考虑电网脆弱性的多目标电网规划_黄映
考虑电网脆弱性的多目标电网规划
黄 映１，李 扬１，翁蓓蓓２，马淑萍２
（１．东南大学电气工程学院，江苏省南京市２１００９６；２．泰州供电公司，江苏省泰州市２２５３００
）摘要：在基于复杂网络理论进行电网结构脆弱性评估的基础上，建立综合考虑经济性、环境影响因
素以及电网脆弱性的多目标输电网扩展规划模型。模型中的电网脆弱性指标结合电力网络本身的拓扑结构和运行状态，衡量电网规划方案下的网络输电能力以及网络对故障的耐受能力。将
Ｐａｒｅｔｏ非支配排序与差分进化（ＤＥ）算法相结合，采用非支配排序差分进化（ＮＳＤＥ）
算法对该模型进行求解，通过６节点系统算例验证了ＮＳＤＥ算法在求解多目标电网规划问题中的可行性。算例
结果表明，
所建立的多目标规划模型可以有效评估规划方案的网络脆弱性，对规划建设坚强的电网具有一定的借鉴意义。
关键词：输电网规划；复杂网络理论；脆弱性评估；多目标优化；非支配差分进化
收稿日期：２０１０－０４－２８；修回日期：２０１０－０９－
０２。０ 引言
电网规划是电力系统研究领域中的一个重要环节，
随着智能电网建设的推进和电力系统规模的不断扩大，电网规划面临着新的挑战。近年来，电力系统大停电事故的频繁发生，造成了重大的经济损失
和社会影响，
引起了人们对电网安全稳定运行问题的关注。研究电网连锁故障的传播机理以及电力网
络的脆弱性评估，对规划建设坚强的电网将具有指导和借鉴意义。
基于复杂网络理论的大型电力系统脆弱性评估就是通过对大型电力系统拓扑特性的研究和故障仿真来探索电网中连锁故障传播的内在机理。文献［１－２］将复杂网络理论分别应用于美国、意大利电网，分析了电网结构的脆弱性，并且探讨了连锁故障的发生机理。文献［３］将线路的权重定义为线路的电抗，提出了使用带权重线路介数作为脆弱线路指标的辨识方法。
在智能电网条件下，电网规划需考虑环境保护、大量可再生能源的接入、电力系统脆弱性评价、大电网的安全等方面的要求。这些具有不同侧重点的规划要求相互联系，有的互为矛盾，而多目标电网规划成为协调好多个规划目标的实现手段。
多目标电网规划的传统求解思路是把多个目标函数整合成单目标函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题，利用较为成熟的单目标优化方法，
如多目标权重法［４］、分层优化方法［５］
、模糊评价
法［６］、模糊集对分析方法［７］
等进行求解。但是，这些
方法在各个目标关于量纲和权重的统一方面存在困
难，
容易受到主观因素的影响，难以体现和综合评价各个目标的重要程度和相互关系，不是严格意义上的多目标优化方法。带精英策略的快速非支配排序
遗传算法（ＮＳＧＡ－Ⅱ）［８］
是在非支配排序遗传算法（ＮＳＧＡ）的基础上改进得到的基于Ｐａｒｅｔｏ最优的
多目标优化方法，能弥补上述方法的不足。差分进
化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＤＥ）算法［９］
是Ｓｔｏｒｎ和Ｐｒｉｃｅ在１９９５年提出的一种随机搜索优化算法，
该算法直接采用实数进行运算，
具有不需要编码和解码操作、收敛速度快、稳定性好等优点［１０］
。本文从复杂网络的角度出发，对电力系统网络
特性进行研究，引入与电力系统相关的网络性能指标，建立综合考虑经济性、环境影响因素以及电网脆弱性的多目标输电网扩展规划模型，并将ＤＥ操作与Ｐａｒｅｔｏ非支配排序原理相结合，利用非支配排序差分进化（ＮＳＤＥ）
算法对该模型进行求解。１ 基于复杂网络理论的电网脆弱性分析
１．１ 基于复杂网络理论的电网结构分析
基于复杂网络理论的脆弱性分析，首先将电网简化为拓扑模型。发电机、负荷和变电站简化为网络中的节点，传输线路简化为网络中的边。具体原
则如文献［１１］所述，将电力网络简化为一个由ｎ个节点和ｋ条线路组成的稀疏连通图，由连接权矩阵
（ｅｍｌ）ｎ×ｎ表示。ｅｍｌ为线路ｍ－ｌ的效能，初始值为１。本文主要涉及２个拓扑特征参数，即节点介数
和线路介数，
以及２个效能指标，即最有效路径效能和系统全局效能。
１
）节点介数ＢＮ：是指节点被网络中所有发电机—
６３—第３４卷 第２３期２０１０年１２月１０日Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．２３
Ｄｅｃ．１０，２０１０
节点与负荷节点之间最短路径经过的次数。
２）线路介数ＢＬ：是指线路被网络中所有发电机节点与负荷节点之间最短路径经过的次数。
３）最有效路径效能εｉｊ：是指发电机节点ｉ与负荷节点ｊ之间某一连通路径沿线的线路效能的和构成，即
εｉｊ（
＝∑１ｅ）ｍｌ－１（１）式中：线路ｍ－ｌ∈Ｓ，Ｓ为该通路沿线线路集合。
４）系统全局效能Ｅｇｌｏｂａｌ：定义为网络中所有发电机节点与负荷节点之间最有效路径的效能均值，该值反映了整个网络的电能输送能力，即
Ｅｇｌｏｂａｌ＝１
ＮＬＮＧ∑
ｉ∈ＮＬ∑
ｊ∈ＮＧ
εｉｊ（２）式中：ＮＬ为系统中负荷节点数；ＮＧ为系统中发电机节点数。
１．２ 基于复杂网络理论的故障模拟及电网脆弱性分析
电力系统脆弱性是用来描述系统在正常运行情况或各种随机因素作用下，系统承受干扰或故障的能力及系统不能维持正常运行的可能趋势及其影响［１２］。电网脆弱性分析需要判别系统的薄弱环节，模拟故障模式，研究电网在模拟故障下的抗毁性。而高介数线路的移除会改变电网的拓扑结构，导致大量最有效路径的重新分布，进而引起系统连锁故障，是电力网络的脆弱环节。本文研究的是在输电网扩展规划问题中考虑电力系统脆弱性评价，是以网络中已存在的节点为前提而进行的输电线路扩展规划。因此，本文仅采取以下２种攻击模式对网络中的重要线路进行攻击：①随机线路攻击模式，随机地选择和移除网络中的一条线路；②高介数线路攻击模式，选择并移除网络中线路介数最高的一条线路。
文献［１１］使用线路效能ｅｍｌ的降低来表示由于节点ｍ的节点介数超过其介数上限而导致相连线路传输能力的下降，研究了故障后电网拓扑结构对电力网络脆弱性的影响。故障后线路效能为：
ｅｍｌ＝
ｅｍｌ０Ｃｍ
ＢＮｍ′
ＢＮｍ′＞Ｃｍ
ｅｍｌ０ＢＮｍ′＜Ｃ
烅
烄
烆ｍ
（３）
式中：ｅｍｌ０为线路ｍ－ｌ初始时刻的效能；ＢＮｍ′为故障后节点ｍ的介数；Ｃｍ为各节点的介数上限，Ｃｍ＝αＢＮｍ０，α为节点的耐受性系数，α＞１。
本文在此基础上，综合考虑网络的运行状态，在线路效能计算公式（式（３））中加入表征网络电能传输能力的输电线路有功潮流影响因素，线路有功潮流越接近其传输极限，表示该线路的传输能力下降越多，导致线路效能的降低。改进后的线路效能为：
ｅｍｌ′＝
ｅｍｌＣｍｌ
Ｐｍｌ′
Ｐｍｌ′＞Ｃｍｌ
ｅｍｌＰｍｌ′＜Ｃ
烅
烄
烆ｍｌ
（４）
式中：ｅｍｌ为线路ｍ－ｌ由式（３）计算的效能；Ｐｍｌ′为故障后线路ｍ－ｌ的有功潮流；Ｃｍｌ为各线路的传输极限，Ｃｍｌ＝βＰｍｌ０，β为线路的耐受性系数，β＞１。
改进后的线路效能综合考虑了电力网络在正常运行情况下和故障后的系统输电效率和运行状态。本文在多目标规划模型中，用电网故障后系统全局效能的下降程度衡量电网规划方案的脆弱性（网络的流通性、输电能力、故障对网络整体性能的影响以及网络对故障的耐受能力），以该指标最小化作为模型中的电网脆弱性目标：
Ｄｇｌｏｂａｌ＝
Ｅｇｌｏｂａｌ０－Ｅｇｌｏｂａｌ
Ｅｇｌｏｂａｌ０
（５）
式中：Ｄ
ｇｌｏｂａｌ
为系统全局效能的下降程度；Ｅ
ｇｌｏｂａｌ０
为初始系统全局效能。
考虑电网脆弱性的电网规划模型求解流程如图１所示。其中，电网脆弱性指标计算步骤为：步骤１：输入线路效能矩阵（ｅｍｌ）ｎ×ｎ、发电机节点集ＳＧ、负荷节点集ＳＬ。
步骤２：计算初始系统全局效能Ｅ
ｇｌｏｂａｌ０
、初始各节点介数分布ＢＮ０、初始各线路有功潮流Ｐｍｌ０，设定各节点的耐受性系数α和各线路的耐受性系数β。
步骤３：计算电力网络的线路介数分布及线路潮流。
步骤４：故障模拟，移除线路，计算故障后各线路效能，修改网络连接权矩阵。
步骤５：根据线路效能计算Ｅ
ｇｌｏｂａｌ
。
步骤６：计算系统全局效能的下降程度Ｄ
ｇｌｏｂａｌ
。
图１ 考虑电网脆弱性的电网规划算法流程Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ
—
７
３
—
·学术研究· 黄 映，等 考虑电网脆弱性的多目标电网规划
２ 考虑电网脆弱性的多目标电网规划数学
模型
本文以单阶段静态多目标电网扩展规划为数学模型，模型中综合考虑电网的投资维护费用、系统年运行费用、规划方案对环境的影响，以及式（５）所代表的电网脆弱性指标。对应的目标函数为：
ｍｉｎ ｆ１＝（ｋ１＋ｋ２）∑ｊ∈Ω１
ｃｊ
ｌｊｘｊ
（６）ｍｉｎ ｆ２＝ｋ３∑ｊ∈Ω２
ｒ
ｊ
Ｐ２
ｊ（７）ｍｉｎ ｆ３＝
∑ｊ∈Ω１
ｗｊ
ｌｊ
（８
）ｍｉｎ ｆ４＝Ｄｇ
ｌｏｂａｌ（９）式中：ｆ１为规划方案的建设投资费用；ｋ１为资金回
收系数，ｋ１＝ｒ（１＋ｒ）ｎ／［（１＋ｒ）ｎ－１］，ｒ为贴现率，ｎ为工程经济使用年限；ｋ２为工程固定运行费用率；ｃｊ
为线路ｊ单位长度造价；ｘｊ为线路ｊ中新建线路回路数；ｌｊ为线路ｊ的长度；
Ω１为待选新建线路集合；ｆ２为线路的可变运行费用，用年网损费用表示；ｋ３为年网损费用系数，ｋ３＝ρτ／Ｕ２，ρ为网损电价，
τ为最大负荷损耗时间，Ｕ为系统额定电压；ｒｊ为线路ｊ的电阻；Ｐｊ为正常情况下线路ｊ输送的有功功率；Ω２为网络中已有和新建的线路集合；ｆ３为线路走廊占据的空间面积，体现了电网对环境的影响；ｗｊ为扩建线路ｊ的走廊宽度；ｆ４为按式（５）计算的电网脆弱性指标。
该模型中考虑的约束条件为要求规划方案满足
正常情况下和“Ｎ－１”安全校验下的线路容量约束、输电走廊最大可建线路约束，其表达式见文献［１４
］。３ ＮＳＤＥ算法
３．１ ＤＥ算法
ＤＥ算法［９－１
０］
是一类基于群体差异的演化算法，其基本思想及整体架构与遗传算法相类似，都需要经过选择、交叉、变异操作。ＤＥ算法与基本遗传算法的主要区别在于变异操作上，该算法是基于群体中个体的差分向量来修正个体的值，
