加权电网级联失效的动力学行为

根据实际IEEE118节点系统建立了加权电网的物理模型,考虑网络的电气特征,提出了基于负载容量模式下的级联失效动力学模型,同时理论推导容忍参数和系统调整系数之间的关系,并借助数值仿真验证了理论结果,进而研究了不同攻击方式对电网动力学弹性的影响.研究结果表明,不同攻击策略下加权电网的容量参数取值相差较大.     

带有邻居度信息的容量负载模型下电网级联故障研究

考虑节点及其邻居节点的度值信息,本文提出了一种全新的节点容量负载模型,并将其应用到美国西部电网等电网级联故障研究中。通过高负载攻击(HL攻击)和低负载攻击(LL攻击)2种方式来攻击电网,仿真实验表明,与传统的基于节点度的容量负载模型相比,改进负载模型的电网具有更好的鲁棒性和抗毁性。通过对受攻击节点的邻居度值和与其本身度值之比的研究,分析了本文所提容量负载模型可以减小网络级联故障规模的原因。     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

城市复杂地铁网络级联失效抗毁性分析

为全面分析了解地铁网络抗毁性问题,保障地铁网络安全平稳运行。采用复杂网络级联失效理论对城市地铁网络抗毁性进行研究。以北京地铁网络为例,构建北京地铁网络级联失效模型,通过MATLAB软件实现级联失效模型的仿真运算,对比分析不同节点攻击策略北京地铁网络抗毁性。仿真结果表明:随机攻击策略对地铁网络破坏性相对较小,而面临节点重要度和介数的两种蓄意攻击策略时,地铁网络抗毁性较弱。并进一步为地铁网络建设以及运营管理提供理论支持。     

危险品事故背景下城市交通网络级联失效抗毁性研究

为了研究危险品事故背景下城市交通网络的抗毁性,首先基于复杂网络理论构建城市交通复杂网络;其次,通过对危险品事故发生后城市交通网络级联失效现象的分析,构建抗毁性测度,建立网络级联失效模型;最后,通过仿真对城市交通网络的抗毁性进行评价,验证模型的适用性。结果表明:节点的毗邻方式不同,随着节点容量系数变化,网络抗毁性的变化趋势呈现很大差异,并且,城市交通网络抗毁性具有与节点容量系数相关的跃变特性。     

基于级联失效的复杂网络抗毁性

传统的复杂网络抗毁性研究主要基于网络静态连通性,而忽视了网络动态特征。该文在网络动态性基础上,研究级联失效条件下复杂网络的抗毁性能,对ER随机网络模型、BA无标度网络模型和PFP互联网拓扑模型这三种模型在不同攻击策略下的抗毁性进行了对比分析和仿真实验。实验结果表明：在随机攻击下,ER网络表现最为脆弱,而BA网络的抗毁性...     

欠载级联失效对网络抗毁性的影响——以生鲜农产品供应链网络为例

为探究“断链”引发的欠载级联失效对生鲜农产品供应链网络综合抗毁性的影响,本文首先在复杂网络理论基础上构建生鲜农产品供应链基础网络,随后从企业初始库存、库存容量上下限、企业欠载失效概率、企业库存分流机制、企业应急恢复措施5个方面对级联失效过程进行刻画,提出了一种综合考虑生鲜运输效率和新鲜度损耗的欠载级联失效模型。通过随机攻击和蓄意攻击两种破坏方式对网络节点和边的抗毁性进行仿真分析,结果表明：在随机攻击模式下,生鲜农产品供应链网络的边比企业节点更容易受欠载失效影响;在蓄意攻击模式下,过度中心化的合作模式反而会降低网络的节点抗毁性,但对边流通性影响不明显;存在最优的库存保障投入和风险恢复投入理论区间,且增加企业风险恢复投入更有利于提升网络的综合抗毁性。针对仿真结果分析,对于生鲜农产品供应链网络优化时,应着重从企业的风险抵抗能力和去中心化的合作模式入手,可有效提升网络的稳定性。     

基于网络结构和潮流追踪的电网关键节点识别

本文综合电网拓扑结构和基于潮流追踪技术,提出一种关键节点识别方法。首先根据潮流运算,得到电力网络中节点之间的潮流流向,然后对电力网络进行潮流追踪运算,得到节点之间的链接强度,并以此建立电网的加权有向网络模型,定义加权有向网络中的出、入强度,根据节点强度和负荷权重定义节点的重要性评价指标。以IEEE39节点系统和IEEE14节点系统为测试案例,得到各系统中节点的重要性排序。按照排序结果对节点进行过负荷攻击,以系统在节点受到攻击后潮流熵的变化来验证节点重要度排序是否合理,研究表明本文提出的方法在电网关键节点识别中更加合理有效。     

