耦合網(wǎng)絡邊相繼故障模型及保護策略研究.pdf

1、現(xiàn)實生活中，許多關(guān)鍵基礎(chǔ)設施網(wǎng)絡，如供水網(wǎng)、交通網(wǎng)、供電網(wǎng)、Internet網(wǎng)等，彼此相互耦合在一起。這就使得一個網(wǎng)絡中某一節(jié)點的失效，會觸發(fā)依賴網(wǎng)絡上其他節(jié)點的連鎖失效，進而引發(fā)故障在相互依賴的耦合網(wǎng)絡上蔓延，最終導致相當一部分節(jié)點，甚至整個耦合網(wǎng)絡的崩潰。為應對相繼故障引發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設施耦合網(wǎng)絡上的災難，及時、準確并且有針對性的快速響應是控制災難蔓延并降低各類社會經(jīng)濟損失的關(guān)鍵所在，更是基礎(chǔ)設施網(wǎng)絡管理實踐中面臨的巨大挑戰(zhàn)。為此，本

2、文針對關(guān)鍵基礎(chǔ)設施耦合網(wǎng)絡上的級聯(lián)故障問題，以有效控制級聯(lián)故障在耦合網(wǎng)絡上蔓延為目標，從網(wǎng)絡靜態(tài)和動態(tài)兩個角度建立耦合網(wǎng)絡上的相繼故障模型，探討兩層次耦合網(wǎng)絡上相繼故障的動力學過程，提出預防大規(guī)模相繼故障爆發(fā)的整體和局部保護措施，并在實際管理領(lǐng)域展開相應的研究。文本的豐要研究內(nèi)容如下:
　　(1)不考慮負荷的耦合網(wǎng)絡邊相繼故障模型的研究。在重點分析耦合網(wǎng)絡級聯(lián)故障動力學演化機制的基礎(chǔ)上，提出了邊上的相繼故障模型。為了更好地對比耦合

3、網(wǎng)絡間耦合模式對級聯(lián)故障蔓延的影響，探討了三種不同的連接模式及網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與耦合網(wǎng)絡抵制級聯(lián)故障魯棒性之間的關(guān)聯(lián)性。憑借幾種度量指標，獲得了不同耦合網(wǎng)絡中最穩(wěn)健的耦合網(wǎng)絡架構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了相互依賴的兩個耦合網(wǎng)絡之間拓撲結(jié)構(gòu)越相似，網(wǎng)絡抵制相繼故障的魯棒性越強，并從耦合模式、網(wǎng)絡基本模型的選擇、網(wǎng)絡平均度等幾個角度給出了耦合網(wǎng)絡邊相繼故障模型的整體保護策略。
　　(2)耦合網(wǎng)絡相繼故障負荷模型的研究?？紤]邊權(quán)重和相互依賴網(wǎng)絡間的耦合強度對

4、負荷的影響，提出了一種新的邊初始負荷定義方法，構(gòu)建了相互依賴網(wǎng)絡上帶有可調(diào)參數(shù)的相繼故障負荷模型。以提高相互依賴網(wǎng)絡整體抵制相繼故障能力為出發(fā)點，依據(jù)不同度量指標，從多角度分析了具有不同耦合模式的相互依賴網(wǎng)絡魯棒性與模型參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性;此外，基于多種度量指標，研究了具有不同連接模式耦合網(wǎng)絡遭遇大負荷邊和小負荷邊襲擊的魯棒性;最后，通過優(yōu)化相互依賴網(wǎng)絡間的連接模式，研究了提高網(wǎng)絡整體抵制相繼故障魯棒性的優(yōu)化策略。
　　(3)邊相繼

5、故障模型的實例分析。由于我國電網(wǎng)數(shù)據(jù)較難獲取，而且很多相繼故障的研究都是基于美國電力網(wǎng)絡展開的。因此，本文也選擇美國電力網(wǎng)絡作為實例分析的對象，研究了實際的電力網(wǎng)絡有效預防相繼故障發(fā)生的應對策略。應用本文提出的兩種邊相繼故障模型，探討不同襲擊策略下電力耦合網(wǎng)絡上的相繼故障現(xiàn)象，并對木文提出的耦合網(wǎng)絡上整體和局部保護策略進行驗證。這對我國電網(wǎng)系統(tǒng)的維護和發(fā)展具有理論和現(xiàn)實的指導意義，也可以為其他耦合網(wǎng)絡系統(tǒng)的建設提供參考依據(jù)。