产生变异个体。交叉操作是将变异个体与目标个体以一定的规则进行参数混合，生成试验个体。在选择操作中，当试验个体的目标值优于目标个体的目标值时，用试验个体取代目标个体而形成下一代新个体。
ＤＥ算法中，
常用的一种变异模式如下：Ｖ（Ｇ＋１）ｉ＝Ｘ（Ｇ）ｒ１＋Ｆ（Ｘ（Ｇ）ｒ２－Ｘ（Ｇ）
ｒ３
）（１０
）式中：Ｖ（Ｇ＋１）ｉ为与目标个体Ｖ（Ｇ）
ｉ对应的变异个体，
且ｒ１≠ｒ２≠ｒ３≠ｉ；Ｘ（Ｇ）ｒ１，Ｘ（Ｇ）ｒ２，Ｘ（Ｇ）
ｒ３
为第Ｇ代中随机采
样的个体；Ｆ为缩放因子。
ＤＥ算法的交叉操作为：
ｕ（Ｇ＋
１）ｉｊ
＝ｖ（Ｇ＋
１）
ｉｊ Ｒｊ≤Ｐ
ＣＲ或ｊ＝Ｉｉｘ（Ｇ）
ｉｊ
｛
其他（１１）式中：ＰＣＲ为交叉概率；Ｒｊ为第ｊ个变量的随机数；Ｉｉ为从［１，Ｄ］中随机选取的一个整数，用来确保ｕ（Ｇ＋１）ｉｊ中至少有一个分量由ｖ（Ｇ＋１
）ｉｊ
的相应分量贡献。３．２ Ｐａｒｅｔｏ非支配排序与选择
对多目标优化问题的求解实际上是设法找到尽可能多的Ｐａｒｅｔｏ最优解，且Ｐａｒｅｔｏ前沿在各目标空间中能均匀分布。ＮＳＧＡ－Ⅱ采用快速非支配排序法，降低了算法的计算复杂度。采用拥挤度估计个体在目标空间的周围解密度，并在快速排序后的同级比较中作为选择标准，使准Ｐａｒｅｔｏ最优解集中的个体均匀分布，保持了种群的多样性。另外，还引入精英策略，保留父代中的优良个体，扩大了采样空间，防止Ｐａｒｅｔｏ最优解的丢失。３．３ 最优折中解的确定
实际运行中，决策者需要从Ｐａｒｅｔｏ最优解集中选取出一个最优折中解。在此，可根据模糊集理论
来确定最优折中解［１３］
。每个Ｐａｒｅｔｏ解中各目标函
数对应的满意度用模糊隶属度函数来表示，定义为：
ｈｉ＝ １ ｆｉ≤ｆｉｍｉｎ
ｆｉｍａｘ－ｆｉ
ｆｉｍａｘ－ｆｉｍｉｎ
ｆｉｍｉｎ＜ｆｉ＜ｆｉｍａｘ
０ｆｉ≥ｆｉ烅烄烆ｍａｘ（１２）式中：ｆｉ为目标函数，ｉ＝１，２，…，Ｎｏｂｊ，其中Ｎｏｂｊ为目
标函数的数目；ｆｉｍａｘ和ｆｉｍｉｎ分别为第ｉ个目标函数的最大值和最小值。
再采用下式求得Ｐａｒｅｔｏ解集中各解的满意度：
ｈ＝
∑Ｎｏｂｊ
ｉ＝１
ｈ
ｉ
（１３
） 选取出具有最大ｈ值的解作为最优折中解。决
策者也可以进一步根据实际系统的需求，通过对
ｆｉｍａｘ和ｆｉｍｉｎ的偏好设定进行最优解的选择，不同的选择偏好和原则可能导致最终折中解的不同。３．４ 基于ＮＳＤＥ算法的多目标电网规划求解步骤
由于ＮＳＧＡ－Ⅱ算法采用的是遗传算法的交叉和变异机制，而遗传算法本身存在收敛不稳定、速度慢和容易早熟等缺陷。因此，本文采用３．１节中的
ＤＥ操作替代ＮＳＧＡ－Ⅱ算法中的遗传操作，形成ＮＳＤＥ算法。该算法使用ＤＥ操作生成子代个体，
利用ＮＳＧＡ－Ⅱ算法的快速非支配排序方法、个体拥挤度比较、精英保留策略进行选择和进化。
本文求解多目标电网规划问题的步骤如下：
步骤１：输入原始数据。包括网络拓扑、线路参数、各节点发电出力及负荷与算法的控制参数。
—
８３—２０１０，３４（２３
）
步骤２：形成初始种群。ｎ条待选线路走廊的扩建回路数集为｛ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ｝，该线路集构成一个规
划方案，对应于种群中的一个个体，ｘ
ｊ为０到ｘ
ｊｍａｘ
之间的整数，ｘ
ｊｍａｘ
为线路ｊ可扩建线路数的最大值。
步骤３：ＤＥ操作。采用３．１节中的变异和交叉机制形成新子代种群。
步骤４：快速非支配排序与拥挤度计算。父代、子代种群合并，根据个体间的非支配关系，对种群快速分层，计算个体拥挤度，并对规划方案进行网络连通性和约束条件的检验。
步骤５：基于Ｐａｒｅｔｏ最优的精英选择操作。依据步骤４的结果，选择非支配等级高和个体拥挤度大的个体形成满足种群数量要求的下一代个体。
步骤６：如满足中止条件，则转步骤７，否则返回步骤３。
步骤７：从Ｐａｒｅｔｏ解集中选一个最优折中方案。４ 算例分析
以Ｇａｒｖｅｒ ６节点系统为算例进行计算分析，系统中节点数据、支路数据和可扩建走廊数参见文献［１３］。设功率基准值为１００ＭＶＡ，电压基准值Ｕ为２２０ｋＶ，ｒ取１０％，ｎ取１５ａ，τ取３ ０００ｈ，ｋ２取５％，ρ取０．３元／（ｋＷ·ｈ），ｃｊ取８０万元／ｋｍ。对２２０ｋＶ线路，取单回线走廊宽度为４８．２７ｍ，取双回线走廊宽度为６８．２７ｍ，取三回线走廊宽度为８８．２７ｍ，取四回线走廊宽度为１０８．２７ｍ［１５］。耐受性系数α和β均取为１．０５。
表１列出了Ｇａｒｖｅｒ ６节点算例系统采用不同模型和算法时的规划结果，由上到下，模型中考虑的因素逐一增加。其中，文献［１６］利用ＮＳＧＡ－Ⅱ的规划方案，其费用、输电走廊面积和脆弱性指标按本文设定的系数进行了折算。
表１ Ｇａｒｖｅｒ ６节点系统规划结果
Ｔａｂｌｅ １ Ｏｐｔｉｍａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｇａｒｖｅｒ ６－ｂｕｓ ｓｙｓｔｅｍ
模型算法新建线路（回数）建设投资费
用／万元
网损费用／
万元
输电走廊面
积／ｋｍ２
电网脆弱性
指标／（％）
投建费用、网损费用双目标最小ＮＳＧＡ－Ⅱ［１６］
ＮＳＤＥ
３－５（２），２－６（４），４－６（３），３－６（１）
３－５（１），２－６（４），４－６（３），５－６（１）
４ ３２６．３３
４ ２２４．７１
３ ７４７．８５
３ ６７６．８０
１８６．６７
１８８．９５
７２．２４
７９．５５
投建费用、网损费
用、输电走廊占地面
积三目标最小
ＮＳＤＥ ３－５（２），２－６（４），４－６（３）３ ６２９．４８ ４ ２８７．９４ １６３．５０ ７２．９４投建费用、网损费
用、输电走廊占地面积、电网脆弱性四目标最小ＮＳＤＥ
３－５（２），２－６（４），４－６（３），
３－６（２），２－３（１）
６ ３００．７７ ３ １７１．１４ ２３３．１０ ７０．９７
从算法角度，ＮＳＤＥ算法无论是在建设投资费用上还是在网损费用上，都优于普通ＮＳＧＡ－Ⅱ。由ＮＳＤＥ算法得到的规划方案在经济性上具有较为明显的优越性，同时，方案对环境的影响作用并没有明显加大。可见，ＮＳＤＥ算法能够很好地权衡电网规划问题中的多个优化目标。而从模型上看，考虑环境因素的三目标规划模型，使方案的环境影响得到了有效制约。
结合算例系统，从电网规划方案的物理意义上看，通过电网脆弱性分析，线路２－３为该网络规划方案下线路介数最高的输电线路，与网络的整体效能密切相关。其中，节点２是该网络中负荷需求最大的负荷节点，而节点３既是发电机节点又是负荷节点，其发电量也是除了节点６以外次大的，在系统中承担着输送电能的重要作用，加强节点２及节点３与系统的联系，具有一定的实际意义。因此，相对于不考虑电网脆弱性的其他２种规划方案，考虑电网脆弱性的规划结果增加了与节点２及节点３相关的线路建设（如线路２－３、线路３－５、线路３－６），从而加强了对脆弱环节蓄意攻击下的网络耐受能力，最大限度地减少了故障对网络输电性能的影响。
考虑电网脆弱性的模型下，ＮＳＤＥ算法的Ｐａｒｅｔｏ最优解集在不同的３个目标空间中的分布情况如图２和图３所示
。
图２ ＮＳＤＥ算法的Ｐａｒｅｔｏ前沿１
Ｆｉｇ．２ Ｐａｒｅｔｏ ｆｒｏｎｔ １ｏｆ ＮＳＤＥ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
—
９
３
—
·学术研究· 黄 映，等 考虑电网脆弱性的多目标电网规划
图３ ＮＳＤＥ算法的Ｐａｒｅｔｏ前沿２
Ｆｉｇ．３ Ｐａｒｅｔｏ ｆｒｏｎｔ ２ｏｆ ＮＳＤＥ ａｌｇ
ｏｒｉｔｈｍ可以看出，本文采用的ＮＳＤＥ算法能够有效寻
找Ｐａｒｅｔｏ最优解，在Ｐａｒｅｔｏ前沿的完整性、均匀分布性上均有较好的表现。
５ 结语
本文基于复杂网络理论，对电力系统进行网络特性研究和电网脆弱性评估，在电网规划问题中引入考虑网络拓扑结构和运行状态的网络性能指标，建立综合考虑电网规划方案经济性、环境影响因素以及电网脆弱性的多目标电网扩展规划模型。采用
ＮＳＤＥ算法对该模型进行求解，
该算法有机融合了Ｐａｒｅｔｏ快速非支配排序原理和ＤＥ操作，
实现简单、寻优能力较好，为求解多目标电网规划问题提供了一种较好的解决思路。Ｇａｒｖｅｒ ６节点算例结果验证了ＮＳＤＥ算法的合理性和有效性，同时也表明，本文所建立的多目标规划模型可以有效提高网络的健
壮性和对故障的承受能力，
对规划建设坚强的电网将具有一定的借鉴意义。
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ｅｌｉｔｉｓｔｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＮＳＧＡ－Ⅱ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，２００２，６（２）：１８２－１９７．［９］ＳＴＯＲＮ Ｒ，ＰＲＩＣＥ Ｋ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ａ ｓｉｍｐ
ｌｅ ａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｆｏｒ ｇ
ｌｏｂａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｐａｃｅｓ［Ｒ］．Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，ＣＡ，ＵＳＡ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＳｃｉｅｎｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９５．［１０］ＭＡＹＥＲ Ｄ Ｇ，ＫＩＮＧＨＯＲＮ Ｂ Ｐ，ＡＲＣＨＥＲ
Ａ Ａ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ａｎ ｅａｓｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ
