摘要
随着人们对电能需求不断增大，电网规模也从最初的小规模局域电网发展到今天的跨区互联大电网，结构形态也随之越加复杂，并且大规模跨区域互联大电网必将成为全球电力系统发展的一种趋势。针对复杂电网，基于还原论思想的传统电网分析方法已不能满足需求。已有的研究表明，电网具有复杂网络的一般特征，可以抽象成一个复杂网络，故可运用复杂网络理论进行分析。 本文从电网的拓扑结构出发，结合复杂网络理论，重点开展电网无功电压分区与关键线路辨识的研究工作。 首先，总结了近几年发生的一系列大规模电网停电事故，对复杂网络理论的基本概念及发展现状进行了简要介绍，重点分析了复杂网络理论在电网中的应用情况。 其次，传统无功电压分区常采用基于潮流运算的聚类算法，该算法计算较复杂，且难以体现出电网拓扑结构。针对这些问题，提出一种基于复杂网络理论的谱聚类无功电压分区新算法。第一，基于电网的节点导纳矩阵构建了无功电压分区模型，利用谱聚类对模型进行分析得到低维度聚类样本，再应用改进的K-means聚类算法获取分区方案。第二，为了确保分区方案的可行性，基于模块度、无功平衡与无功储备建立了一个评价指标体系对分区方案进行校验。为了提高主导节点选择的准确度，引入了程度中心性评价指标。通过IEEE-39节点标准测试系统对算法进行仿真，仿真结果验证了算法的可行性与优越性。 最后，为有效辨识出电网中关键线路，提出了基于综合介数指标与电网传输效率的关键线路辨识方法。第一，在潮流介数与电网潮流分布的基础上，综合考虑了线路的功率传输裕度与故障后的潮流转移，科学量化了关键线路在电网结构与运行中的重要性与脆弱性，其物理背景更符合电力系统实际。第二，为有效验证综合介数指标所辨识出关键线路的有效性，结合网络传输效率与电网潮流的方向性，提出了电网传输效率指标。通过IEEE-39节点标准测试系统的仿真结果表明，综合介数指标能更有效的辨识出电网中的关键线路。
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