力系统网络结构局部特征的评估分析。此外,功率分布复杂网络类型较多,电力系统复杂网络作为其中一种较为常见的类型,其独有特征以功率分布为主。在电力系统复杂网络运行过程中,准稳态功率分布因子、供需平衡均为电力系统复杂网络特征的关键影响因素。从拓扑结构层面来看,功率分布参数不仅可作为反映电力系统有功潮流分布特征的依据,同时也可用于电力系统不同节点间拓扑连接关系的评估分析。

2.线路脆弱性风险的建模分析

    现阶段,伴随着供电规模的不断扩大,我国电力系统在日常运营过程中呈现了明显的复杂性特点,由多种因素引发的停电事故屡出不穷,对供电的持续性和安全性构成了严重威胁。笔者通过对停电的诱发因素进行总结发现,绝大多数的停电事故时有系统超负荷运转、电压异常等因素导致的。有学者基于风险理论的引导下,电力系统故障的发生概率进行了推算和演化,结果显示,电力系统故障发生的根本原因在于线路的脆弱性,一旦电力系统出现故障,会给日常生产和生活带来严重的不良影响。因此,探析电力系统复杂网络特征下线路脆弱性风险,具有必要性。具体流程为:根据连续属性离散化后获得的决策表,选用概率统计法获取同样含有连续属性离散化结果的概率分布状况。上述结果可作为不同区间内评估连续属性分布状况的参照依据。上述资料获取完成后,可建立决策树及精细化决策表,并利用上述信息获得电力系统线路脆弱性风险的决策分析工具。通过建模分析可知,不同聚类层次的电力线路在脆弱性方面具有显著差异,不同层次线路的风险水平与系统线路的风险水平之间具有十分密切的联系,且呈现明显的正相关关系。

3.线路脆弱性风险的特点

电网结构脆弱性评价是一种评价电网结构的指标,通过评价电网的结构脆弱性及寻找薄弱环节,以预防事故的发生。其中,最为核心和重要的研究方向是利用复杂网络理论进行电网结构脆弱性判别、预测连锁故障发生可能性。 要降低电网的结构脆弱性,就要采取一定的措施使网络更加均匀,则是要想办法使网络电气介数的基尼系数减小。在以往分析电力系统安全网络的过程中,通常基于系统的层面对电力系统网络的运行机制进行演化,这种方法由于不能够适用于电网发展壮大的需求,已经逐渐被淘汰。基于电力系统复杂网络特征理论的引导下,认为电力系统元件的脆弱性是导致电网传输速率改变的主要诱导机制。在评估电网运行速率的过程中,通常将供电负荷作为量化评价电网运输速率的指标,在评估电力系统线路脆弱性的过程中,通常将失负荷率作为主要评估指标,在此过程中,通常将电力系统元件故障作为失负荷率的主导因素。结合电力系统功率的分布特点进行审视发现,将电力系统复杂网络特征作为评估线路脆弱性的主要风险,具有较强的科学性,有助于实现对线路脆弱性的科学调节与控制,对增强电力系统运行的安全性大有裨益[1]

通过建模分析,能够实现对电力系统线路基于离散状态下风险的获取。笔者通过深入分析可知,线路的脆弱性风险具有明显的层次性特征,通过对线路脆弱性风险值进行归一处理,可以发现,离散化线路风险的归一化均值均<0.05,证明离散化分区的线路脆弱性风险不高。电力系统的脆弱性实际上是指受到外部威胁的若干线路,导致电力系统脆弱性的主要原因在于电力线路存在一定的经济价值,容易受到威胁。现阶段,电力部门已经将加强对电力线路脆弱性的风险识别置于电力系统安全运行的核心位置,通过将资产保护作为线路脆弱性识别的核心,能够实现对危险点的精准识别,科学评估电力线路的脆弱性风险,基于物理层面和应用层面对电力线路的脆弱性进行分层次评估,也可以实现对资产安全和威胁严重程度的了解与反馈。以往在对电力线路脆弱性进行识别的过程中,主要以人工形式为主,近几年,在识别线路脆弱性风险的过程中,已经充分克服上述模式的弊端,将评估项目进行有机整合,采用扫描工具对风险进行识别,将其上呈至评估组织,并结合相应的赋值原则,实现对线路脆弱性风险的判断[2]

本研究结果显示,电力系统元件越脆弱,电力线路发生脆弱性风险的几率越高,这也证明电力系统网络存在一定程度上的薄弱环节,在分析脆弱性风险的过程中,应实现动态风险分析和静态风险分析的有机结合,以实现对脆弱源的了解,实现对电网薄弱环节的了解与反馈。通过这种形式,能够实现对因线路脆弱诱发的停电事故,有助于提升供电的持续性,为电力系统网络的持续运行提供保障。同时,通过对电力线路的脆弱性风险进行综合评估,也有助于防控各种电力故障的发生,降低外部因素对电力系统构成的威胁[3]

结论:综上所述,站在综合电力系统复杂网络特征角度来说,电力系统的线路脆弱性风险评估显得尤为重要。电力系统本身就是一个复杂的网络系统,各个节点个各条线路之间存在很大联系,而且线路自身的网络特征能够直接对线路的脆弱性产生影响。另外,电力系统的复杂网络特征分布可以将决策规则中的产异性和密集性展示出来,为后续工作开展提供便利条件。

参考文献:

[1]苏慧玲,李扬.基于电力系统复杂网络特征的线路脆弱性风险分析[J].电力自动化设备,2014,34(02):101-107.

[2]史进. 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[D].华中科技大学,2008.