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．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００７，２２（１０）：１３８－１４４．［１２
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ｅｕｒｉｓｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｘｐ
ａｎｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇ／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ ＧｅｎｅｒａｌＭｅｅｔｉｎｇ
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ａｎｄ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｃｏ－ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ａ
ｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２００６，２６（１２）：１１－１５．黄 映（１９８５—）
，女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：电力系统经济运行、电力系统优化规划。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇ
０２９＠１６３．ｃｏｍ李 扬（１９６１—）
，男，博士，教授，博士生导师，主要研究—
０４—２０１０，３４（２３
）
方向：电力市场、电力系统经济运行和需求侧管理。Ｅ－ｍａｉｌ
：ｌｉ＿ｙａｎｇ
＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ翁蓓蓓（１９７９—）
，女，工程师，主要研究方向：电网规划及管理。
Ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ
Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ ＶｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙＨＵＡＮＧ Ｙｉｎｇ１，ＬＩ Ｙａｎｇ１，ＷＥＮＧ Ｂｅｉｂｅｉ２，ＭＡ Ｓｈｕｐｉｎｇ
２
（１．Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔａｉｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ
Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ ２２５３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｂｙ
ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｈｅｏｒｙ，ａ ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｅｃｏｎｏｍｙ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
ｏｆｆａｉｌｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｔａｋｅｓ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ．Ｗｈｉｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｐａｒｅｔｏ ｎｏｎ－ｄｏｍｉｎａｎｔ ｓｏｒｔｉｎｇ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ ｎｏｎ－ｄｏｍｉｎａｎｔｓｏｒｔｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＮＳＤＥ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＮＳＤＥ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ
ｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄｗｉｔｈ ａ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｈｅｏｒｙ；ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧ＮＳＤＥ
（上接第２４页 ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｆｒｏｍ ｐａｇ
ｅ ２４）［１１
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ｓｔｅｍｓｖｏｌｔａｇｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｕｓｉｎｇ ｔ
ｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２００３ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ＣｏｎｔｒｏｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｊｕｎｅ ２３－２５，２００３，Ｉｓｔａｎｂｕｌ，Ｔｕｒｋｅｙ
：１８９－１９４．［１４］ＺＩＭＡ Ｍ，ＡＮＤＥＲＳＳＯＮ Ｇ．Ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃ
ｏｎｔｒｏｌｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ４４ｔｈ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎＤｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ ２００５Ｅｕｒｏｐ
ｅａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １２－１５，２００５，Ｓｅｖｉｌｌｅ，Ｓｐａｉｎ：４４５２－４４５６．［１５］ＨＩＳＫＥＮＳ Ｉ Ａ，ＧＯＮＧ Ｂ．Ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｖｉａｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｌｏａｄ／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎＢｕｌｋ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｕｇ
ｕｓｔ ２２－２７，２００４，Ｃｏｒｔｉｎａ ｄ’Ａｍｐｅｚｚｏ，Ｉｔａｌｙ
．［１６］ＨＩＳＫＥＮＳ Ｉ Ａ，ＭＡＧＮＵＳ Ａ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＮＯＲＤＥＬ ｐ
ｏｗｅｒｇｒｉｄ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｏｆ Ｊａｎｕａｒｙ １，１９９７ｕｓｉｎｇ ｔ
ｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９９，１４（３）：９８７－９９４．［１７］ＨＩＳＫＥＮＳ Ｉ Ａ．Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｙ
ｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｒｏｍｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ，２００１，１６（４）：７０２－
７１０．陈建华（１９８５—），男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：电力系统暂态稳定、仿真结果的可信度分析。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｆｆｇ
１１１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ吴文传（１９７３—），男，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：调度中心自动化系统。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｗｅｎｃｈ＠ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇ
ｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ张伯明（１９４８—），男，教授，博士生导师，ＩＥＥＥ Ｆｅｌｌｏｗ，主要研究方向：电力系统分析和调度自动化。
Ａ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ
ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＣＨＥＮ Ｊｉａｎｈｕａ１，ＷＵ Ｗｅｎｃｈｕａｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｂｏｍｉｎｇ１，ＳＵＮ Ｈｏｎｇｂｉｎ１，ＷＡＮＧ Ｄｅｘｉｎｇ
２
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐａｎｙ
Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ－ｂａｓｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎｏｎｌｉｎｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔｒｏｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ａｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ．Ａｎ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｔｙｐｅ ｏｂｊ
ｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｏｒｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｂａｄ ｄａｔａ．Ａ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ－ｂａｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｐｈａｓｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ（ＰＭＵ）ｄａｔａ ｉｓ ａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ａ Ｎｅｗ Ｅｎｇｌａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｊｏｉｎｔｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｆｕｎｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００４ＣＢ２１７９０４）ａｎｄＳｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｆｉｔｔｉｎｇ；ｍａｘｉｍｕｍ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｓｑｕａｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｇｅｎｅｒａｔｏｒ—
１４—·学术研究· 黄 映，等 考虑电网脆弱性的多目标电网规划
蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用
3 蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用 3.1电力系统可靠性评估的内容与意义 可靠性指的是处于某种运行条件下的元件、设备或系统在规定时间内完成预定功能的概率。电力系统可靠性是指电网在各种运行条件下，向用户持续提供符合一定质量要求的电能的能力。电力系统可靠性包括充裕度(Adequacy)和安全性(seeurity)两个方面。充裕度是指在考虑电力元件计划与非计划停运以及负荷波动的静态条件下，电力系统维持连续供应电能的能力，因此又被称为静态可靠性。安全性指的是电力系统能够承受如突然短路或未预料的失去元件等事件引起的扰动并不间断供应电能的能力，安全性又被称为动态可靠性。目前国内外学者对充裕度评估的算法和应用关注较多，且在理论和实践中取得了大量的研究成果，但随着研究的深入也出现了很多函待解决的新课题。电力系统的安全性评估以系统暂态稳定性的概率分析为基础，在原理、建模、算法和应用等方面都处于起步和探索阶段。由于电力系统的规模很大，通常根据功能特点将其分为不同层次的子系统，如发电、输电、发输电组合、配电等子系统，对电力系统的可靠性评估通常也是对上述子系统单独进行。不同层次的子系统的可靠性评估的任务、模型、算法都有较大区别。电力系统在正常运行情况下，系统能够正常供电，不会出现切负荷的事件。如果系统受到某些偶发事件的扰动，如元件停运(包括机组、线路、变压器等电力元件的计划停运与故障停运)、负荷水平变化等，可能会引起系统功率失衡、线路潮流越限和节点电压越限等故障状态，进而导致切负荷。电力系统可靠性研究的主要内容是基于系统偶发故障的概率分布及其后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，并找出影响系统可靠性水平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持。 3.2电力系统可靠性评估的基本方法 电力系统可靠性评估方法可分为确定性方法和概率性方法两类。确定性方法主要是对几种确定的运行方式和故障状态进行分析，校验系统的可靠性水平。在电源规划中，典型的确定性的可靠性判据有百分备用指标和最大机组备用指标;电网规划
基于复杂网络理论的电网脆弱性分析
基于复杂网络理论的电网脆弱性分析 发表时间：2017-06-13T16:39:30.300Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：王思橦 [导读] 摘要：由于连锁故障引发的大面积停电事故地频繁发生，越来越多的人对连锁故障传播的内在机理和电网本身固有的结构脆弱性进行了探索。 （华南理工大学电力学院广东省广州市 510640） 摘要：由于连锁故障引发的大面积停电事故地频繁发生，越来越多的人对连锁故障传播的内在机理和电网本身固有的结构脆弱性进行了探索。本文就是基于复杂网络理论，运用Pajek软件对IEEE118节点标准测试系统进行拓扑建模，通过计算其特性指标分析网络的结构，然后引入了电气介数这一参数来寻找到网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，通过MATLAB编程进行计算从而对电力系统网络脆弱性进行分析。 关键词：复杂网络理论；电力系统脆弱性；关键节点；关键线路 引言 电网是目前世界上元件数量最庞大、覆盖区域最广阔的人造系统之一。电网规模的不断扩大为我们社会经济等各方面发展带来了巨大的效益，但同时也会导致许多不确定因素使电网发生灾变的风险增加。长期以来，对电网安全性分析的研究大多都还基于还原论的思想方法[1]。为了更准确地描述电网的行为，一般要首先建立出电网中各元件精确的数学模型，并能够在此基础上组合还原成系统，并能用微分代数方程描述出来，最后再使用计算机的仿真技术来进行求解。由于现代电网规模的扩大和结构的复杂特性，再使用数学建模方法已经不能全面准确地描述其静态和动态的特性，这种基于还原论的分析方法在深入分析电网连锁故障和停电机理等系统动态行为方面已不满足，所以它不能够对电力系统的脆弱性进行准确的评估，也不能够预测连锁故障的发生和它的风险。近年来，复杂网络理论方法的出现弥补了传统方法的不足，为研究电网的安全性特性开辟了全新的方向，它为帮助我们从整体上更好地把握电网的复杂性和讨论其相应的动力学特性提供了一种全新的视角。而运用复杂网络理论研究分析电网结构的复杂性和脆弱性问题，对于解释电网停电的内在机理以及研究预防和控制措施，都具有非常重要的意义。 本文笔者通过研究复杂网络理论，介绍了复杂网络理论的四个特性指标，并运用Pajek软件建立了关于IEEE118节点标准测试系统的有权无向拓扑模型，通过计算特性指标分析了网络的结构特点，并借助Matpower软件，结合电力系统实际运行方式, 引入线路运行介数等指标后，寻找出各个网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，从而对网络脆弱性进行了分析。 1 复杂网络理论及建模 1.1 复杂网络概述 不同学者对于复杂网络也有不同的定义，其中大家较为了解的有：钱学森学着曾定义复杂网络是一个具有小世界特性、无标度特性、吸引子、自组织、自相似这些性质中的一部分或者全部性质的网络。Lator V，Crucitti P等则将复杂网络定义为：如果每个节点之间是随机连接，那么这样的网络就称为随机网络，若各个节点之间是按照某种特定原则连接的，那么这样的网络就被称为复杂网络[2]。 1.2 复杂网络的特性指标 近年来，人们为了更准确地描述复杂网络结构的一般特性，提出了许多的概念和方法，其中用来表示复杂网络拓扑特性的四个主要特性指标是[3]： （1）平均路径长度：网络的平均路径长度L定义为任意两节点间距离的平均值，N为网络节点数，即
[33] 加权拓扑模型下的小世界电网脆弱性评估
