基于潮流熵的复杂电网自组织临界态判断模型
复杂电网级联失效模型综述
复杂电网级联失效模型综述摘要:电力网络是人工创造的复杂网络之一,担负着将电能从发电机节点输送至负荷节点的任务,而且电网是一类耦合方式多样,具有复杂的层次结构和多时间尺度等特性。
个别元件往往会造成电网发生级联失效,导致整体网络崩溃,带来巨大的损失。
本文主要对电网失效模型进行总结,主要包括容量负载模型、基于直流潮流的OPA模型、基于负荷转移的CASCADE模型和非线性容量负载模型,理论结果可为解决实际电网建设提供理论依据和合理的保护策略。
关键词:复杂网络,级联失效,动力学模型0 引言复杂网络理论已成为复杂系统与复杂性科学重要的研究工具与方法,并被广泛地应用于各个领域,包括社会经济、交通电力及生命科学等。
随着信息和网络技术的快速发展,现代社会对各类网络系统的依赖日益加深。
而且,实际中的网络并不总是稳定的,一个节点或连边的失效往往会对多个其它元素造成影响,使得它们失效,这些新节点的失效同样地又可能使得更多其它节点失效,最终导致大规模的故障,这种现象叫做级联失效。
过去十几年,大规模电网连锁停电事故频繁发生,2003年8月,美国及加拿大出现的严重停电事故,因为少量输电线的故障导致了大范围的停电事故;2012年印度三大电网先后出现故障,造成印度北部、东北部地区电网全面崩溃,这些突发事件造成了大规模的灾难性后果,大停电事故会造成社会经济的极大损失,也会对个人生活产生影响,大停电的主要演变形式是以故障蔓延为特征的级联失效,电网从单一故障演变为多次故障,最终可能导致整个电网崩溃。
因此,学者致力于研究级联失效原理并构建相应模型,以减少级联失效带来的损害。
本文主要总结了Motter和Lai最早提出的容量负载模型[1],Dobson等提出直流潮流OPA模型[2]、和CASCADE连锁故障模型[4,5],非线性容量负载模型[6]。
1 容量负载模型(ML模型)Motter和Lai假设电网中节点的初始负载和容量呈线性关系,得到以下模型:(1)其中为容量;为负载;a为公差参数,表示节点负荷变化时引起的抗干扰能力的变化,a值越小,负载攻击对电网损害越大。
电力系统中基于模型和数据的潮流计算研究
电力系统中基于模型和数据的潮流计算研究概述:随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的增加,潮流计算在电力系统运行和规划中起着至关重要的作用。
基于模型和数据的潮流计算是一种重要的方法,它利用电力系统的数学模型和实时监测数据来求解电力系统中的电流分布情况。
本文将对电力系统中基于模型和数据的潮流计算进行全面深入的研究和探讨。
一、潮流计算的背景和意义1. 电力系统的发展和复杂性随着电力系统规模的增大和发电方式的多样化,电力系统的拓扑结构和运行状态变得越来越复杂。
因此,潮流计算的准确性和效率对于电力系统的稳定运行和规划具有重要意义。
2. 潮流计算的定义和目标潮流计算是指在给定电力系统拓扑和负荷情况下,计算各个节点的电压、电流和功率等参数。
其目标是确定系统中各个节点的电压和相角,以及支路中的功率流向,为电力系统运行和规划提供基础数据和指导。
二、基于模型的潮流计算方法1. 电力系统的数学模型基于模型的潮流计算依赖于电力系统的数学模型。
电力系统可以使用节点电压法或支路功率法来表述,并且可以分为直流潮流计算和交流潮流计算两种类型。
本节将详细介绍各种数学模型的特点和求解方法。
2. 直流潮流计算直流潮流计算是电力系统潮流计算的最简单形式,它忽略了电力系统中的交流特性,只考虑直流电压和功率的分布情况。
直流潮流计算可以通过节点电压法或功率流法来求解,其计算速度快,准确性较高,因此在一些简化的电力系统问题中被广泛应用。
3. 交流潮流计算交流潮流计算是电力系统中最常用的潮流计算方法,它考虑了电力系统中的交流电压和功率的变化。
交流潮流计算主要通过牛顿-拉夫逊法、次梯度法、内点法等求解方法来确定电力系统各节点的电压和相角。
三、基于数据的潮流计算方法1. 实时监测数据的获取基于数据的潮流计算依赖于电力系统的实时监测数据。
这些数据可以通过传感器、计量仪表等设备来获取,并以实时或者历史形式存储在电力系统监控中心的数据库中。
本节将介绍不同类型的实时监测数据的获取和处理方法。
基于最大熵原理的电能质量综合评估模型
( .n e noi EetcPw rGo pC . Ld , h o 0 0 2 , hn ;.n e noi H ai 1 Inr Mogl lcr o e ru o ,t. Hoht 10 0 C ia 2 Inr a i Mogl uda a n H i nxl WidFr H h o 0 2 , hn ) ut gi n am, oht 0 0 C ia e e 1 0
