【摘要】：隨著信息化和電氣化的高速發(fā)展,電力系統(tǒng)對(duì)于人類的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)越來(lái)越重要。然而由于電網(wǎng)智能化和大范圍互聯(lián),電網(wǎng)的規(guī)模越來(lái)越大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式也越來(lái)越復(fù)雜,變得難以預(yù)測(cè)和控制。電力系統(tǒng)自身具有脆弱性,任何源于單個(gè)元件的小擾動(dòng)就可能引發(fā)連鎖故障,給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)災(zāi)難性的破壞。為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行,需要在巨大的電網(wǎng)中識(shí)別出關(guān)鍵環(huán)節(jié)提前進(jìn)行保護(hù),避免災(zāi)難性停電事故的發(fā)生。本文圍繞基于最大流算法的電力系統(tǒng)脆弱性分析進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面:第一,提出一種改進(jìn)的并行最大流算法。應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)多層次的特點(diǎn),本文針對(duì)已有并行最大流算法的不足之處進(jìn)行改進(jìn),在此基礎(chǔ)上提出PMAXFLOW算法。該算法借鑒貪心策略與最大容量路徑算法的思路,減少迭代次數(shù),減少計(jì)算時(shí)間;運(yùn)用并行的方法提高運(yùn)算效率,并且提出采用map解決并行沖突的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)證明,PMAXFLOW算法無(wú)論是與傳統(tǒng)串行方法還是原并行方法相比,運(yùn)算效率都有極大提高。第二,提出基于改進(jìn)的并行最大流算法對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行脆弱性分析。應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的最大流算法多為傳統(tǒng)方法,本文采用更加適用于大規(guī)模電網(wǎng)的PMAXFLOW算法去分析電力系統(tǒng)的脆弱性。本文模擬不同節(jié)點(diǎn)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)母線測(cè)試系統(tǒng)的連鎖故障發(fā)生過(guò)程,并運(yùn)用最大連通度指標(biāo)和邊損失率指標(biāo)去評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。仿真實(shí)驗(yàn)證明,由PMAXFLOW算法確定的關(guān)鍵路徑比傳統(tǒng)方法要更加準(zhǔn)確。第三,提出一種多場(chǎng)景下電力系統(tǒng)脆弱性分析的方法。本文充分考慮影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的自然和社會(huì)因素,將不同溫度、濕度和日類型下電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)作為一個(gè)場(chǎng)景。先采用k-means聚類算法對(duì)多場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,然后提出多場(chǎng)景下衡量邊重要性的中心性指標(biāo),并運(yùn)用指標(biāo)確定關(guān)鍵路徑。仿真實(shí)驗(yàn)證明,相比于單個(gè)場(chǎng)景,多場(chǎng)景下關(guān)鍵路徑的準(zhǔn)確性有所提高,且更加貼近電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),效果更好。
【圖文】：

刪除某些節(jié)點(diǎn)之后會(huì)查找新的需要處理的節(jié)點(diǎn)，，這些以進(jìn)行并行處理，如圖 3.5(a)中的 v2和 v3，圖 3.6(b可能會(huì)存在同時(shí)對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)推送的情況，因此在實(shí)現(xiàn)決并行沖突的問(wèn)題。驗(yàn)及結(jié)果分析案的設(shè)計(jì)主要驗(yàn)證 PMAXFLOW 算法的執(zhí)行效率。用到電力系統(tǒng)脆弱性評(píng)估的傳統(tǒng)最大流算法 Ford Fulk的原并行最大流算法，以及基于該算法改進(jìn)的 PMAXF算法的執(zhí)行時(shí)間。采用的數(shù)據(jù)集是不同節(jié)點(diǎn)數(shù)的 IEE種算法運(yùn)用到節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同的電力網(wǎng)絡(luò)中，觀察在 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，三種算法求得最大流所耗費(fèi)的時(shí)間。7 表示了在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)目的數(shù)據(jù)集上的使用傳統(tǒng) Ford 法、改進(jìn)后的 PMAXFLOW 算法的執(zhí)行效率。

4.6 電網(wǎng)脆弱性仿真實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)脆弱性分析是指電網(wǎng)在遭受不同故障時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)特性的變化所體現(xiàn)出來(lái)的魯棒性和脆弱性。通過(guò)隨機(jī)或者有針對(duì)性地攻擊電網(wǎng)的相關(guān)元件，觀察電網(wǎng)在故障前后的各種變化，根據(jù)一定的脆弱性指標(biāo)去評(píng)估電網(wǎng)的脆弱性。本文采用故障分析的方法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用上一小節(jié)提出的故障模式和故障分析方法，對(duì)于電力系統(tǒng)進(jìn)行脆弱性分析，同時(shí)也證明提出的并行最大流算法確定的關(guān)鍵路徑的準(zhǔn)確性。4.6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集本文采用 IEEE 母線標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，分析 IEEE-30 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、IEEE-57 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、IEEE-118 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、IEEE-300 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)在面對(duì)攻擊或者故障時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的脆弱性。首先將各電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)抽象成對(duì)應(yīng)的有向網(wǎng)絡(luò)圖，然后將多源點(diǎn)多匯點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)并且轉(zhuǎn)化為單源點(diǎn)單匯點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，生成的流網(wǎng)絡(luò)圖如圖4.3，圖 4.4，圖 4.5 所示。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP301.6;TM71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2597148