第28卷第10期中国电机工程学报 V ol.28 No.10 Apr.5, 2008 20 2008年4月5日 Proceedings of the CSEE ?2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2008) 10-0020-06 中图分类号：TM 711；TM 732 文献标识码：A 学科分类号：470?40 加权拓扑模型下的小世界电网脆弱性评估 丁明，韩平平 (合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽省合肥市 230009) Vulnerability Assessment to Small-world Power Grid Based on Weighted Topological Model DING Ming, HAN Ping-ping (School of Electrical and Automation Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui Province, China) ABSTRACT: In order to find the inner reason for cascading failures in large-scale power grid, the impedance-based topolo- gical model and cascading failure model for weighted power grid were established, and corresponding algorithm and new indices to calculate the average distance of weighted power grid were presented and the vulnerability of power grid was estimated. Small-world effects were found in the weighted power grid model, which indicates that weighted model of the power grid is superior in reflecting the node importance and the operation of real power system. The failure model was testified in real power grid. Results of failure experiment show that small-world power grid relies much more on key nodes than common nodes, external factors cannot improve the inherent vulnerability of the grid, and arranging a reasonable structure will be more effective in increasing the reliability and stability of the power grid. KEY WORDS: power system; small-world network; weighted topological model; cascading failure; vulnerability assessment 摘要：电网连锁故障机理研究是目前的热点，该文构造基于线路电抗的加权电网拓扑模型，提出计算加权电网平均距离的算法，改进基于节点负荷平衡的连锁故障动态模型，并提出新的电网脆弱性评估指标。在实际电网上验证加权电网拓扑模型和故障模型的合理性。对电网加权模型分析表明，电网的加权模型不仅保持了小世界特性，在反映节点重要程度和实际电力系统运行状态等方面都优于无权模型；在改进的故障模型上的仿真结果表明，小世界电网对关键节点的依赖性远大于对普通节点的依赖性，外界影响因素不能从根本上改变其本身固有的结构脆弱性，合理安排电网的结构将更有助于增加电网的可靠性水平和稳定性水平。 关键词：电力系统；小世界网络；加权模型；连锁故障；脆弱性评估 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)( 2004CB217908)。 The National Basic Research Program of China(973 Program) (2004CB217908). 0 引言 基于小世界拓扑模型的大型电网脆弱性评估是一种以复杂网络科学为理论基础，通过对大型电网的拓扑特性研究和故障仿真来探索电网中连锁故障传播的内在机理的研究方法。与以潮流平衡为出发点的电力系统暂稳态分析方法[1-5]相比，这一方法对于寻找电网本身固有的脆弱性，提出有针对性的增强措施，从而建设更加坚强的电网具有指导意义。 在电网的拓扑结构及其结构脆弱性方面，已经取得了很多研究成果：文献[6-10]分别证明了美国西部电网、中国北方电网、中国华东电网等都是小世界网络；文献[11]构造了基于拓扑模型的电网受扰动的动态级联方式；文献[12]引入节点的容量系数，建立了更精确的电网故障模型；文献[13]在文献[12]的模型上，分析了意大利电网的结构脆弱性；文献[14-15]对北美电网的连锁故障进行了建模，表明北美电网存在着少部分的脆弱节点在导致大规模连锁故障发生的过程中起关键作用。文献[7-10]分析了电网的小世界特性对其结构脆弱性的影响。其中，文献[7]定性地分析了小世界特性对连锁故障传播的影响，认为小世界电网所特有的较小平均距离和较高聚类系数等性质，对故障的传播起到了推波助澜的作用，文献[8-10]结合小世界网络的形成过程，从电网的度数分布及节点的负荷分布入手，以华东电网为例，证实了小世界电网对关键节点的依赖性。然而不足的是，上述电网结构脆弱性的研究模型无一例外都应用了无向、无权图为基础的小世界模型，而忽略了对潮流分布有重大影响的线路电抗。由于电网的各线路电抗值相差较大，对负荷的分布有很大影响，因而无权模型在进行电网拓扑结构脆弱性分析方面具有局限性，所得出的结论只
电力系统规划试题 (2)
一、名词解释 1、净现值：是用折现率将项目计算期内各年的净效益折算到工程建设初期的现值之和。 2、净现值率：是反映该工程项目的单位投资取得效益的相对指标，使净效益现值与投资指之比。 3、将来值F：把资金换算为将来某时刻的等效金额，此金额称为将来值。资金的将来值有时也叫终值。 4、等年值A：把资金换算为按期等额支付的金额，通常每期为一年，故此金额称作等年值。 5、电力系统安全性：是指电力系统经受住突然扰动并且不间断地向用户供电的能力，也成为动态可靠性。 6、电力系统充裕性：是指电力系统在同时考虑到设备计划检修停运及非停运的的情况下，能够保证连续供给用户总的电能需求量的能力，这是不应该出现主要设备违反容量定额与电压越限的情况，因此又称为静态可靠性。 7、电力系统可靠性：电力系统按可接受的质量标准和所需的数量不间断地向用户提供电能的能力的度量。 8、电力系统的可靠性评价：通过一套定量指标来度量电力供应企业向用户提供连续不断的质量合格的电力的能力，包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。 二、填空题 1、电力工程投资方案的基础数据主要包括有____ 投资、年运行费、残值、使用年限等 2、电力系统备用容量包括__负荷备用______事故备用,____和检修备用_____ 。 3、电力系统规划按其环节划分包括有_ 电源规划、输电网规划、配电网规划______。 4、电源规划的优化模型类型主要包括有_按机组类型和电厂类型优化__________。 5、发电规划的等备用系数法是指 _备用容量____和__供电负荷_____比例大致相同方法。 6、分析可修复元件的可靠性特性包括_元件故障特性和元件修复特性 7、工程经济分析中的投资指标包括_概略指标____和__预算指标_______。 8、构成电力系统的需要容量包括有___ 系统工作容量和备用容量____________________。 9、灰色模型对原始数据进行生成的目的是__强化规律____和__削弱干扰____。 10、火电厂的技术经济特点有受__最小出力_____限制和__运行小时_____高。 11、影响线路输送能力的主要因素是__电压等级_____和__输电距离_____。 12、有效载荷容量少于机组额定容量的部分是用于_满足系统可靠性要求的需要______。 13、预测技术方法主要划分为_外推法______和__相关法_____两大类。 14、元件可用度和不可用度的表示式分别为_ A=u/λ+u=MTTF/MTTF+MTTR _____和__A=λ/λ+u=MTTR/MTTF+MTTR ____。 15、直流潮流方程主要的特点是__ 线性_____电路和_实数______运算。 16、指数平滑法是对整个_时间序列______进行__加权平均_____方法。 17、最小费用法的资金支出流包括___投资____和__年运行费用_____。 18、使用指数平滑法需要事先确定的两个数据是__平滑系数和初始值________。 19、计算发电机组有效载荷容量的方法包括有__绘图法和解析法________。 20、经济评价方法中的年费用法简明表示式为_ ()C P A K AC+ =， i, / _________。 三、判断题 1、AW与NPV法的主要区别是对资金的等值计算角度不同。√
国外电力企业电网规划特点方法标准和经验借鉴研究(提交版)
国外电力企业电网规划特点方法标准和经验借鉴研究 上海久隆企业管理咨询有限公司 2013年1月20日
