基于复杂网络理论的电网脆弱性分析
复杂网络理论下的电力通信网脆弱性分析
复杂网络理论下的电力通信网脆弱性分析摘要：本文简要概述了有关电力通信复杂网络的一系列问题，分析了传统电力通信拓扑模型的原理，指出了其中存在的问题，强调了解决电力通信网脆弱性问题的重要性，以复杂网络理论为基础，建立了电力通信网拓扑加权模型，为电力通信网脆弱性问题的解决及其运行安全性与稳定性的提升提供了保证。
关键词：复杂网络理论；电力通信网；脆弱性前言电力行业是社会的重点行业之一，是为各领域发展所依赖的电力资源的主要来源。
在互联网环境下，电力系统的智能化水平不断提高，而电网的整体规模也在不断扩大。
受上述条件影响，由通信故障所导致的电网故障的出现次数增加，电力通信网的脆弱性逐渐体现出来，加强对电力通信网的保护，已经成为了电力领域关注的重点问题。
1 电力通信复杂网络概述电力通信复杂网络，是以传统电网为依托，以互联网为辅助而产生的一种电网类型[1]。
相对于传统电网而言，电力通信复杂网络，在节点数、边数、平均度数等方面，都存在一定的特殊性。
节点数指的是电网中通信站点的数量。
边数指的是电网中通信线路的数量。
平均度数指的是电网每个节点，即每个通信站点之间相互连接所依赖的边数（即通信线路）的数量[2]。
平均度数属于电力通信复杂网络中的重要概念，电网的平均度数往往能够反映出其强度。
除此之外，特征路径长度、聚集系数、节点介数三者同样属于电力通信复杂网络中的重要指标[3]。
以节点介数为例，该数值往往能够反应节点的信息转发业务量，是评价节点功能实现效果如何的重要指标。
在电力通信网脆弱性分析过程中，上述指标均属于需要考虑的重点。
2 电力通信网拓扑建模2.1 电力通信网拓扑模型的构建在复杂网络理论下，对电力通信网络的通信质量等问题的分析，首先必须将其简化[4]。
电网主要由节点、边两部分组成。
在简化之后，可将上述两部分内容分别视为不同的、更加具体的内容。
节点本代表通信站点，可将其简化为发电机、负荷与变电站。
边可简化为传输线。
建模主要考虑了以下问题[5]：（1）需考虑到除了电厂以外与电网有关的全部线路。
基于复杂网络理论的电网建模及脆弱性研究的开题报告
基于复杂网络理论的电网建模及脆弱性研究的开题报告一、研究背景与意义随着电力系统规模的不断扩大和自动化技术的快速发展，电网系统的复杂性越来越高。
传统的电网建模方法往往采用传输线路模型，无法充分考虑系统中各个部分之间的相互作用和复杂性，在一定程度上限制了电网脆弱性的研究和分析。
基于复杂网络理论的电网建模方法能够全面、精确地描述电网的结构、特征和运行机制，有效揭示电网中潜在的脆弱性和故障传播机制。
因此，基于复杂网络理论的电网建模及脆弱性研究具有重要的理论和应用价值，可为电网的无故障运行和灾害预警提供有力支撑。
二、研究现状目前，国内外学术界已经开展了大量基于复杂网络理论的电网建模及脆弱性研究。
研究方法主要包括建立电网拓扑结构模型、识别电网脆弱节点和关键节点、探究故障传播机制及演化规律等。
其中，最常用的电网拓扑结构模型有随机图模型、无标度网络模型、小世界网络模型等。
此外，利用复杂网络理论还可以研究电网中的多功能区拓扑结构、功能不均衡性等特征，为电网优化运行设计提供决策支持。
三、研究内容和方案本课题拟以复杂网络理论为基础，以电网拓扑结构为研究对象，研究电网的脆弱性和故障传播机制。
具体研究内容包括：（1）建立电网拓扑结构模型。
探究电力系统中各种节点之间的联系和相互作用特征，构建可描述电网结构和特征的复杂网络模型。
（2）识别电网脆弱节点和关键节点。
基于电网网络结构和运行特点，综合考虑节点的度中心性、介数中心性、聚类系数等指标，确定电网的脆弱节点和关键节点。
（3）研究故障传播机制。
利用复杂网络演化和传播规律建立电网故障传播模型，分析故障的传播路径和影响程度，探究故障对电网运行的影响。