Absr c : mig a h h rceit so h o rh n ie e au t n o o r q ai , e d lfra ssig t a t Ai n tte c aa trs c fte c mpe e sv v lai fp we u ly a n w mo e o se s i o t n
A o rh nieP we ai au t n C mp e e s o rQu lyEv lai v t o
M o e s d o h a i u t o y Pr ncpl d lBa e n t e M x m m En r p i i e
L /Xi o h , AO e g T M u i , a —u G M n , E q l REN igu n e Ha - a g
1 引 言
电能质量 综合 评估 是 电能质 量研 究 的重要 组成 部
硬件支持 , 另一方面对 电能质从技术性和服务性两方面
对 电能 质量 的指标 进 行 衡 量 , 出采 用 模糊 原 理综 合 提 多 项指标 , 现 电 能 质 量 定 量 评 价 。文 献 [ 提 出先 实 4] 确定 各 电能质 量指 标 的 隶 属 度 函数 及 其 隶属 度 , 采 再 用模 糊综 合评 价方 法 的二 级评 判模 型对 电能质量 进行 综合 评判 , 电力 市场 环 境 下 的 电能 的优 质 优价 服 务 为 分析 提供 了基 础 。文献 [ ] 用 三 角模 糊数 的模糊层 5应 次分 析法确 定 电 能质 量 各 指标 的 主观 权 重 , 用 离差 运 最 大 化方法 确定 各 指标 的客 观 权 重 , 过 多 目标 决 策 通
基于连续潮流模型的电网自组织临界性的探讨
中图分 类号 : T M7 1 文 献标识 码 : B
Di s c u s s i o n o n t he Ne t wo r k S e l f - Or g a n i z a t i o n Cr i t i c a l i t y Ba s e d o n Co n t i nu o u s Po we r Fl o w Mo de l
Ke y wo r ds : c o n t i n u o u s p o w e r l f o w; i n t e r l o c k i n g f a t d t ; s w i t c h i n g l o a d; l a r g e a r e a p o w e r f a i l u r e ; s e l f - o r g a n i z a t i o n c i r t i c a l i t y
h i n g l o a d c o n t r o l mo d u l e, s e l e c t a n e ic f i e n t s wi t c h i n g l o a d p o i n t a n d s wi t c h i ng l o a d q u a n t i t y. T h e a n a l o g y s i mu l a t e s t he
电力系统规划的OPA模型及自组织临界特性分析
2 . 2 考虑电力系统规划的OPA模型
况等。 ③
控制功率平9 。若 电 力 系 统 线 路 开 断 ,造成电力
2 . 2 . 1 慢动态模块运行步骤
孤 岛 ,而且孤岛内部的电力不均衡,则需要对其进行平
考虑电力系统规划升级的连锁故障模型,共分为2层 衡处理。
WEI Wei
(Guizhou Electric Power Design Institute,Guiyang,Guizhou 550002-China)
Abstract:Aim at the cascading failures of power system-this paper analyzed the OPA model and self-organized criticality of power system planning,to ensure the rational planning of power system,reduce the happening of blackout of power system planning.The rationality and scientific nature of power system planning have a direct impact on the efficiency of power system, so it is of practical significance to strengthen the study of the planning model and the self-organized critical characteristics. Keywords:Power system planning;OPA model;Self organized criticality;Operation fault
