本文關(guān)鍵詞：電網(wǎng)的彈性建模與評估

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【摘要】：現(xiàn)代社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都依賴于基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng),包括電力、供水、天然氣與石油、通信等。在這些系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)尤為重要,因?yàn)樵S多其它基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)都需要電力來保證它們的運(yùn)行與管理。然而,目前電網(wǎng)面臨自然災(zāi)害、元件老化、需求增加等因素的影響,增加了電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。對于影響電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)源,有些是不可控的,導(dǎo)致了電網(wǎng)事故的不可避免性。為了更好的保護(hù)電網(wǎng),最近提出的彈性概念與研究方法可以用于電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)管理之中,彈性研究承認(rèn)了系統(tǒng)故障的不可避免性,強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)抵制各種危害、承受初始故障后果以及快速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的能力�；趶椥缘母拍�,電網(wǎng)故障響應(yīng)可分為三個(gè)過程:故障前預(yù)防災(zāi)害過程、故障后的脆弱性過程和恢復(fù)過程。對這三個(gè)過程分別進(jìn)行建模,可得到系統(tǒng)危害源模型及元件故障概率模型,系統(tǒng)脆弱性模型以及系統(tǒng)恢復(fù)過程模型,綜合這些模型可以評估電網(wǎng)的彈性。本文將重點(diǎn)對電網(wǎng)彈性模型中的脆弱性模型與恢復(fù)過程模型進(jìn)行研究。電網(wǎng)的脆弱性過程一般采用直流潮流模型(direct current power flow model,DCPFM)進(jìn)行計(jì)算,但是該模型具有較高的計(jì)算復(fù)雜度。因此,本文試圖簡化脆弱性的計(jì)算過程,研究電網(wǎng)脆弱性的簡化模型,以產(chǎn)生與實(shí)際電網(wǎng)脆弱性近似或等價(jià)的結(jié)果�；诖�,本文挑選了文獻(xiàn)中廣泛運(yùn)用的兩類電網(wǎng)脆弱性模型:純拓?fù)淠Ｐ?purely topological model)和基于介數(shù)的虛擬流模型(betweenness based model),研究它們產(chǎn)生的脆弱性結(jié)果與DCPFM結(jié)果的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在蓄意攻擊下,采用拓?fù)渲笜?biāo)衡量時(shí),兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型需要相同的條件產(chǎn)生與直流潮流模型相同的結(jié)果;在基于流的指標(biāo)衡量下,純拓?fù)淠Ｐ退钘l件則比基于介數(shù)的虛擬流模型的寬松。兩種指標(biāo)下,都需要攻擊強(qiáng)度至少達(dá)到0.147或電網(wǎng)邊容量系數(shù)大于1.76,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型才能產(chǎn)生與直流潮流模型相同的脆弱性結(jié)果。對于電網(wǎng)的恢復(fù)過程模型,通常需要考慮修復(fù)資源與元件恢復(fù)次序兩個(gè)主要要素。然而,文獻(xiàn)中存在的研究大多沒有考慮恢復(fù)資源的時(shí)變特征,同時(shí)對于元件恢復(fù)次序的問題通常是基于規(guī)則的建�；蚴腔谠迯�(fù)時(shí)間均相同假設(shè)下的優(yōu)化。當(dāng)考慮恢復(fù)資源時(shí)變性以及元件修復(fù)時(shí)間差異性時(shí),文獻(xiàn)中存在的方法不再適用�；诖�,本文提出了基于電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的改進(jìn)遺傳算法,并研究了基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的元件修復(fù)策略,與基于直流潮流模型的元件修復(fù)策略(power supply optimized strategy PSOS)以及隨機(jī)修復(fù)策略進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)在資源有限的條件下,基于拓?fù)涞男迯?fù)策略修復(fù)效果雖比PSOS策略差,卻可以將隨機(jī)修復(fù)策略的效果提高39-46%。將基于拓?fù)涞男迯?fù)策略結(jié)果應(yīng)用于PSOS進(jìn)行優(yōu)化(改進(jìn)的PSOS),有效提高了PSOS的修復(fù)效果。最后,建立電網(wǎng)隨機(jī)故障模型并描述針對電網(wǎng)故障響應(yīng)三個(gè)階段的優(yōu)化措施,包括故障預(yù)防階段降低元件故障概率,提高電網(wǎng)邊容量參數(shù)減小脆弱性階段級聯(lián)故障規(guī)模和對故障恢復(fù)階段應(yīng)用優(yōu)化的修復(fù)策略。以IEEE 300電網(wǎng)為例,評估應(yīng)用不同優(yōu)化措施的電網(wǎng)案例在隨機(jī)故障下一年內(nèi)的平均彈性值,并分析這些策略的彈性改進(jìn)效果。結(jié)果顯示,對于故障元件相對較少的隨機(jī)故障,提高電網(wǎng)邊容量的措施相比另外兩種措施可以更好地提高電網(wǎng)彈性,而若故障規(guī)模擴(kuò)大且修復(fù)資源有限,應(yīng)用優(yōu)化的修復(fù)策略比另外兩種措施效果更好。
【關(guān)鍵詞】：電網(wǎng) 彈性 脆弱性模型 恢復(fù)過程模型
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM727
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究綜述12-17
• 1.4 研究內(nèi)容17-19
• 2 電網(wǎng)彈性評估方法19-23
• 2.1 電網(wǎng)彈性定義及量化標(biāo)準(zhǔn)19-20
• 2.2 電網(wǎng)彈性分析框架20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 3 電網(wǎng)脆弱性模型的建立與分析23-34
• 3.1 電網(wǎng)脆弱性模型與脆弱性指標(biāo)23-25
• 3.2 電網(wǎng)蓄意攻擊模型25-26
• 3.3 案例分析26-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 電網(wǎng)恢復(fù)過程的模型建立與分析34-45
• 4.1 建立電網(wǎng)恢復(fù)過程模型34-35
• 4.2 電網(wǎng)恢復(fù)過程要素分析35-39
• 4.3 案例分析39-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 5 電網(wǎng)彈性評估45-50
• 5.1 故障情形建模45
• 5.2 電網(wǎng)優(yōu)化措施45-46
• 5.3 案例分析46-49
• 5.4 本章小結(jié)49-50
• 6 總結(jié)與展望50-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-61
• 附錄1攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 附錄2攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目62

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本文編號：692768