[發(fā)明專利]基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010989226.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112163306B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志鵬;謝寧;王承民;王智冬;李暉;王帥;朱承治
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);國網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升系統(tǒng)及方法，包括：通過節(jié)點與邊的關(guān)系建立復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型；基于不同的攻擊模式對復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型進行攻擊，得到破壞后的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型；基于魯棒性提升策略改造復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型，得到改造后的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型；基于不同的攻擊模式對改造后的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型進行攻擊，得到破壞后的改造復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化模型；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連通度計算破壞后的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化模型和破壞后的改造復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化模型的脆弱性，通過脆弱性驗證改造后復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化模型的魯棒性；本發(fā)明面對多種攻擊模式均能明顯提升網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，適用性更廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)分析領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升方法及系統(tǒng)，更為具體地，涉及電力網(wǎng)絡(luò)脆弱性評估及魯棒性提升策略。

背景技術(shù)

電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性研究背景為：電力系統(tǒng)大規(guī)?；ヂ?lián)的程度越來越高，互聯(lián)同時會給電網(wǎng)帶來更大的風險，局部故障會通過聯(lián)絡(luò)線蔓延到整個網(wǎng)絡(luò)，擴大了故障影響范圍。因此，研究電力系統(tǒng)連鎖故障的機理、探究電網(wǎng)脆弱性的來源具有很重要的現(xiàn)實意義。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論以拓撲為出發(fā)點研究網(wǎng)絡(luò)的脆弱性，同時尋找提高網(wǎng)絡(luò)魯棒性的策略，可以有效抑制故障的連鎖傳播，降低大停電的概率及規(guī)模。

現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)脆弱性分析方法為：先定義不同的節(jié)點重要程度指標，再通過破壞關(guān)鍵節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)進行魯棒性分析，可以得到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連通度變化曲線。當曲線下降越迅速，說明網(wǎng)絡(luò)魯棒性越低(脆弱性較強)；反之，魯棒性越高(脆弱性越低)。

現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升方法為：一種常見策略是定義有效的重要度指標，對該指標定義下的關(guān)鍵節(jié)點加強保護，減少其故障的可能性，避免連鎖反應(yīng)過度發(fā)生。另一種策略是給網(wǎng)絡(luò)增加新線路，提高連通程度，從而提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。

現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升方法主要存在以下不足：

1.策略缺乏普適性。加強關(guān)鍵節(jié)點或線路的保護屬于“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的策略，沒有改變拓撲的性質(zhì)，且有效性受到了指標定義優(yōu)劣的限制。針對不同的破壞模式，該策略提升魯棒性的效果可能大相徑庭。

2.策略經(jīng)濟性較差。加邊策略在實際工程中即是新建了一條電力線路，該過程需要花費較高的設(shè)備成本、土地租用成本、建設(shè)成本及維護成本等，這種策略固然能夠改善網(wǎng)絡(luò)抵御風險的能力，但其實是一種犧牲經(jīng)濟性換取可靠性的做法。

3.策略缺乏對脆弱性根源的探討。無論是加固網(wǎng)絡(luò)組件的策略還是加邊策略，都沒有回答“怎樣的網(wǎng)絡(luò)魯棒性更好”的本質(zhì)問題，缺乏對脆弱性根源的探討。

專利文獻CN106067074B(申請?zhí)枺?01610371119.9)公開了一種通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)鏈路的開關(guān)狀態(tài)來提高電網(wǎng)系統(tǒng)魯棒性的方法，該方法從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度對級聯(lián)失效現(xiàn)象設(shè)計合適的網(wǎng)絡(luò)保護策略。首先建立電學(xué)特性和網(wǎng)絡(luò)拓撲信息相結(jié)合的模型；然后利用切斷相應(yīng)鏈路的保護策略抑制級聯(lián)失效的傳播，從而減少級聯(lián)失效對電網(wǎng)帶來的損害，并且考慮切斷鏈路的數(shù)目在實際操作中不能太大，將電力網(wǎng)鏈路狀態(tài)控制問題轉(zhuǎn)化為多目標優(yōu)化問題；最后利用非支配排序二進制差分進化算法求解該多目標優(yōu)化問題，根據(jù)最優(yōu)的鏈路方案來控制電網(wǎng)各鏈路的開關(guān)狀態(tài)。

針對上述背景技術(shù)中，傳統(tǒng)策略普適性、經(jīng)濟性較差且不涉及網(wǎng)絡(luò)拓撲本質(zhì)的問題，本發(fā)明提供了一種基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升策略，對電力網(wǎng)絡(luò)進行簡化建模，通過建立鄰度關(guān)系矩陣分析網(wǎng)絡(luò)，深入探究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中影響魯棒性的根源，通過細微調(diào)整拓撲改變鄰度關(guān)系，從而大大提升網(wǎng)絡(luò)抵御蓄意破壞的能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升系統(tǒng)及方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于分形機理的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)魯棒性提升系統(tǒng)，包括：

模塊M1：通過節(jié)點與邊的關(guān)系建立復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)簡化拓撲模型；