四、预期成果（1）建立基于复杂网络理论的电网拓扑结构模型；（2）确定电网的脆弱节点和关键节点，并分析其对系统运行的影响；（3）探究故障在电网中的传播机制、演化规律和影响程度；（4）提出针对电网脆弱性的预防和控制策略，为电网的优化设计和运行提供理论支持。
基于复杂网络理论的电网脆弱性研究述评
关键词 ：大停 电事故 ；复杂 网络 ； 自组织Ｉ 临界性 ；连锁故障模 型 ；脆 弱性
中图分类号 ：Ｔ １ Ｍ７ １ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０—９ ｘ（ （ １ １－０３０ ７２ ０ ２） ）２０ ２ —６ １
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基于复杂网络理论的输电线路脆弱度评估方法
基于复杂网络理论的输电线路脆弱度评估方法发布时间：2022-09-14T08:02:03.365Z 来源：《新型城镇化》2022年18期作者：孙凯[导读] 电力复杂网是指在传统电网基础上，借助因联网的支持而形成的一种新型的电力系统。
国网山西省电力公司晋中供电公司山西晋中 030600摘要：输电线路输是电力生产与生活的生命线，也是电力网的重要组成部分。
为了保障电力系统的正常运行，保障社会的平稳发展，电力系统的运行评估是当前各电力公司必须要做的工作。
在电力系统中，输电线路起着传递的作用，是电力系统和电力用户的一座桥梁，因此，如何正确地评估输电线路的脆弱度是非常必要的。
关键词：复杂网络理论；输电线路脆弱度；评估方法引言电力网络是当今全球最大、覆盖范围最广的人工电力系统。
随着电网规模的不断扩张，对我国的社会、经济等各个领域都产生了极大的利益，但也存在着诸多不确定性因素，使得电网面临灾害的危险增大。
随着电网的不断发展，电网的结构越来越复杂，传统的数学模型已无法完全反映电网的动态和静态特征，而采用简化理论的分析方法无法对电网的运行状态、断电机制等进行深入的分析。
近几年，复杂网络理论的发展，为电力系统的安全性问题的研究开辟了一条崭新的思路，为全面理解电力系统的复杂性、探讨其动态特性，提供了一个全新的视角。
1 电力复杂网络概述电力复杂网是指在传统电网基础上，借助因联网的支持而形成的一种新型的电力系统。
与常规电网相比，复杂电网在节点数、边数、平均度数等方面具有较大的特殊性。
结点数目是指网络中的通讯站数目。
边数表示电力系统中的通讯线路数目。
平均度数是指网络中的每一个结点，也就是每一个通讯地点之间的连接所需要的边数目（也就是通讯线）。
在复杂的电力系统中，平均度数是一个很重要的概念，它通常可以用来衡量它的强度。
另外，特征路径长度、聚集系数和节点介数也是电网中一个非常重要的参数。
通过对结点介数的分析，可以反映出结点的转送流量，从而可以评价结点的功能完成情况。
基于复杂网络理论的电网脆弱性评估
脆弱性分析方法 ， 依据线路电抗 和电压作 为介数值指 标来衡量 电网的脆 弱线路 。通 过分析 ＩＥ ３ Ｅ Ｅ ９节点 系统 ， 证实
了该 方法 的有效性 和实用性 。
关键词 ： 复杂网络理论 ； 脆弱性评估 ； 介数
中图分类号 ：Ｔ ７ ２ Ｍ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：０２—１６ （ ０ １ ０ ０ ６ ０ １０ ６ ３ ２ １ ） ５— ３ ８— ２
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来 ， 然 对 电 网 的性 能 产 生 深 刻 的 影 响 。 因 此 ， 必 为 了 提 高 整 个 电 网 的 强 壮 性 ， 以 从 电 网 自身 可 的 拓 扑 结 构 分 析 故 障 传 播 的 机 理 ， 而 寻 找 电 进
ｄ Ｉ ）
聚集 系数 ： 聚集 系数 ｃ用来 描 述 网络 中节 点 的
１ 复杂网络理论概述
