基于暂态能量函数与复杂网络理论的电网暂态脆弱性研究

在电网脆弱性理论的基础上，结合李雅普诺夫能量函数和复杂网络理论，构建基于电网元件的暂态脆弱评估模型，实现对电网暂态薄弱环节的辨识。首先，根据电网脆弱性定义分别对电网状态脆弱性与结构脆弱性进行分析建模；然后，采用李雅普诺夫直接法构造基于元件信息的暂态能量函数模型，且定义不同元件信息下的临界能量值为该元件越限或崩溃时的临界值。基于暂态能量裕度及运行状态关于暂态能量函数的灵敏度的分析方法对元件运行状态进行描述。其次，基于复杂网络理论，结合电网特点对相关概念进行重新定义，通过新定义下的具有动态性质的单元网络特性指标对元件网络结构特性进行描述；最后，在搭建计及电网运行状态与网络结构因子的综合电网静态脆弱评估模型基础上，构建基于暂态能量函数的电网暂态脆弱评估模型。通过模型下的暂态裕度指标、暂态趋势指标及元件综合暂态脆弱评估指标实现对电网暂态薄弱环节的辨识，即全网全局的元件暂态脆弱强度排序。

为了实现对电网暂态薄弱环节的辨识，本次项目工作在电网脆弱性理论的基础上，结合李雅普诺夫能量函数、复杂网络理论及熵理论，构建了多种电网暂态脆弱评估模型。首先，根据电网脆弱性定义分别对电网状态脆弱性与结构脆弱性进行分析建模；然后，采用李雅普诺夫直接法构造基于元件信息的暂态能量函数模型，且定义不同元件信息下的临界能量值为该元件越限或崩溃时的临界值。基于暂态能量裕度及运行状态关于暂态能量函数的灵敏度的分析方法对元件运行状态进行描述。其次，基于复杂网络理论，结合电网特点对相关概念进行重新定义，通过新定义下的具有动态性质的单元网络特性指标对元件网络结构特性进行描述；然后，在搭建计及电网运行状态与网络结构因子的综合电网静态脆弱评估模型基础上，构建基于暂态能量函数的电网暂态脆弱评估模型。最后，借鉴电力系统平衡过程中的能量扰动的熵变规律（电力系统的扰动能量分布的聚集、均匀、混沌现象）通过对扰动传播规律机理的熵变探究，将熵变现象和机理应用于评估电力系统薄弱环节，提出基于熵的脆弱评估模型。通过以上模型下的暂态裕度指标、暂态趋势指标及元件综合暂态脆弱评估指标实现对电网暂态薄弱环节的辨识，即全网全局的元件暂态脆弱强度排序。本次项目研究成果为电网脆弱性研究提供了坚实的理论基础，为未来电网分析、计算与控制开辟了新思路。