基于熵权模糊的电网输变电工程综合评价方法
◎ 蚁喧 潮 广州 I 供 电局 有 限公司
摘 要 : 为推 进 电力工程 项 目 建 设标 准化, 本 文研 究输 变电基 建 工程质 量的科学评 价模 型与方 法, 首先 依 据 层 次 分 析 法 对 各 个工 程 质 量 评 价 指 标 的 权 重 进 行 初 始 化 , 然后 结合熵 权方法对质量 评 价指标 权重进 行修正 ; 进而结合定 量与定性指 标 的特点 , 提 出一 种基 于熵权模糊 模 式的评价方 法,实现 对 输 变 电 工程 的科 学 评 价 , 最 后通过 一个1 I O K V 的变 电站 工程 实例 进 行 了分 析 评 价 结 果能 较 好 反 映 基 建 工 程 实 际 质 量 水平 。 关 键 词: 输 变 电 工程 质 量 评 价 熵 权 A H P 方 法
长 久 安全 , 追 求高 质量 的电力 工程 对 于 尤 其 在 各 个 评 价 指 标 权 重 设 定 时 主要
国民 经 济以 及 国家 安全有 着重 要意 义 。
依 靠人 工经 验 , 具有较大的随意 } 生, 缺
研 究 输 变 电基 建 工程 质 量 的 科 学 评 价 乏科 学 理论 支撑 。 因此 , 本文选择A HP 模 型与 方 法 , 对 推 进 电 力工程 项 目基 建 方 法作 为基 础 评 价 模 型并进 行 优 化 , 结 标准 化 体 系 的建 设 、 强 化 电 力工程 项 目
1 弓I 言
目前 在 综 合 评 价 研 究 中 最 为 典 型 确 定 评 价 其 指 标 体 系 , 对 各 指 标 之 间
电力行业是保 障国民经济发展和 的是层次 分析法( An a l y t i c a l Hi e r a r c h y 进 行 两 两 对 比之 后 , 然后按9 分 位 比 率
基于临界慢化理论的电力系统自组织临界影响因素阈值计算方法
基于临界慢化理论的电力系统自组织临界影响因素阈值计算方法摘要:很多繁杂体系在临界相变的界线点周围有着临界慢化的情况。
对当前大部分学说能够明确电能体系自组织临界点的运算极为庞杂、运算时长超时或没有办法提供具体运用中最为核心的判定阈值讯息的情况,把临界慢化学说运用在明确电力体系自组织临界点,并以Mann-Kendall检定模式明确自组织临界影响要素的临界阈值,是极为简便并且可操作性极强。
关键词:临界相变;慢化;自组织;临界点;研讨研究资料说明,天气突然发生变化以前,我国月均气温与太平洋当年振荡数据有着显著的临界慢化情况,为天气预估提供了一个新的方向。
电力体系是最为繁杂的人造体系其中一种,它在体系暂时平稳与失去平稳的临界点周围,业已有临界慢化情况。
研究表明,把临界慢化学说使用在电力体系自组织临界态方面,然而从其方差、自相关联指标层面实施自组织临界的临界慢化实验,也并未运算自组织临界态影响要素的临界阈值。
1、以M-K检测模式为核心的临界点运算方式电力体系的自组织临界态与非自组织临界态这两类状况间有着明显的差异。
如果电力体系从非自组织临界态演变到自组织临界态这种情况存在,一类微妙的干扰就能够又打蝴蝶效应并且致使大面积停电,并有着极大的能量转化与释放。
在临界态边缘,假如可以观察到临界慢化情况,就可以明确自组织临界演变影响数据的阈值。
在天气理论方面,M-K检测模式通常用以测试雨水量、河流、水的温度等因素在既定时间里长时间改变的态势与突发状况,无需样品遵照既定的排布,最关键的是明确临界点,进而获得临界阈值。
2、沙堆模型的临界慢化模式构建与解析自组织临界学说的首个模型体系即为沙堆模型。
(见图2.1)图2.1 自组织临界沙堆模型把砂砾以匀速撒在一个圆状的平板上,平板以下放置有巨大的玻璃罩,这样的玻璃张体积很大,确保从平板上滑下来的砂砾都可以掉入玻璃罩内。
把玻璃罩置于一类精确的电子秤中,每间隔一秒钟测试沙堆的自重并进行记载。
组织结构复杂性熵尺度评价模型
组织结构复杂性熵尺度评价模型
姚路;钟德欢;林志勇
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2010(022)005
【摘要】将熵作为复杂性的度量,给出了管理熵度量与评价管理复杂性的新尺度、方法的基本概念、定义和原理;建立了复杂性度量的数学模型;在信息转化矢量空间、功能矢量空间和结构矢量空间三个复杂性空间的结合上建立一个统一的复杂性空间,结合组织结构复杂性构成因子的建立,构建了复杂性熵尺度评价模型,并运用该模型
对某组织结构优化前后的组织结构复杂性进行了评价.结果表明:组织结构优化前每
层的结构熵和整体熵均大于优化后的熵,组织结构优化后各层的管理幅度和强度减少,管理效率有了显著提高,从而验证了该评价模型的有效性.