目录 一、国外电网规划的特点 (1) 1.1北美电网规划的特点 ..................................................................................- 1 -1.2英国电网规划的特点 ..................................................................................- 3 -1.3法国电网规划的特点 ..................................................................................- 5 -1.4俄罗斯电网规划的特点 ..............................................................................- 7 -1.5巴西电网规划的特点 ..................................................................................- 8 - 1.6日本电网规划的特点 ..................................................................................- 9 - 二、国外电网规划的方法 (9) 2.1负荷预测的方法 ..........................................................................................- 9 -2.2充裕性分析的方法 ................................................................................... - 11 -2.3对老化设备的概率性风险评估方法 ....................................................... - 13 - 2.4电网规划的方法 ....................................................................................... - 13 - 三、国外电网规划的准则 (15) 3.1北欧电网 ................................................................................................... - 15 -3.2西欧联合电力系统 ................................................................................... - 16 -3.3英国 ........................................................................................................... - 18 -3.4北美 ........................................................................................................... - 21 - 3.5俄罗斯 ........................................................................................................ - 27 - 四、国外电网规划的经验借鉴 (29) 4.1德国 ........................................................................................................... - 29 -4.2英国 ........................................................................................................... - 29 -4.3新加坡 ....................................................................................................... - 32 -4.4法国 ........................................................................................................... - 33 -4.5法国（巴黎） ........................................................................................... - 34 -
电力系统可靠性作业二
电力系统可靠性第二次作业 电卓1501 杨萌201554080101 1.什么是电力系统可靠性 电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能能力的度量。包括充裕度和安全性两个方面。 2.什么是充裕性 充裕度( adequancy,也称静态可靠性),是指电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，同时考虑系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运 3.什么是安全性 安全性( security,也称动态可靠性),是指电力系统承受突然发生的扰动的能力。 4.电力系统可靠性包括哪几大类 发电系统可靠性，发输电系统可靠性，输电系统可靠性，配电系统可靠性及发电厂变电所电气主接线可靠性。 5.可靠性的经典定义 指一个元件或一个系统在预定时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。 6.元件 是构成系统的基本单位 7.系统 是由元件组成的整体，有时,如果系统太大,又可分为若干子系统。 8.电力系统可靠性的评价 通过一套定量指标来量度电力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电能的能力,包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。 9.不可修复元件的寿命 不可修复元件的寿命是指从使用起到失效为止所经历的时间。 10.故障率 假设元件已工作到t时刻,则把元件在t以后的△t微小时间内发生故障的条件概率密度定义为该元件的故障率。 11.可靠度与不可靠度
可靠度：表示元件能执行规定功能的概率，通常用可靠度函数R（t）表示，在给定环境条件下时刻t前元件不失效的概率：R（t）=P[T>t]，R（t）=1-F(t) 不可靠度：F（t）只元件的损坏程度，称为元件的故障函数或不可靠函数。 R(t)=e^(-λt) F（t）=1- e^(-λt) 12.什么是可修复元件 指投入运行后，如损坏，能够通过修复恢复到原有功能而得以再投入使用。 13.元件描述修复特性指标有哪些？ 修复率、未修复率、修复度、平均修复时间 14.元件修复率 表明可修复元件故障后修复的难易程度及效果的量成为修复率。 通常用表示，其定义是：元件在t时刻以前未被修复，而在t时刻后的△t 微小时间内被修复的条件概率密度： 15.元件未修复率 元件为修复率定义式： 即实际修复时间大于预定修复时间的概率。 16.元件平均修复时间与修复率之间的关系 元件修复度： 元件平均修复时间MTTR:当元件的修复时间Tu呈指数分布时，其平均修复时间MMTR=
考虑通信系统影响的电力系统综合脆弱性评估
考虑通信系统影响的电力系统综合脆弱性评估 摘要：电力通信网络是电力运行稳定性的重要保障，随着我国经济的发展进步，社会总体用电量在逐年的上升，为了能够正常的供电用电，确保电力系统的稳定性，我们必须要提高通信网络的质量，从设计结构到制度管理方方面面加以检测 提升，不断的完善电力通信网络中的薄弱环节，以提高网络运行的稳定性，这样 才能够满足当前电力系统对电力通信网络速度和安全性的双重要求。 关键词：通信系统；电力系统；综合脆弱性评估 通信系统为广域电力系统的可观测性和可控性提供了技术保证，但是通信故 障如延时、误断等也可能导致电力系统的异常运行，甚至引起级联故障。电力通 信综合系统的脆弱性评估对系统的目标预警和脆弱环节的保护具有重要的实用价值。 1电力通信网络脆弱性概念及特点 从电力通信系统的安全性角度来讲，脆弱性是指一个电力通信系统内部的某 个弱点或缺陷，在对一个特定的威胁攻击事件时所表现出的敏感度，也是进行攻 击的威胁作用的可能性。电力通信网络的脆弱性衡量指标与其他的衡量指标具有 着本质上的区别，一般来讲主要包括三个方面，即可靠性计算、抗毁性计算和有 效性计算，这也是电力通信网络脆弱性的三个特点。 2现代电力通信网络的现状及其脆弱性的表现 电力安全是国家财产安全的一个重要部分，他不仅关系到直接工作人员的人 身安全，更关系到社会经济的稳定发展。目前我国电力网络存在的普遍缺陷就是 通信能力不足，且发展非常缓慢。这主要是因为公用通信网络承载的业务种类非 常的繁杂，且行业之间的跨度很大，导致网络功能多而不精，这在一定程度上决 定了我国的电力通信网络很难做到业务层面的标细化运作。 2.1网络结构存在缺陷 目前我国的电力通信网络采取的结构大多是复合型的网络结构，多表现为树 形结构和星形结构，这种结构存在缺陷就是很难形成迂回的电路，这样就导致在 发生故障的時候很难通过迂回进行合理的分担，导致现行的网络结构比较的脆弱。 2.2网络接入和网络管理存在缺陷 目前我国的电力通信网络用户的接入方式一般是通过光纤或者是数字信号接口，这种接入方式较之之前的形式虽然有了很大的发展，但是网管对有用的信息 的收集工作依然很难，目前为止我国的电力通信网络还没有形成一个系统全面的 网管系统，这使网络管理存在很大的问题。 2.3通信体制存在缺陷 目前我国现行的通信体制比较的落后，很多的光纤线路已经运行了很多年， 都超过了报废的期限，尤其是光纤电路都超期服役，这导致形成的数字业务无法 达到综合性标准。 3电力通信网络脆弱性研究方法 为了能够有效的改善电力通信网络存在的缺陷，我们必须要对当前的网络进 行系统全面的检测，了解掌握当前网络脆弱性的表现特点，从而有针对性的提出 有效的解决措施，以切实的提高网络的可靠性、安全性。根据多年的从业经验， 电力通信网络脆弱性的分析方法有很多种，下面我们对经常会用到的几种方式进 行详细的解释。 3.1基于图论的网络脆弱性分析方法
电力系统可靠性评估指标
