基于复杂网络的加权有向的拓扑模型的电力系统脆弱性评估外文翻译程序.docx

东北大学本科毕业设计外文文献翻译学院：信息科学与工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：东北大学本科毕业设计外文文献原文学院：信息科学与工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：基于复杂网络的加权有向的拓扑模型的电力系统脆弱性评估摘要本文是基于复杂网络的加权有向拓扑模型的电力系统脆弱性分析。提出了基于P-Q网络分解的有向加权拓扑模型。首先，电力网络的拓扑模型被分解为有功网络和无功网络。然后线路的方向和权重是通过电力网络的操作状态和物理特性分别计算给出的。最后结合复杂网络理论，分析电力系统的脆弱性。结果给出IEEE14母线系统的例子，结果显示我们提出的模型对于电力网络的操作性和物理特性都有较好的反应。和其他脆弱性和敏感性分析方法比较，本方法能够更有效的识别出网络中的脆弱的部分。与此同时，我们所提出的模型已经被证实是合理且有效的。 关键词复杂网络理论；有向加权拓扑模型；电力系统脆弱性；P-Q网络分解 I介绍作为一种典型的复杂网络系统，近几年基于复杂网络理论的拓扑模型的电力系统脆弱性评估受到关注。它的主要研究包括：1）通过复杂网络参数发现了电力系统的特性，包括小世界网络特性、无标度网络特性、脆弱性等。参考文献[3][4]分析和证实了脆弱性和拓扑结构之间的关系。2）研究基于网络行为特性的连锁故障机理。文献[5]分析了小世界网络特征在电力系统连锁故障传播过程中的影响，指出较短的平均路径长度和较高的聚类系数是连锁故障发生的主要原因。3）结合复杂网络理论和已经存在的电网分析方法研究其脆弱性。参考文献[6]介绍了电抗作为线路权重的拓扑模型，而且将线路的中间状态作为脆弱性分析评价指标。参考文献[7]构造了一个电抗-权重拓扑模型而且基于它提出了一些分析指标。然而，对比与其他复杂网络，电网具有自己的物理和运行特性，例如：1）有功网络遵循基尔霍夫定律但是与此同时无功网络具有不同的区域解耦特性。2）传输线路上存在有阻抗的有功和无功损失。3）传输线路材料、长度和电压等级的不同使得标准化的过程明显的不合理。但是这三种情况很少会在同一部分中被考虑。因此，根据上述情况，在这篇文章中一个基于P-Q网络分解的有向加权拓扑模型被提出。给出了基于复杂网络的脆弱性分析的相关参数和计算方法。IEEE14母线的电力系统的结果被给出:1)应用P-Q网络分解获得了一个较好的电力系统特性响应和无功网络区域解耦特性。2）在拓扑结构分析中，考虑状态变化的方向传输线路的权重是很重要的。3）我们所提出的模型相比于其他模型具有一个较好的识别网络脆弱性的能力。与此同时，该模型已经被证实是合理且有效的。II模型构造通过之前的分析，将复杂网络理论直接应用于电力系统的分析存在一定的明显的缺陷。所以我们需要对初始的拓扑模型进行一定的优化。因此一个基于P-Q网络分解的有向加权拓扑模型在本文中被提出。具体细节如下：有功能和无功网络共存，而且它们之间的连接强度很弱。所以可以得到P-Q网络分解模型。在有功网络中，根据传输规则，有功功率通常从发电机节点传送到负载节点。但是考虑到一个发电机带负载，且消耗量大于产生量的情况，所以准确的说，一个能源消耗节点对于整个网络来说是一个“负载”节点。所以有功网络通过有向-加权的方式进行定义，他的方向是从一个能源注入节点到消费节点，而且在这个方向上的线路的权重和是最小的。在这里的方向符合有功功率在每条线路中的流动方向，权重是线路电阻和电压等级倒数的产物。与此相同的是，根据有功选择方向，最短无功路径也被定义用有向-加权的方式，只是在计算线路权重时将电抗代替电阻，所以给出一个通用的最短电功率通用表达式如下：（A1）是有向-加权最短电功率路径，是线路权重，是有向加权最短功率路径的线路的集合。我们都知道传输路径的容量不仅与他自身的材料有关还与实际运行环境中的电压等级有关。所以结合最短路径的定义，线路权重是：（A2）在这是线路的电抗值，在有功网络中权重值是实部，无功网络中是虚部部分。是电压等级因数，在这是线路的电压等级，是网络中的参考电压，比如网络中的最低电压。对于传输线路中有损失的问题，我们通过加入虚拟节点的方法使线路无损。加入节点的性能由该线路的损失决定。在有功网络中，一般虚拟节点都是消耗节点。但是在无功网络中虚拟节点是不确定的。虚拟节点可能是能源消耗节点也可能是能源注入节点。在这线路都被分成两段，每段都有原来线路一半的电抗值。如下：（A3）节点是线路的虚拟附加节点，是电抗值。因此在无损操作后，根据复杂网路理论，拓扑单元的介数为：（A4）和代表节点和线路的介数，节点是线路的附加虚拟节点，是节点和节点之间最短功率路径的数量，是经过节点的线路的数量，是网络中节点的集合。在以上的建模之后，一个非有向加权的初始拓扑模型转变成两个有向加权拓扑模型，有功模