加权BA网络负荷重分配建模及级联抗毁性研究

增强复杂网络在级联故障下的抗毁性具有重要的现实意义。文中考虑了网络中边之间的差异性,基于BA无标度网络模型构建了加权BA无标度网络模型,对负荷重分配策略进行建模,分析了分配过程中局部规模大小对网络抗毁性的影响,确定出了最佳负荷重分配策略,并研究了蓄意攻击条件下采取不同负荷重分配策略时重要网络参数对网络抗毁性的影响。仿真结果表明,局部规模越小、权重系数越小、平均度越大,网络的抗毁性越强,且采用就近局部负荷重分配策略时网络抗毁性始终高于采用就近全局负荷重分配策略时网络的抗毁性。研究结果可为提高复杂系统的级联抗毁性提供理论参考。     

加权BA网络负荷重分配建模及级联抗毁性

增强复杂网络在级联故障下的抗毁性具有重要的实际应用意义。在考虑了网络中边之间的差异性,基于BA无标度网络模型构建了加权BA无标度网络模型,对负荷重分配策略进行建模,分析了分配过程中局部规模大小对网络抗毁性的影响,确定出了最佳负荷重分配策略,并研究了蓄意攻击条件下采取不同负荷重分配策略时重要网络参数对网络抗毁性的影响。仿真结果表明,局部规模越小、权重系数越小、平均度越大,网络的抗毁性越强,且采用就近局部负荷重分配策略时网络抗毁性始终高于采用就近全局负荷重分配策略时网络的抗毁性。研究结果可为提高复杂系统的级联抗毁性提供理论参考。     

基于信息熵的电力信息耦合网络重要节点评估

重要节点对网络的影响非常之大,极少数的重要节点就能使网络崩溃,在电力信息耦合网络中,不仅可以根据重要节点的顺序对其进行保护来减小网络的损失,还能在电力信息耦合网络崩溃后通过重要节点的顺序对网络进行恢复,所以识别重要节点有着非常重要的意义。针对此问题,结合电力信息耦合网络中两网络不同的特性,考虑电力网和通信网的互相影响,借鉴复杂网络理论,提出一种基于信息熵的重要节点识别方法,以网络效率相对值、网络受损程度为衡量指标,在静态和动态攻击下对重要节点方法进行验证,并用渗流理论对级联失效过程进行分析。以IEEE30、IEEE118节点系统对应的电力信息耦合网络为例,验证了该方法的有效性及优越性,为研究不同节点之间的相互作用提供了思路。     

防御虚假数据注入攻击的多目标优化模型

随着智能电网的快速发展,虚假数据注入(false data injection, FDI)攻击已经成为未来电力系统运行面临的主要威胁之一。攻击者通过篡改系统原始数据,导致电力系统失负荷(loss of load demand, LoLD),甚至引发级联失效。因此,有必要建立一种成本效益机制来减轻FDI攻击造成的LoLD。提出了一种多目标风险规避优化模型,在FDI攻击的防御成本、电力系统运行网损和LoLD之间进行权衡。采用多目标进化捕食策略对多目标模型进行求解,获取多目标优化Pareto最优解。仿真结果在IEEE 30节点电力系统证明了所提模型的有效性,并且揭示FDI攻击下电力系统运行中存在着较高的LoLD风险。     

考虑无功的电力信息物理系统关键线路辨识

线路中无功功率的分配改变,可能会影响关键线路的分布。文章以传输介数和改进的潮流转移熵为计算手段,同时考虑了有功和无功,以这些因素为基础提出了线路综合关键度。关键线路的断开使得电网的连通性变差,为维持系统稳定,电力系统需要切除部分负荷,故文章使用基于最优潮流的失负荷量验证辨识方法的准确性。将IEEE39节点系统作为物理电网模型,计算得出关键线路排序。并从信息系统攻击使得电网线路发生故障,采用基于最优潮流的失负荷量验证上述算法的有效性。结果表明线路综合关键度可以较为准确地辨识出关键线路。     

基于多种指标优化的连锁故障预防策略研究

为了预防连锁故障的发生,兼顾电网运行时的安全裕度和电压稳定情况,将电网当前运行与临界状态的节点注入功率之间的差值转化为安全裕度指标;分别将衡量电网整体和某节点电压稳定的雅可比矩阵最小特征值指标和电压稳定的L指标相结合,给出了电压稳定的综合指标;结合电网实际情况给出了各种约束条件,由此确定了完整的预防连锁故障模型;提出了监控优化过程中电网切除初始故障后的剩余支路所受潮流转移的影响程度是否在降低,从侧面证明了文中提出的预防连锁故障模型能够达到预防连锁故障的目的;通过对IEEE39节点系统进行算例仿真,验证了所构建的预防连锁故障模型的可行性和有效性.     