【总页数】6页(P103-107,112)
【作者】姚路;钟德欢;林志勇
【作者单位】海军工程大学,管理工程系,武汉,430033;海军工程大学,管理工程系,武汉,430033;海军驻广州地区某军事代表室,广州,510260
【正文语种】中文
【中图分类】C936
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1.基于多尺度熵区域地下水资源系统复杂性测度 [J], 岳国峰;张永嘉;刘东
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5.基于自私兽群算法优化多尺度熵的区域降水复杂性分析 [J], 刘东;王椿庆;张亮亮因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于路由模拟的网络推演分析系统的设计和实现
基于路由模拟的网络推演分析系统的设计和实现王民昆;徐晓;邓志森;张大伟;熊志杰【摘要】The network flow monitoring through network path routing protocol configuration , synchronous configuration to support the same standard routing protocol agent simulator. By the algorithm automa-tically match the existing network link physical relationship , constructed by agent simulator for networks with virtual carriers 1: 1. Under the premise of not affecting the current network and of network simulation of equipment, interface, configuration of the additions and deletions to change, realize the actual network change into before the implementation of the troubleshooting and network inference , to prevent due to simple configuration errors or network architecture problems caused by network failure causes of costly.%通过对现网中指导流量穿越网络路径的路由协议配置进行监测,同步配置到支持同样标准路由协议的Agent模拟器中,通过算法自动匹配现网物理链路关系,构建由Agent模拟器为载体的虚拟1:1网络.在不影响现网的前提下,对模拟网进行设备、端口、配置的增删变化,实现对实际网络变更付诸实施前的故障排除和网络推演,以防止由于简单的配置错误或网络构架问题引起网络故障导致的高昂代价.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】Agent模拟器;同步算法;路由推演;设计【作者】王民昆;徐晓;邓志森;张大伟;熊志杰【作者单位】国网西南分部调控中心四川成都 610041;国网西南分部调控中心四川成都 610041;国网西南分部调控中心四川成都 610041;国网西南分部调控中心四川成都 610041;国网西南分部调控中心四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TN99电力的网络架构和配置都比较复杂,目前通过管理系统可以简便的监控网络拓扑、接口流量、业务质量,但是当网络管理员需要对网络进行设备升级、配置变更时牵一发而动全身;电力的网络灾备要求很高,基本所有业务都要有冗余备份链路,管理员的组网经验决定了冗余链路的健壮程度,但是还是无法预知如果出现了设备或端口故障时,路由走向会怎样,当前的组网是否能满足需求。
基于加权网络结构熵的电网连锁故障研究
基于加权网络结构熵的电网连锁故障研究蔡晔;陈彦如;曹一家;黄小庆;谭玉东【摘要】To study the mechanism of the blackouts in power systems ,we propose an impedance‐based topological model and cascading failure mechanism model for weighted power grid .Consid‐ering both node and edge differences a new network structure entropy is defined to quantitatively describe the faults evolution and unbalanced distribution of power network structure .Simulation results on the New England 39‐bus system and IEEE118‐bus system indicate that power network struc ture entropy has important influence on the spread of cascading failures .The smaller net‐work structure entropy is ,the more load loss in power system .%为研究大规模互联电网连锁故障的发生机理,选取输电线路的电抗值作为线路权重,建立电网加权拓扑模型,定义综合考虑节点和边差异性的加权网络拓扑模型结构熵的概念,以此描述故障演化过程中电网拓扑结构的不均衡性。
对新英格兰39节点系统和IEEE118节点系统动态仿真实验说明,在连锁故障中,结构熵值的变化规律能较好地表征连锁故障的传播特性,同时结构熵值越小,系统损失负荷越多。
含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识方法
含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识方法自2005年《可再生能源法》颁发以来,风力发电经历了近5年逐年翻番的高速发展之后,于2011年前后迎来了风电发展问题的爆发期。
由于风力发电设备的运行环境恶劣且远离监控中心,同时风力发电设备本身所存在的技术缺陷使得风力发电机组的安全运行容易遭到破坏,进而威胁到电力系统的安全运行。