电力系统可靠性评估指标 1.1 大电网可靠性的测度指标 1. (电力系统的)缺电概率 LOLP loss of load probability 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率，即 ∑∈=s i i P LOLP 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；S 为给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状态全集。 2. 缺电时间期望 LOLE loss of load expectation 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的小时或天数的期望值。即 ∑∈=s i i T P LOLE 式中：i P 、S 含义同上； T 为给定的时间区间的小时数或天数。缺电时间期望LOLE 通常用h/a 或d/a 表示。 3. 缺电频率 LOLF loss of load frequency 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的次数，其近似计算公式为 ∑∈=S i i F LOLF 式中：i F 为系统处于状态i 的频率；S 含义同上。LOLF 通常用次/年表示。 4. 缺电持续时间 LOLD loss of load duration 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的平均每次持续时间，即 LOLF LOLE LOLD = LOLD 通常用小时/次表示。 5. 期望缺供电力 EDNS expected demand not supplied 系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电力削减的期望数。即 ∑∈=S i i i P C EDNS 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；i C 为状态i 条件下削减的负荷功率；S 含义同上。期望缺供电力EDNS 通常用MW 表示。
基于电网脆弱性的多目标电网规划
基于电网脆弱性的多目标电网规划 随着新能源和负荷的大规模接入，电力系统将面临着更多的不确定性。传统以经济性与安全性为主导的电网规划体系已不能满足现在电网建设的需求，亟需补充和完善。将电力系统脆弱性作为电网安全性与稳定性的延伸引入电网规划，将对规划建设坚强的电网将具有指导和借鉴意义。 标签：电网脆弱性;多目标;电网规划 引言 脆弱性是近年来智能电网的研究热点之一，电网脆弱性评估主要是对电网安全运行进行主动检测，对存在的隐患提前预防，以协调电网的运行方式，对电网的发展具有非常重要的意义。针对结构脆弱性的研究方法主要有基于复杂网络理论的评估方法及与人工智能相结合的评估方法。脆弱性评估方法如果要应用到电网的优化运行和规划方面，还需要研究从个体层面评价过度到系统层面评价的方法。目前，评价电网整体脆弱性的方法分为2个方向：主流的方向是对所有节点的脆弱性指标进行求和并平均到每个元件从而得出电网整体的平均的脆弱性;另外一部分则在电网脆弱性的均衡度上做相关的研究。合理的電网整体脆弱性评价指标应当包括平均脆弱性和分布均衡度两方面的内容。 1、电网结构脆弱性分析 1.1电网均匀性及其影响因素 1.1.1电网均匀性概念 均匀性是指物质之间一种或多种特性相关的具有相同结构或组成的状态，是物质的一种基本状态属性。达到均匀状态通常能够对事物的发展有一定的积极作用，因此均匀性被广泛的应用到各个系统中进行状态评估。电网结构均匀性指的是网络中的所有元件在实现功率传输功能的方面重要程度的差异。相关的研究表明结构越不均匀的网络，发生连锁故障可能性越高，并指出网络拓扑结构脆弱性来源于其非均匀性。因此可以通过分析电网均匀性来评估网络的脆弱程度。当绝对均匀时，电网中所有元件都具有相同的重要程度，任意一个元件在遭受故障都不会对电网造成严重影响，认为此时的结构脆弱性最低。 1.1.2电网均匀性影响因素 电网的结构均匀性主要受到电源、负荷以及输电线路分布影响。电源分布主要取决于一次能源的地理位置以及对城市环境的影响。负荷的分布由人类生产和生活地区所决定，其大小则取决于当地经济发展水平。输电线路的分布和参数选择取决于当地地理和市政情况，在实际建设中受到可用传输通道等多方面因素的约束。总的来说，电网结构由于各方面客观因素的限制，很难达到均匀状态。尽
电力系统安全风险评估与脆弱性分析
华中科技大学 硕士学位论文 电力系统安全风险评估与脆弱性分析 姓名：孙飞 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：张哲 2011-05-27
摘要 电力系统的安全关系到国家的安全、社会的稳定以及人民的生活。随着经济社会的发展，电力系统也日趋复杂和庞大，各种新技术的应用也给电力系统的安全稳定运行增加了更多不确定性因素。近些年世界范围内频发的大面积停电事故，使人们深刻地认识到传统的基于电网稳定性分析的安全评估方法已经不能有效地保证电力系统的安全稳定运行。因此，结合我国电力系统的实际，研究建立具有客观性、实用性和适应性的电力系统安全风险评估方法，并在此基础上开展电力系统的脆弱性研究具有非常重要的理论和现实意义。 论文首先对国内外电力系统安全风险评估和脆弱性分析的研究现状和面临的主要问题进行了综述分析，在此基础上，从工程实用化的角度，提出了对电力系统进行安全风险评估与脆弱性分析的新方法。 通过对电力系统大停电事故的原因进行分析，应用事故树分析法将大停电的原因归类为结构、技术、设备和管理四大要素，并重点对结构、技术、设备三大要素进行逐层细分，得到了电力系统安全风险评估与脆弱性分析的四级指标体系。指标体系是电力系统安全风险评估与脆弱性分析的基础。文中对指标体系的结构进行了阐述。 指标权重的分配是电力系统安全风险评估与脆弱性分析的关键。由于电力系统本身的复杂性，安全风险评估与脆弱性分析指标体系中包含了大量的定性指标。文中利用层次分析法，实现了定性指标与定量指标的权重分配，并用实例比较了不同标度法对权重分配计算结果的影响。 判断矩阵描述了指标之间的相对重要性关系，因此判断矩阵的一致性程度决定了指标权重分配结果的合理性。文中对判断矩阵的一致性问题进行建模，采用遗传算法实现了判断矩阵一致性寻优，通过案例计算证明了该优化方法的有效性。 脆弱性分析的目的是要找出电力系统的脆弱点。文中从复杂电力系统的角度探索了电力系统脆弱性的定义。在电力系统安全风险评估的基础上，利用模糊层次分析法，
电网规划设计指导书(可编辑修改word版)
电网规划设计指导书 设计的目的 电网规划设计是学完《电力系统规划与可靠性》课程后的一次综合性练习。教学目的在于通过对地区电网的设计，巩固和运用前面所学到的基础理论知识，掌握电网规划设计的一般原则和方法，培养分析问题和解决问题的能力。电网规划设计要求完成一个比较完整的电力网的初步设计。在设计过程中，要考虑到各方面的相互关系和相互影响，综合地运用课程中所学到的知识，进行独立思考。 设计的基本要求 ·熟悉电力网初步设计的有关技术规程，树立安全、可靠和经济的观点。 ·掌握电力网初步设计的基本方法和内容 ·熟悉电力网正常运行的基本计算。 ·学习工程设计说明书的撰写。 设计内容 ·设计题目： 地区电力网规划设计 ·设计的原始资料：（附录A） 1、发电厂及变电所的地理位置图； 2、各变电所及发电厂负荷的最大有功功率、年最大有功功率、年最大负荷利用小时数、功率因数、变压器二次侧电压和调压要求及供电可靠性要求。 3、各发电厂的装机台数、单机容量、型号及功率因数等。 4、地区最热月平均空气温度等。 ·设计的基本内容： 1、功率平衡计算 功率平衡计算，包括有功功率平衡和无功功率平衡两部分； （1）有功功率平衡 为了维持频率的稳定，满足用户对功率的要求，电力系统装设的发电机额定容量必须大于当前的最大负荷。因此必须进行最大负荷时有功功率平衡计算，以
校验系统备用容量是否符合要求。 有功功率负荷按下式计算： ·用电负荷 P LD = K 1 ∑ P max i i =1 ·供电负荷 ·发电负荷 P g = P f = 1 1 - K 2 1 1 - K 3 P LD (P g + P y ) 式中 ∑ P max i — n 个变电所最大负荷之和； i =1 K 1 —同时率 K 2 —网损率 K 3 —厂用电率 P y —发电厂的机压负荷（一般不超过机组容量的 5%） 同时率 K 1 的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关，一般应根 据实际统计资料确定。当无实际统计资料时，可参考附表 B —1 的同时率 K 1 。 网损率 K 2 以供电负荷的百分数表示，一般为5% ~ 10% 。 厂用电率 K 3 以厂用电负荷占发电负荷的百分数表示，通常发电厂厂用电率 如附表 B —2 所示。 为保证系统的频率稳定和供电可靠性，系统内的总装机容量应大于发电负荷，即系统中应有足够的备用容量。按规定，系统的总备用不得低于系统最发电负荷的 20%，即系统的总装机容量，应大于或等于发电负荷的 1.2 倍，即 P G ∑ ≥ 1.2P f （2） 无功功率平衡 电力系统的无功功率平衡，是系统电压质量得根本保证。对系统作无功功率平衡计算的主要目的，在于初步估计系统中发电机的容量是否能够满足系统最大 n n
浅谈电力系统可靠性