考虑隐性故障时电网二级连锁过载的风险水平分析方法研究

针对电网的二级连锁过载现象,并结合继电保护隐性故障,提出了一种风险水平研究方法:首先结合直流潮流法定义了二级连锁过载模式下的风险指标,然后从初始故障和剩余系统受扰支路的不同角度给出了3种进行风险水平统计的模型,进一步结合IEEE39节点系统,通过模拟计算对风险的统计结果及隐性故障中的参数对风险统计的影响进行了分析。所提出的方法可为分析具有不确定因素的电网连锁过载现象提供一定的借鉴。     

考虑潮流水平变化的电网二级连锁过载中的涨落现象研究

针对电网的二级连锁过载模式,从网络保持结构完整性的角度,研究了潮流水平的变化所引起的涨落现象。首先依据支路因连锁过载开断而削弱电网的基本思路,定义了一种反映网络保持结构完整性的统计涨落模型,然后以IEEE 39节点系统为例,通过连续增加电网节点注入功率的方式,研究了电网在初始故障作用下发生连锁过载的涨落变化规律。分析表明,在电网二级连锁过载事件中,随着系统总的有功负荷的提高,相关物理量的涨落变化总体呈上升趋势,而且存在着比较明显的涨落放大的临界点。最后通过IEEE 14节点系统上的算例对此规律做进一步的验证。     

具恢复机制的相依电力-信息网络连锁故障传播

为了研究具有恢复机制的电力-信息网络连锁故障传播,基于相依网络理论,建立了IEEE300节点系统电力网与双星型结构信息网的电力-信息相依网络模型.分析复杂网络统计特征参数可知,电力网和信息网均具有小世界和无标度特性.利用相依电力-信息网络的连锁故障模型,对BA,WS和ER 3种不同的相互依存网络进行鲁棒性分析,提出了一种具有恢复机制的相依网络连锁故障传播模型.仿真结果表明,与目标恢复机制和随机恢复机制相比,依赖恢复机制的恢复级别更高,而且这种优势随着故障阈值的减少而提高.     

基于综合关键度的电网关键线路辨识

关键线路辨识对预防连锁故障及大停电具有重要意义。为提高电网关键线路辨识的有效性和准确性,在N-1故障条件下,综合分析了线路断开对电网运行状态、系统负载率、线路过载、母线电压波动、系统无功潮流转移和停电事故损失负荷等造成的影响。根据电网的整体和局部特性、有功和无功潮流、母线电压和负载率等变化情况,构建了综合关键度指标,提出了一种基于综合关键度指标的电网关键线路辨识方法。以IEEE39节点系统为算例,将辨识结果与现有研究方法进行比较,验证了方法的有效性和准确性。研究可为电网规划和调度提供参考,对关键线路进行重点监控,提前制定防御措施,可减少连锁故障发生和提高电力系统稳定性。     

相依网络在不同攻击策略下的鲁棒性

相依网络的鲁棒性是网络科学研究的重点问题之一,目前很多重要的工作都致力于这一问题的研究.基于此,系统研究了相依网络在几种蓄意攻击策略下的级联失效过程,发现了同时考虑两个网络中相依节点度的特性比考虑单侧网络节点度的特性的攻击策略更有效.研究成果不但有助于理解相依网络级联失效的过程,而且为找到相依网络的弱点并进行有效的保护和攻击提供了有益的提示.     

基于介度熵的复杂网络节点重要度识别方法

现有复杂网络通常会受到随机攻击和蓄意攻击,导致复杂网络拓扑结构的可靠性性能下降.为了解决以上问题,基于图熵,结合节点的介数中心性和其所有邻居节点的度中心性,提出一种新的攻击策略,即介度熵( BE),用来识别网络中的重要节点并加以保护.实验分别通过静态攻击和动态攻击来评估攻击策略在3个标准网络模型和3个真实网络上的效率,通过比较,介度熵比传统的攻击策略具有更高的攻击效率.