2006年西欧电网“11· 4”大停电事故中,大量风电机组因频率保护连锁跳闸脱网,电力系统的功率平衡遭到破坏,导致系统长时间频率偏差;2011年我国甘肃酒泉地区和河北张家口地区的多起风电机组脱网事故中,大量风电机组因电压问题连锁跳闸脱网,大量风电出力的损失导致系统频率明显偏低。
所幸的是这几起事故均没有继续发展下去,未酿成大停电事故,但不可否定的是,大规模风电集中接入的安全隐患必须引起高度重视。
而从复杂系统自组织临界性理论出发,电网连锁故障的发生则是由于在电网发生连锁故障时系统已经处于高危状态-自组织临界态。
如果能够实时地对电网的运行状态进行辨识和监视,并针对趋于自组织临界态或已处于自组织临界态的电网及时采取相应的控制措施,则能够有效地预防和防御连锁故障的发生。
正是在此背景下,本文针对含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识方法展开研究,并取得了以下创新性成果:基于自组织临界性理论揭示了复杂电网连锁故障的产生机理,认为连锁故障(大停电事故)的发生是电网自组织临界性的外在表现形式,电网自组织临界性是电网发生连锁故障(大停电事故)的内在规律。
并在此基础上,系统地阐述了电网自组织临界性演化机理和数学表征,包括时间上的幂律尾特性和空间上的分形分维特性。
由自组织临界性理论分析知,停电数据是否符合幂律尾特性可作为电网自组织临界态辨识的一个判据。
在停电数据的计算模型方面,本文对OPA模型进行了一定的改进,将风电出力的波动性纳入其中,同时去除了慢动态过程,采用直流潮流计算潮流分布,对当前运行状态进行多次的连锁故障仿真计算,得到负荷损失数据。
复杂网络理论在电网分析中的应用与探讨_魏震波
第39卷第1期电网技术V ol. 39 No. 1 2015年1月Power System Technology Jan. 2015文章编号:1000-3673(2015)01-0279-09 中图分类号:TM 71 文献标志码:A 学科代码:470·40复杂网络理论在电网分析中的应用与探讨魏震波,苟竞(四川大学电气信息学院,四川省成都市 610065)An Overview on Application of Complex Network Theory in Power System AnalysisWEI Zhenbo, GOU Jing(School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan Province, China)ABSTRACT: In this paper, firstly the necessity of applying complex network theory is expounded in both demand and applicability; secondly, according to the architecture of its theoretical system, its application results are logically divided into three parts, i.e., the research on network structure, the associated studies on network structure and network performance and the synthetical application research; finally, through the survey on the research, the summary of experience and the analysis of dilemma, the research prospect of complex network theory is previewed, and several suggestions on the research on complex power grid under new environment are put forward.KEY WORDS: power system; complexity science; complex network theory; power network analysis摘要:随着复杂网络理论在电网分析中的应用深入,其成果与质疑纷至而来。
考虑自组织临界条件的区域电网风电极限渗透功率评估方法
考虑自组织临界条件的区域电网风电极限渗透功率评估方法张宇童;汪樟垚;雷怡菲;吴东韶;程韧俐;华栋【摘要】随着电力系统中风电装机容量的不断增长,如何评估已有区域电网的最大风电极限渗透功率成为了一个重要问题.通过分析复杂电力系统的自组织临界性,提出了基于区间最优潮流的连锁故障模型来评估系统风电极限接入容量的新方法.该方法将风电出力的波动性建模为区间数,通过区间连锁故障模型模拟在风电比例不断增长情况下的电网连锁故障概率与连锁故障规模的规律,获得电网出现自组织临界特性时的风电渗透平均功率,并以此作为电网的最大风电渗透容量.通过在 IEEE30 节点系统和 IEEE118 节点系统上的仿真实验,验证了该方法可合理地测量电力系统的极限风电接入容量.%With the increase of installation of wind energy in power systems, it has become a great challenge to evaluate the maximum wind energy limit penetration of a given regional power grid. By analyzing the self-organized criticality of complex power systems, a method based on interval Optimal Power Flow (OPF)cascading failure model to evaluate the maximum wind penetration is proposed. This method models the wind power output uncertainty as an interval number to form the interval cascading failure model based on interval OPF of power grids. With the increasing wind power penetration, the rules between the probability and scale of cascading failures can be discovered. The maximum wind power penetration is determined by the average of wind power when the power grid exhibits the self-organized criticality. Simulation experiments on IEEE 30-bus system and IEEE 118-bus system verify that the proposed methodis a reasonable quantitative measurement method for assessing the wind power penetration limit of a power system.