１１ 拓扑 参数 ． 平均 路径 长度 ： 一个 节点 数为 的网络 中 ， 在 节 点ｉ 与节 点 之间 的最短 距离 ｄ 为 连接这 ２个节 点 间的最短 路径所 包含 的边 的数 目。 网络 的平 均 路 径 长度 是所有节点对之间距离的平均值。
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基 于复 杂 网络理 论 的 电 网脆 弱性 评 估
基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析研究
Telecom Power Technology运营维护技术基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析研究孙睿（中通服网盈科技有限公司淮安分公司，江苏基于电力通信网在现代电力系统中的核心作用，文章深入分析了其网络拓扑结构特性及在不同攻击和故障模式下的脆弱性。
研究先通过构建数学模型，分析电力通信网的小世界和无标度特性，进而探讨了网络的度分布、节点脆弱性及故障模式。
在此基础上，文章提出了针对性的保护策略，如对高度数节点的保护、低度数节点的加边旨在增强网络的抗攻击能力和提升其稳定性。
结果显示所提出的措施能显著提高电力通信网的健壮性和效率。
本研究不仅为电力通信网络的脆弱性分析提供了理论基础，也为网络的优化和保护提供了实践指导，对于保障电力系统的稳定运行具有重要意义。
复杂网络理论；电力通信网；脆弱性分析；网络拓扑Research on Vulnerability Analysis of Power Communication Network Based on ComplexNetwork TheorySUN Rui(Zhongtong Service Wangying Technology Co., Ltd., Huai’an Branch, Huai 2024年3月10日第41卷第5期229 Telecom Power TechnologyMar. 10, 2024, Vol.41 No.5孙 睿：基于复杂网络理论的 电力通信网脆弱性分析研究节点数、攻击后的有效节点数。
在忽略电力通信网故障的前提下，需要评估与分析通信关系，并综合分析通信传输过程，从而保证业务处理水平。
电力通信网的脆弱性评估与分析中，为制订有效的评估机制，需要利用皮尔森相关系数对电力通信网中的节点数量和通信介质等进行评估与检验，具体的计算公式为ii 1D-B 22ii11Ni NNi i k k B B k k B B ρ=== −−=−−∑∑∑ （3）式中：k i 为节点i 的度数；B i 为节点i 的介数；〈k 〉为电力网络的平均度数；〈B 〉为网络的平均介数。
基于复杂网络理论的电网脆弱性分析
基于复杂网络理论的电网脆弱性分析摘要：由于连锁故障引发的大面积停电事故地频繁发生，越来越多的人对连锁故障传播的内在机理和电网本身固有的结构脆弱性进行了探索。
本文就是基于复杂网络理论，运用Pajek软件对IEEE118节点标准测试系统进行拓扑建模，通过计算其特性指标分析网络的结构，然后引入了电气介数这一参数来寻找到网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，通过MATLAB编程进行计算从而对电力系统网络脆弱性进行分析。
关键词：复杂网络理论；电力系统脆弱性；关键节点；关键线路引言电网是目前世界上元件数量最庞大、覆盖区域最广阔的人造系统之一。
电网规模的不断扩大为我们社会经济等各方面发展带来了巨大的效益，但同时也会导致许多不确定因素使电网发生灾变的风险增加。
长期以来，对电网安全性分析的研究大多都还基于还原论的思想方法[1]。
为了更准确地描述电网的行为，一般要首先建立出电网中各元件精确的数学模型，并能够在此基础上组合还原成系统，并能用微分代数方程描述出来，最后再使用计算机的仿真技术来进行求解。
