本文關(guān)鍵詞：基于相互依存網(wǎng)絡(luò)理論的電力信息—物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)脆弱性研究

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【摘要】：電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢與互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,使得電力系統(tǒng)一次電網(wǎng)愈發(fā)依賴于信息通信系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,信息通信系統(tǒng)已成為電力網(wǎng)的大腦與神經(jīng)系統(tǒng)并與之深度融合而成電力信息-物理系統(tǒng)。一方面,先進(jìn)信息通信技術(shù)的應(yīng)用提高了一次電網(wǎng)的可觀性與可控性；另一方面,信息通信系統(tǒng)的失效有可能透過網(wǎng)問的耦合關(guān)系而波及到物理電網(wǎng),并導(dǎo)致交互傳播的連鎖故障。而近年來發(fā)生的多次事故,直接或間接地印證了信息通信系統(tǒng)故障在停電事故中扮演了推波助瀾的消極作用。因此,對電力通信網(wǎng)的脆弱性及保護(hù)策略進(jìn)行研究并考慮到網(wǎng)間的依存關(guān)系,對電力網(wǎng)和信息通信網(wǎng)進(jìn)行一體化建模、脆弱性分析并提出針對性的保護(hù)措施具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義�；谙嗷ヒ来婢W(wǎng)絡(luò)理論,從結(jié)構(gòu)脆弱性的角度,本文的主要研究工作如下：1)研究了相互依存網(wǎng)絡(luò)理論在電力信息-物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)脆弱性分析中的應(yīng)用。歸納了電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)的建模方法、現(xiàn)有的模型及其結(jié)構(gòu)脆弱性評估算法,分析了子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性、依存邊和網(wǎng)間拓?fù)浠ハ嗨菩詫﹄娏π畔?物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)脆弱性的影響并總結(jié)了現(xiàn)有的保護(hù)策略。2)研究了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性及保護(hù)策略。驗證了實際電力通信網(wǎng)的度分布具有無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),正是這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成了電力通信網(wǎng)在隨機(jī)故障下魯棒性較強(qiáng),而在蓄意攻擊下極其脆弱。提出了3種脆弱節(jié)點(diǎn)保護(hù)策略和4種加邊保護(hù)策略以改善電力通信網(wǎng)的連通脆弱性和網(wǎng)絡(luò)效率脆弱性。仿真結(jié)果證明了高介數(shù)節(jié)點(diǎn)保護(hù)策略和低度數(shù)節(jié)點(diǎn)加邊策略的有效性。3)研究了基于相依網(wǎng)絡(luò)理論的電力信息-物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)脆弱性問題。構(gòu)建了“部分一一對應(yīng)”電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)模型,評估了三個不同區(qū)域、電壓等級的實際電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)脆弱性。與現(xiàn)有研究相比,本文證實了實際電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)故障下并不會發(fā)生一階相移的現(xiàn)象。提出了一種新的拓?fù)浠ハ嗨浦笜?biāo),從網(wǎng)問拓?fù)浠ハ嗨菩缘慕嵌葘ι鲜霈F(xiàn)象進(jìn)行了解釋。最后,研究了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)連通脆弱性評估中的有效性問題,驗證了實際電力信息-物理相依網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)攻擊下的連通脆弱性可由其單側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行近似替代。4)研究了針對信息-物理耦合系統(tǒng)的加邊保護(hù)問題。對比了現(xiàn)有的4種加邊策略對耦合系統(tǒng)的保護(hù)效果,仿真結(jié)果表明：給定所需的加邊數(shù),較之分配給單側(cè)網(wǎng)絡(luò),平均分配給雙側(cè)網(wǎng)絡(luò)可以極大地改善耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)脆弱性。提出了網(wǎng)間節(jié)點(diǎn)度數(shù)差的概念,并以此為基礎(chǔ),提出了低度數(shù)網(wǎng)間節(jié)點(diǎn)度數(shù)差加邊保護(hù)和隨機(jī)網(wǎng)間節(jié)點(diǎn)度數(shù)差加邊保護(hù)兩種新的加邊保護(hù)策略。將上述6種加邊策略應(yīng)用于3種相依網(wǎng)絡(luò)和2個實際電力信息-物理系統(tǒng),仿真結(jié)果表明：本文所提出的加邊策略可以顯著地改善耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)脆弱性。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM73;TN915.853

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本文編號：1278173