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】7页(P9-15)【关键词】风能波动性;区间潮流;自组织临界;连锁故障;风险评估【作者】张宇童;汪樟垚;雷怡菲;吴东韶;程韧俐;华栋【作者单位】深圳供电局有限公司,广东深圳 518001;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;深圳供电局有限公司,广东深圳 518001;华南理工大学电力学院,广东广州 510640【正文语种】中文风力发电技术是所有可再生能源中最有前景并且发展最迅速的技术之一[1]。
含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识
含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识但扬清;刘文颖;朱艳伟;蔡万通;王维洲;梁琛【摘要】基于学习向量量化(LVQ)神经网络法,提出了一种含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识方法.该方法以加权潮流熵、网络拓扑熵和风电波动熵等熵值物理指标为主要输入对象,以停电数据的幂律尾曲线拟合方法生成的数据作为训练样本,采用LVQ1和LVQ2算法对创建的LVQ神经网络进行训练,然后利用经过训练后的网络模型进行含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识.该方法建立了物理指标与自组织临界态之间的直接联系,避免了采用传统辨识方法多次仿真和较多主观干预的问题.实例仿真结果表明,所提方法能够正确地对电网运行状态进行辨识.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】7页(P127-133)【关键词】集中式大规模风电;连锁故障;自组织临界态辨识;LVQ神经网络;物理指标;幂律尾曲线;风电;熵;神经网络【作者】但扬清;刘文颖;朱艳伟;蔡万通;王维洲;梁琛【作者单位】国网浙江省电力公司经济技术研究院,浙江杭州310007;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;国网浙江省电力公司宁波供电公司,浙江宁波315010;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州730050;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TM614;TM7610 引言大规模风电集中接入电网,给电网的网络结构和潮流分布均带来巨大影响。
我国大规模风电集中开发模式决定了众多风电场集中接入电网的结构特点,网络中将出现一批连接度很高的节点。
从网络角度而言,此类节点的丢失将使网络连通性急剧下降。
对电力系统而言,更严重的是会丢失该节点下的电源和负荷,若此时在该节点并网发电的风电场群出力处于高位,则相当于系统中发生大电源丢失事故。
基于熵权属性识别模型的电网调峰方案评估方法
基于熵权属性识别模型的电网调峰方案评估方法卢恩;王一;陈雨果;谢敏;陈卉灿;刘明波【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2013(000)014【摘要】As the existing power system peak load regulation scheme is designed based on the experience of dispatcher mainly, it has the disadvantages of strong subjectivity, inaccurate scheme evaluation system and so on. Coal consumption, power purchase cost and SO 2 emission are used as power system peak load regulation scheme evaluation indexes. Combined the attribute recognition mode of ordered segmentation problems with the entropy value of information theory, the power system peak load regulation scheme evaluation system is proposed based on the entropy weight attribute recognition model. Firstly, the attribute space of the peak load regulation scheme is set up and partitioned in order. After using entropy theory to determine the evaluation index coefficient, the attribute measurement of peak load regulation scheme can be worked out with weight sum. Finally, by confidence criterion, the investigated scheme is evaluated. In the numerical examples, Guangdong power grid is used as application background, peak load regulation schemes of six typical days are evaluated to testify the proposed evaluation system.% 现有电网调峰方案的形成很大程度上仍依据运行调度人员的人工经验,主观性强,尚缺乏精细化的方案评估体系。