由于现代电网规模的扩大和结构的复杂特性，再使用数学建模方法已经不能全面准确地描述其静态和动态的特性，这种基于还原论的分析方法在深入分析电网连锁故障和停电机理等系统动态行为方面已不满足，所以它不能够对电力系统的脆弱性进行准确的评估，也不能够预测连锁故障的发生和它的风险。
近年来，复杂网络理论方法的出现弥补了传统方法的不足，为研究电网的安全性特性开辟了全新的方向，它为帮助我们从整体上更好地把握电网的复杂性和讨论其相应的动力学特性提供了一种全新的视角。
而运用复杂网络理论研究分析电网结构的复杂性和脆弱性问题，对于解释电网停电的内在机理以及研究预防和控制措施，都具有非常重要的意义。
本文笔者通过研究复杂网络理论，介绍了复杂网络理论的四个特性指标，并运用Pajek软件建立了关于IEEE118节点标准测试系统的有权无向拓扑模型，通过计算特性指标分析了网络的结构特点，并借助Matpower软件，结合电力系统实际运行方式, 引入线路运行介数等指标后，寻找出各个网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，从而对网络脆弱性进行了分析。
基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析
基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析摘要：电力通信网络的构建对于电力系统的整体运行有积极的影响，所以在实践中需要关注电力通信网络的建设。
从目前的分析来看，电力通信网络在运行的过程中会出现各种类型的问题，而这种问题的出现与网络不同程度的脆弱性表现有显著的关系。
简单来讲，电力通信网络的脆弱性影响着网络构建的科学与安全，也影响着网络运行的稳定和持续，所以在实践中积极分析相关的问题有突出的现实意义。
文章基于复杂网络理论对电力通信网脆弱性进行具体分析，旨在为实践问题的解决提供帮助与指导。
关键词：复杂网络理论；电力通信网；脆弱性电力通信网络对于电力系统运行稳定、安全有重要的影响，所以在实践中关注电力通信网的具体运行状态等有突出的现实意义。
就目前掌握的资料来看，电力通信网在运行实践中会表现出不同程度或者是不同侧重的脆弱性，网络脆弱性影响了网络的具体运行，所以在实践中积极的分析此问题，并就问题的具体解决做讨论有突出的现实价值。
总的来讲，基于复杂网络理论对电力通信网的脆弱进行全面的分析，并就脆弱性问题的预防和解决进行讨论对于实践而言有突出的现实价值。
一、复杂网络理论要基于复杂网络理论对电力通信网的脆弱性进行分析，需要对复杂网络理论进行全面的分析与了解。
从概念分析来看，所谓的复杂网络具体指的是对复杂系统的抽象和描述方式[1]。
就具体的分析来看，任何包含大量组成单元（或子系统）的复杂系统，当把构成单元抽象成节点、单元之间的相互关系抽象为边时，都可以当作复杂网络来研究。
就目前的分析来看，复杂网络是研究复杂系统的一种角度和方法，它关注系统中个体相互关联作用的拓扑结构，是理解复杂系统性质和功能的基础。
就复杂网络的具体分析利用来看，其使用最为突出的两个模型是小世界模型和无标度模型。
小世界网络说的是任意两个节点都很近，比如说社会网中的人与人之间距离很近，还有个六度分离理论，所以说可以用来研究社会网。
无标度模型(下图）说的是网络中的节点重要度是不一样的，真所谓富者更富，网络中存在少数非常重要的节点，无标度网络可以用来研究病毒的传播等[2]。
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基于复杂网络理论的电网脆弱性分析
发表时间：2017-06-13T16:39:30.300Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：王思橦
[导读] 摘要：由于连锁故障引发的大面积停电事故地频繁发生，越来越多的人对连锁故障传播的内在机理和电网本身固有的结构脆弱性进行了探索。
（华南理工大学电力学院广东省广州市 510640）