浅谈电力系统可靠性 随着电力工业引入市场机制，市场条件下的电力系统可靠性和系统运营经济性之间的矛盾便逐渐显现出来，如何在电力市场的运营过程中保证系统运行的可靠性已成为研究的热点。本文简单论述了电力系统的可靠性以及在电力市场环境下电力系统可靠性的发展、所面临的问题、挑战等。 标签：电力系统可靠性发展挑战 1 基本概念 1.1 可靠性可靠性是指元件、设备、系统等在规定的条件下和预定的时间内完成其额定功能的概率。 1.2 电力系统可靠性电力系统可靠性包括两方面的内容：即充裕度和安全性。前者是指电力系统有足够的发电容量和足够的输电容量，在任何时候都能满足用户的峰荷要求，表征了电网的稳态性能，后者是指电力系统在事故状态下的安全性和避免连锁反应而不会引起失控和大面积停电的能力，表征了电力系统的动态性能。 2 电力系统可靠性的重要性 向用户提供源源不断、质量合格的电能是电力系统的主要任务。因为电力系统设备很复杂，包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备，这些设备都可能发生不同类型的故障，从而影响电力系统正常运行和对用户的正常供电。如果电力系统发生故障，将对电力企业、用户和国民经济，都会造成不同程度的经济损失。社会现代化速度越来越快，生产和生活对电源的依赖性也越来越强，停电造成的损失以及给人们带来的不便也将日益显现。因此，要求电力系统应有很高的可靠性。 3 电力市场环境下的可靠性 现如今人们普遍思索的问题是怎样揭示电力系统可靠性背后所隐含的经济意义。一些新的研究成果有：怎样将客户的可靠性需求货币化、如何评价发输电系统的可靠性以及新的适应电力市场需求的可靠性指标怎样设定等。这些研究仍面临一个普遍问题：即使人们已经认识到可靠性是一种稀缺的资源，并感觉到其背后所蕴涵的经济意义，但在对可靠性的价值研究时，却往往摆脱不了对可靠性进行“收费”的思想。我们应当在市场的环境中使电力系统的可靠性发挥作用。为此就要去探索如何利用市场的供给需求机制实现统一可靠性和经济性的目的。有些资料中提到了可靠性价值的概念，但并没有就在市场条件下的可靠性的供给和需求关系以及这种关系对系统可靠性带来的影响展开讨论，而这些也正是电力市场环境下可靠性研究面临的新挑战。
面向供电可靠性的配电网规划方法与实践应用
面向供电可靠性的配电网规划方法与实践应用 配电网是电力输送及电网运行的核心。电网的运行要求安全稳定。文章针对面向供电可靠性的配电网规划方法与实践应用进行探究，重点分析面向供电网可靠性的配电网规划方法，先针对供电可靠性影响因素进行分析，然后再探究提升供电可靠性的配电网规划方法，以促进配电网规划方法更加完善，同时促进面向供电可靠性的配电网规划方法在实际生活中得以成熟应用。 标签：供电可靠性；配电网规划方法；实践应用 人们的生活处处离不开电力，电网是居民用电的基础电力设施，电网的可靠性直接影响居民用电的安全性与稳定性。而配电网的规划是电网运行与工作性能设计的基础，其关系到整个电网运行的质量与效率，因此，配电网的规划应该建立在供电可靠性的基础之上，电网企业应该积极探究面向供电可靠性的配电网规划方法，并积极将面向供电可靠性的配电网规划方法应用于实践，进而提升电网运行的稳定性与安全性。 1 影响供电可靠性的原因 1.1 配电网网络接线对供电可靠性的影响 配电网网络接线质量及水平直接影响电网故障修复效率。高水平及高质量的电网网络接线可以使故障检修的时间大大缩短，通常情况下，配电网网络接线水平由接线模式的典型化率来评价。电网网络线路的分段直接影响电网故障的影响范围，一般情况下，一个线路分段中出现电路故障会影响整个分段线路电力的正常供给，因此，缩小电网接线分段的范围可以降低故障的影响范围，但过小的电网接线分段范围会增加电网运行管理的成本，因此，在配电网接线分段时要经过综合的考量，选择适中的分段范围，以在电网运行管理成本控制的基础之上减小故障的影响范围。此外，电网各分段线路之间的相互联系与变电站具备的备用主变性能对故障发生后各电网分段之间负载的转移具有十分重要的作用。 1.2 配电网设施的性能对供电可靠性的影响 配电网的设施主要包括线缆与主要的供电机械设备。配电网线缆是电网运行与配电工作的重要设施，配电网线缆主要分为电缆与架空线缆两部分。架空线缆长期暴露于外界环境中，线缆会长期受到自然环境中各种因子的侵蚀，且影响架空电缆质量的不定因素较多，架空电缆的质量控制十分困难，再加之配电网线缆数量、长度十分众多，分布范围十分广泛，线缆的维护与检修工作量十分之大，配电网线缆的质量很难得到保障。供电机械设备的质量主要玉器本身性能有关，其次，机械设备的防雷工作与接地工作也十分重要。此外，各个机械设备之间的信息交互与联系及机械设备的运行状况也是影响供电可靠性的主要原因。 1.3 供电技术对供电可靠性的影响
2021版电力系统可靠、安全、稳定关联关系
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 2021版电力系统可靠、安全、稳 定关联关系
2021版电力系统可靠、安全、稳定关联关系导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 随着科学技术的发展与进步，人们对于能源的依赖越来越强烈。作为在当今世界能源中占有重要地位的电能，更是在国民生活经济中起着不可替代的作用。在当今社会，电能作为国民经济的基础产业，电力系统一旦发生事故，将对经济、社会各层面产生严重的直接或间接后果。所以我们应当更加注重提高电力系统的可靠性、安全性与稳定性，使电力系统能够高效安全有效的为人们服务。 一、电力系统可靠性、安全性与稳定性的基本定义 ⑴电力系统可靠性 可靠性与风险具有相同的内涵，是一个事物的两个方面，可靠性高了的同时，意味着风险的降低。 从电力系统的基本职能来看：电力系统的基本职能是在保证合理的连续性和质量标准的基础上，尽可能经济的向用户供应电能。可见，电力系统可靠性实质就是预判在不同运行方式下出现的概率及其后果，综合做出决策，充分发挥系统中各个设备的潜力，从而保质保量
电力系统的脆弱性分析
电力系统的脆弱性分析 发表时间：2018-07-02T11:25:15.850Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：郭晓鸣 [导读] 摘要：本文在传统的电力系统安全评估的基础上，引入了电力系统脆弱性的概念，拓展了传统电力系统安全性概念。（国网天府新区供电公司四川成都 610000） 摘要：本文在传统的电力系统安全评估的基础上，引入了电力系统脆弱性的概念，拓展了传统电力系统安全性概念。从电力系统的脆弱性角度研究电网安全稳定问题，给出了电力系统脆弱性评价的指标和评价方法。本文的脆弱性分析是建立在暂态稳定分析的基础上的。采用被普遍认为是关于准确性、可靠性和建模详尽暂态稳定分析最可行的工具——时域仿真法。文章首先详细介绍了时域仿真法暂态稳定分析的全过程，然后再利用其结果和提出的脆弱性指标，对具体电网进行脆弱性分析。 关键词：电力系统；脆弱性；暂态稳定；时域仿真 ABSTRACT：In this paper, the introduction of power system vulnerability based on traditional power system security assessments expands the traditional concept of power system security. From the point of the power system vulnerability on the security and stability issues, the paper puts forth the vulnerability indicator of the power system as well as the power system vulnerability assessment method. The paper researches the method of vulnerability analysis by analyzing transient stability. Time domain simulation method is adopted because it’s generally regarded as the best available transient stability analysis tool in terms of accuracy, reliability and modeling capability. The entire process of the analyzing is firstly introduced, and then a actual power grid is analyzed based on the presented vulnerability indices. KEY WORDS：Power System, Vulnerability, Transient Stability, Time Domain Simulation 引言 目前我国电力系统的结构和运行方式越来越复杂多变，特别是很多远距离大功率输电线路和系统间弱联系的出现，使得电网结构和运行方式变得日益复杂，控制管理更加困难。通过一定的分析方法，确定电网的薄弱点，可以更加有针对性的提出电网的改进措施或提出更明确的风险管控措施，从而保障整个电网的安全稳定运行。 目前国内对脆弱性的评价指标体系开展研究，主要提出一些进行电网脆弱性评价的方法，比如复杂网络理论、概率论等等。[1-4] 本文采用时域仿真方法，对系统进行暂态稳定分析。暂态稳定分析的结果是给出极限切除时间(CCT)。通过对极限切除时间与保护装置的整定时间比较，定量给出稳定裕度。 1 电力系统的脆弱性指标和阈值 电力系统脆弱性的概念在文献[5]中已经提及。在本文的研究中同时考虑两个脆弱性指标： （1）极限切除时间 极限切除时间就是在系统在发生永久三相短路故障后，发电机之间的功角差刚刚大于的时间。 图1.电力系统脆弱性评估流程 （2）保底功率 保底功率P的求取方法：，假设T为保证系统安全稳定运行的各个故障点CCT的阈值。共扫描了系统的M+N个故障点，计算结果表明，阈值以内的点有M个，以外的有N个，同比例增加或减少网络的发电量和负荷，直到阈值以内的M个点都移到阈值外，这时的负荷水平定义为保底功率P。 其描述为： 是各点故障下极限切除时间，T是评价阈值；是发电机有功出力，是发电机无功出力。