《复杂》思维导图
背景和历史单只蚂蚁行为很简单,整个蚁群一起构造的结昆虫群落 构复杂得惊人大脑 简单个体是神经元,却产生了强大的信号系统 没有中央控制,免疫细胞却能分工明确,联合免疫系统 抗击病原体由个人或公司组成的简单、微观的个体购买和出售经济 商品,整个市场却复杂难以预测每个人都看不到网络全貌,整个网络却有一个整万维网 体的“适应”行为 1.复杂的集体行为复杂性是什么2.信号和信息处理3.适应性定义1:复杂系统是由大量组分组成的网络,不存在中央控制,通过 简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理,并通过学习 和进化产生适应性复杂系统定义定义2:具有涌现和自组织行为的系统动力学的起源 亚里士多德、伽利略、牛顿等海森堡“测不准原理”打破精准预测幻想生物群体模型:线性和混沌:对初始条件的敏感依赖性 非线性兔子逻辑斯蒂映射 不动点、周期和混沌第一条普适性质:通往混沌的倍周期之路混沌的共性第二条普适性质:费根鲍姆常数:4.6692016混沌行为有可能来自确定性系统对初始条件的敏感依赖性 混沌中有秩序麦克斯韦妖之疑问 玻尔兹曼:统计力学 开始将熵与信息联系起来系统的宏观状态就是微观状态的类型信息量:接收者在接收信息时体验 到的“平均惊奇度”香农开创信息论 香农熵信息可以是任何通信单位1.数学是不是完备的2.数学是不是 一致的3.是不是所有数学命题都是可判定 的达尔文理论 熵的减少是自然选择的结果进化 父母离散因子产生遗传孟德尔和遗传律 推翻混合遗传观念 等位基因预测显性性状和隐性形状沃森和克里克发现双螺旋结构遗传学20世纪60年代初破解遗传密码 大小 熵 逻辑深度 热力学度量复杂性的方法计算能力 统计复杂性 分形维度 层次计算机中的生命和进化计算机中的自我复制 既作为执行指令,又作为数据 自我复制程序的深层意义 哥 德 尔 悖 论自我复制的计算机程序DNA 的自我复制 包含自我复制程序,也编码了解释器 冯 ·诺依曼 发明自复制自动机一步一步将输入变为输出 飞行器自动化设计 自动化生产线设计计算机芯片 动画特效 金融场合进化的罗比机器人实验 遗传算法进化,基因迭代③大写的计算冯 ·诺依曼发明元胞自动机 康威发现“生命游戏”元胞自动机、生命和宇宙沃尔夫勒姆和四类元胞机沃尔夫勒姆和“新科学” 宇宙就是大写的计算粒子计算 将元胞自动机的行为用粒子进行描述淋巴细胞的受体与病原体分子匹 配,形成抗体生命系统范例信息处理方法生命系统中的信息处理计算机模型利用随机性,让淋巴细胞能识别的形状范围互不相同只使用不会攻击自身的淋巴细胞防止自身免疫攻击调节性T 细胞分泌和识别信息素根据周围的信息素及其他蚂蚁决定 自己的任务自我调节反馈控制生物代谢案例:糖酵解通过采样实现通信 利用随机性和或然性 微粒化探测分散探测与几种行动之间不断互动信息的意义与生存和自然选择密切 相关麦克斯韦妖 图灵机逻辑斯蒂模型和逻辑斯蒂映射 冯 ·诺依曼自复制自动机理想模型遗传算法 元胞自动机科赫曲线 研究分形结构 模仿者 研究人类类比思维悖论:每个人都追求自利,导致所有人的利益都受损囚徒困境收益矩阵 双合作分最高,双背叛分最低 计算机模拟 针锋相对原则胜出网 络网络是由连接在一起的节点组成的集合相关概念高连接度的节点被成为中心节点 六度分隔理论被曲解一个网络如果只有少量的长程链 接,相对于节点来说平均路径却很定义 短电影演员网络真实的小世界网络 美国西部电网线虫的脑神经万维网的度分布 入度为k 的网页数量正比于k 平方分之一相对较少的节点具有很高的度无尺度网络节点连接度的取值范围很大4个显著特征 自相似性小世界结构具有稳健性,除非中心节点被删除大脑真实世界中的网络克莱伯定律代谢比例理论 幂律与分形基因调控网络 代谢网络 流行病 生态与食物网代谢率与体重的四分之三次幂呈比例进化将循环系统塑造成了接近于“思维的”分形网络 幂律描述的正是曲线的自相似与放大倍数的比例关系有些基因相互重叠 可在染色体上移动基因是什么 可编码多个蛋白质生物系统的复杂性主要来自基因网络 基因的功能会发生可遗传变化进化,复杂化 物种多样性的主要来源 打开和关闭基因的基因开关基因调控网络包括功能基因和调控基因调控 基因随机布尔网络考夫曼秩序的起源生命存在于混沌的边缘《复杂》思维导图计算 希尔伯特数学问题、哥德尔和图灵创立动力学,试图精准预测宇宙动力学、混沌和预测哥德尔不完备性定理混沌思想带来的革命图灵发明图灵机遗传算法应用复杂系统范例遗传算法菜谱复杂系统共性进化和遗传信息和计算小世界网络比例之谜遗传算法混沌思想免疫系统囚徒困境网络蚁群信息。
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的描述%当系统处 于 某 一 负 荷 水 平 时"有 可 能 所 有 影响"因此需要研究 同 一 负 载 率 下 不 同 潮 流 熵 的 作
线路的负载率都在 平 均 负 载 率 附 近"也 可 能 有 的 线 用%为了获取给定 负 载 率 下 不 同 的 潮 流 熵"假 定 各
路的负载率远大于平均负载率而与此同时有的线路 节点注入功率不变"通 过 调 节 线 路 最 大 有 功 传 输 容
!'0&年德国物理学家克 劳 修 斯 提 出 了 熵 理 论% 熵 理 论 在 信 息 科 学 )生 命 科 学 )系 统 科 学 )管 理 科 学 ) 行为科学等众多领 域 得 到 了 广 泛 应 用"并 取 得 了 丰 硕的成果% 熵 是 对 系 统 混 乱 和 无 序 状 态 的 一 种 量 度 "系 统 的 有 序 程 度 越 低 "则 其 熵 越 大 #反 之 "系 统 的 有序程度越高"其 熵 就 越 小% 本 文 基 于 熵 理 论 提 出 了电网潮流熵的概 念"用 以 定 量 描 述 线 路 潮 流 分 布 的不均衡性"进而研 究 了 这 种 不 均 衡 性 对 电 网 连 锁 故障和自组织临界性的定性反映%基于潮流熵提出 了复杂电 网 自 组 织 临 界 态 判 断 模 型"以 *+++!!' 节点系统为例"分析 了 在 给 定 的 平 均 负 载 率 下 系 统 进入自组织临界态时的潮流熵%
! 熵 理 论 简 介
熵理 论 最 先 应 用 于 热 力 学 定 律"后 来 逐 渐 应 用
于信息科学)统 计 物 理 学 等% 当 系 统 可 能 处 于 几 种
不同 状 态"每 种 状 态 !" 出 现 的 概 率 为 #" !"$!" ""+ "%$时 "该 系 统 的 熵 定 义 为 (