摘要：由于连锁故障引发的大面积停电事故地频繁发生，越来越多的人对连锁故障传播的内在机理和电网本身固有的结构脆弱性进行了探索。
本文就是基于复杂网络理论，运用Pajek软件对IEEE118节点标准测试系统进行拓扑建模，通过计算其特性指标分析网络的结构，然后引入了电气介数这一参数来寻找到网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，通过MATLAB编程进行计算从而对电力系统网络脆弱性进行分析。
关键词：复杂网络理论；电力系统脆弱性；关键节点；关键线路
引言
电网是目前世界上元件数量最庞大、覆盖区域最广阔的人造系统之一。
电网规模的不断扩大为我们社会经济等各方面发展带来了巨大的效益，但同时也会导致许多不确定因素使电网发生灾变的风险增加。
长期以来，对电网安全性分析的研究大多都还基于还原论的思想方法[1]。
为了更准确地描述电网的行为，一般要首先建立出电网中各元件精确的数学模型，并能够在此基础上组合还原成系统，并能用微分代数方程描述出来，最后再使用计算机的仿真技术来进行求解。
由于现代电网规模的扩大和结构的复杂特性，再使用数学建模方法已经不能全面准确地描述其静态和动态的特性，这种基于还原论的分析方法在深入分析电网连锁故障和停电机理等系统动态行为方面已不满足，所以它不能够对电力系统的脆弱性进行准确的评估，也不能够预测连锁故障的发生和它的风险。
近年来，复杂网络理论方法的出现弥补了传统方法的不足，为研究电网的安全性特性开辟了全新的方向，它为帮助我们从整体上更好地把握电网的复杂性和讨论其相应的动力学特性提供了一种全新的视角。
而运用复杂网络理论研究分析电网结构的复杂性和脆弱性问题，对于解释电网停电的内在机理以及研究预防和控制措施，都具有非常重要的意义。
本文笔者通过研究复杂网络理论，介绍了复杂网络理论的四个特性指标，并运用Pajek软件建立了关于IEEE118节点标准测试系统的有权无向拓扑模型，通过计算特性指标分析了网络的结构特点，并借助Matpower软件，结合电力系统实际运行方式, 引入线路运行介数等指标后，寻找出各个网络的关键节点及关键线路，建立了脆弱性分析指标，从而对网络脆弱性进行了分析。
1 复杂网络理论及建模
1.1 复杂网络概述
不同学者对于复杂网络也有不同的定义，其中大家较为了解的有：钱学森学着曾定义复杂网络是一个具有小世界特性、无标度特性、吸引子、自组织、自相似这些性质中的一部分或者全部性质的网络。
Lator V，Crucitti P等则将复杂网络定义为：如果每个节点之间是随机连接，那么这样的网络就称为随机网络，若各个节点之间是按照某种特定原则连接的，那么这样的网络就被称为复杂网络[2]。
1.2 复杂网络的特性指标
近年来，人们为了更准确地描述复杂网络结构的一般特性，提出了许多的概念和方法，其中用来表示复杂网络拓扑特性的四个主要特性指标是[3]：
（1）平均路径长度：网络的平均路径长度L定义为任意两节点间距离的平均值，N为网络节点数，即
在上述两表中可发现，在蓄意攻击的情况下，电气介数大的线路遭受攻击后，所计算出的平均负荷裕度值都要小于随机攻击后的线路计算出的平均负荷裕度值，说明电气介数大的线路受到攻击时对系统造成的影响和危害更大一些。
5结论
本文是基于复杂网络理论，对电力系统网络脆弱性进行分析。
在找出每个系统的关键节点和关键线路后，按照随机攻击和蓄意攻击这两种方式，建立了网络性能指标，对两个系统分别分析了他们的结构脆弱性，发现IEEE118节点系统具有一定的脆弱性。
在此基础上，又通过电压稳定性，建立了负荷裕度指标对两个系统进行状态脆弱性分析，得到与结构脆弱性分析相同的结果。
所以这也是对结构脆弱性分析的验证，说明电气介数高的线路很有可能成为电力系统中的薄弱环节，为了更好地保证电力系统能在安全稳定的状态下运行，需要及时对薄弱环节进行识别和保护。
参考文献：
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