"&&0年夏大方式下的运行数据 进 行 分 析"发 现 华 北 电 网 在 线 路 平 均 负 载 率 仅 为 &$"(' 时 便 进 入 了 自 组 织 临 界 态 "这 与 文 献 &!)""&'得 到 的 临 界 值 有 较 大 出 入%那么究竟还存在什么重要因素决定着系统是否 处于自组织临界态呢*
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程 度 越 高 "其 熵 就 越 小 %
!!这是线路潮流 分 布 最 不 均 衡 的 状 态"因 为 有 的
自组织临界状态该理论认为由大量相互作用成分组成的系统会自然地向自组织临界态发展 线路负载率很高"一旦系统出现扰动"这些线路很可
!电网潮流熵 当系统达到自组织临界态时即使小的干扰事件也可引起系统发生一系列灾变。 所谓“自组织” 能过载"甚 至 引 起 连 锁 故 障"而 有 的 线 路 负 载 率 很
研究人员提出了多种连锁故障模型对电网的连 锁故障进行仿真"进 而 研 究 影 响 电 网 连 锁 故 障 传 播 及 自 组 织 临 界 行 为 的 因 素% 例 如(123!1456, 2789:,3;<7=<$直 流 潮 流 模 型&!#')隐 性 故 障 模 型 )连 &!%,!)' 锁 !.3>.3?+$故 障 模 型 和 &!(,!'' 高 优 化 容忍!@1A$模 型 等 &!-' % 文 献 &"&'使 用 123 模 型 进 行 仿 真 "通 过 模 拟 负 荷 的 增 长 "得 到 了 当 系 统 总 体 负荷水平达到总传 输 容 量 !文 中 定 义 为 与 发 电 机 相 连线路的最 大 传 输 容 量 之 和$的 -&B 左 右 时"系 统 处于自组 织 临 界 态% 而 文 献 &!)'使 用 隐 性 故 障 模 型 "通 过 模 拟 负 荷 增 长 !模 型 中 反 映 的 是 线 路 平 均 负 载 率 $"得 到 了 当 线 路 平 均 负 载 率 为 &$(- 时 "系 统 处 于自 组 织 临 界 态% 文 献 &#'通 过 对 中 国 华 北 电 网
的负载率远小于平 均 负 载 率"这 些 信 息 无 法 通 过 平
量 )"G<H来改变线路 的 负 载 率 !这 与 负 荷 波 动 对 线 路
均负载率获知"因而 也 无 法 研 究 这 种 潮 流 分 布 的 不 负载率的影响有 相 同 效 果$% 在 给 定 的 平 均 负 载 率
均衡性将对连锁故障和自组织临界性产生怎样的影 ! 下"产生一组平均值 为!)方 差 为" 的 正 态 分 布 随
文中取+$ .&"&.&""+"".&/$% 用/, 表 示 负 载 率 式!)$)式!($调整线路的最大有功传输容量"可得到
!"#!+,"+,0!'的线路条数"对不同负载率 区 间 内 的
给定平均负载率! 下具有不同潮流熵的运行状态%
线路条数概率化得(
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式中(#!,$为 负 载 率!"# !+,"+,0!'的 线 路 数 占 总
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运 行 可 靠 性 与 广 域 安 全 防 御 ! 曹 一 家 "等 ! 基 于 潮 流 熵 的 复 杂 电 网 自 组 织 临 界 态 判 断 模 型
隐性故障是指保护装置中存在的一种固有缺 陷 "这 种 缺 陷 在 系 统 正 常 运 行 时 很 难 被 发 现 "只 有 在 系统发生故障时才 会 表 现 出 来"其 直 接 后 果 是 导 致 被保护元 件 的 错 误 断 开 % &!%' 国 内 外 的 统 计 资 料 表 明"线路有功潮流的 大 规 模 转 移 和 保 护 的 不 恰 当 动 作是连锁故障发生的主要因素%隐性故障的发生频 率虽 然 不 高"但 其 结 果 却 可 能 是 灾 难 性 的% 文 献 &!0'指 出 "当 一 条 线 路 被 切 除 后 "与 该 条 线 路 连 接 在 相同母线上的线路或发电机有可能因为继电保护装 置的隐性故障而 被 错 误 地 切 除% 由 此"可 选 取 与 上 一次断开线路连接在相同母线上的线路作为隐性故 障发生区域%图! 所 示 为 一 个 % 节 点 系 统"如 果 线 路 ! 故 障 并 被 继 电 保 护 装 置 切 除 "则 连 在 母 线 " )母 线#上的 线 路 ")线 路 % 以 及 " 台 发 电 机 I! 和 I" 都处于隐性故障发 生 区 域"有 可 能 因 为 继 电 保 护 装 置的隐性故障而被错误地切除%
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式中(*; 为线路数%
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则 线 路" 的 最 大 有 功 传 输 容 量 调 整 为 (
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给定常 数 序 列 + $ .+!"+""+"+,"+"+-/!本 !!通 过 调 整 " 值 产 生 不 同 的 随 机 数 组"并 根 据
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"&!!"#0!($
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#$极 值 性(当 系 统 状 态 概 率 为 等 概 率 时"即 个负载率区间内时"潮流熵为&"这 是 线 路 潮 流 分 布
#!!"$$!-%""$!"""+"%"此 时 系 统 的 熵 达 到 最 大值%
最 有 序 的 状 态 "因 为 此 时 线 路 容 量 大 的 线 路 "其 承 载 的 潮 流 也 大 "而 线 路 容 量 小 的 线 路 "其 承 载 的 潮 流 也
& $'("#!,$;C#!,$ ,$!
本文中"( 取;C!&%
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$! 隐 性 故 障 模 型 继电保护装置的作用是在系统发生故障时及时
隔 离 故 障 "如 果 继 电 保 护 装 置 工 作 异 常 "将 会 影 响 系 统的安全稳定运行%隐性故障是影响继电保护装置
由式!%$可见"当所有线路的负载率都处在同一 正常工作的一个重要因素%
%
" & $'( #!!"$;C#!!"$ "$!
式中(( 为常数#% 为状态数% 目标函数