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基于复杂网络理论的互联电网Braess悖论现象分析

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计算物理 2022年第2期39卷 233-243页

作者：张少泽邹艳丽谭秫毅李浩乾刘欣妍广西师范大学电子工程学院广西桂林541004

为了探究互联电力网络中的Braess悖论现象,采用二阶类Kuramoto相振子模型对电网进行动力学建模,将两个子网通过大度节点相连构建互联电网。当两个子网间有功率传输时,分别在两个子网内部新增传输线路探究互联电网发生Braess悖论现象的... 详细信息

为了探究互联电力网络中的Braess悖论现象,采用二阶类Kuramoto相振子模型对电网进行动力学建模,将两个子网通过大度节点相连构建互联电网。当两个子网间有功率传输时,分别在两个子网内部新增传输线路探究互联电网发生Braess悖论现象的概率并分析其原因。研究发现:当互联电网中两个子网间的功率传输达到某一临界值时,受电子网的同步能力远优于供电子网的同步能力,供电子网新增传输线路引起互联电网发生Braess悖论的概率远高于受电子网新增传输线路引发的Braess悖论概率。通过定义子网序参数对上述现象的产生进行深入分析。本研究对互联电网的拓扑优化具有重要意义。

关键词：复杂网络互联电网同步 Braess悖论

基于复杂网络的电网结构健壮性及Braess悖论现象研究

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计算物理 2021年第4期38卷 470-478页

作者：李浩乾邹艳丽张少泽刘欣妍谭秫毅广西师范大学电子工程学院广西桂林541004

应用复杂网络理论,建立电力系统的改进导纳模型,结合电网拓扑特性和电气特性对电网的级联故障进行研究。通过随机移除传输线引发电网级联故障,研究网络的节点数、平均度、发电站数量以及发电站的分布状况对系统健壮性的影响,并对小世界... 详细信息

应用复杂网络理论,建立电力系统的改进导纳模型,结合电网拓扑特性和电气特性对电网的级联故障进行研究。通过随机移除传输线引发电网级联故障,研究网络的节点数、平均度、发电站数量以及发电站的分布状况对系统健壮性的影响,并对小世界电网级联故障过程中的布雷斯(braess)悖论现象进行分析。研究表明:网络的健壮性与其拓扑结构密切相关,平均度较大时,最近邻耦合网络和小世界网络健壮性曲线存在多个分叉点;在小世界结构电网中,一般平均度和节点数越大,发电站的数量越多,电网健壮性越好;发电站分散分布比发电站集中分布的电网健壮性更好。对网络容量增加导致健壮性降低的布雷斯现象进行解释。

关键词：复杂网络级联故障导纳模型健壮性 Braess悖论

考虑潮流的电网关键环节识别及Braess悖论现象的研究

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考虑潮流的电网关键环节识别及Braess悖论现象的研究

作者：姚飞广西师范大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,无论是工业用电还是生活用电的需求都急剧增长。为了满足日常所需,电力系统的结构日趋复杂。一方面,虽然大规模复杂化电网的供电能力有目共睹,但也带来了许多安全隐患,若是其中某个关键部位损坏,则会导致电网潮... 详细信息

随着我国经济的快速发展,无论是工业用电还是生活用电的需求都急剧增长。为了满足日常所需,电力系统的结构日趋复杂。一方面,虽然大规模复杂化电网的供电能力有目共睹,但也带来了许多安全隐患,若是其中某个关键部位损坏,则会导致电网潮流转移,线路过载等问题,进而引发大规模停电事故。因此,对于电网中的关键环节应该尽早识别并加以保护,而这也是当前学者的研究重点。本文以电网实际潮流数据为基础进行潮流追踪运算,并结合复杂网络相关拓扑学知识,对电力系统的关键节点、关键线路识别方法进行研究,同时也对电网在升级扩容时产生的Braess悖论现象做了一些探讨,具体研究工作如下:1、对电网关键节点识别的研究。本文首先根据电网实际潮流数据对其进行潮流追踪运算,通过定义节点链接强度以及节点负荷权重建立电网的加权有向网络模型,接着进一步定义节点的出、入强度,以此提出一种新的电网关键节点识别方法。并以IEEE14以及IEEE39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,然后以潮流熵的变化来验证排序是否合理。通过与现有方法相比,本文所提出的方法具有一定的合理性和有效性。2、对电网关键线路识别的研究。本文着重分析了电网连锁故障的发生机理,通过定义支路潮流熵的变化来反映支路断开后对电网产生的影响,以此来反映支路的重要性;其次,为了衡量电网在实际运行过程中各支路承载功率的大小,从电网结构和潮流两个角度去综合判断;以此提出一种新的关键线路识别方法。并通过在IEEE39系统上进行实验论证,按照所得线路排序,对其进行攻击,通过网络效能的变化情况来判断所提方法的合理性。通过与现有方法相比,本文提出的关键线路识别方法有一定的准确性和高效性。3、对电网Braess悖论现象的研究。本文首先在类Kuramoto模型上验证电网的确存在Braess悖论现象,然后根据线性理论公式快速计算电网在新增一条线路后其各支路的功率流大小,并在IEEE14系统中,结合类kuramoto相振子模型的特性,研究了线路的功率流大小与电网同步存在一定联系。为了进一步的研究Braess悖论现象的发生情况,通过在IEEE14和IEEE57系统中进行连边实验,并结合基尔霍夫电流定律,得到了新增一条连边若是使得原网络中功率流较大的支路会有功率增大趋势时,此时电网更易发生Braess悖论现象,这对今后的电网升级扩容具有一定的指导意义。

关键词：复杂网络电力网络潮流追踪关键环节 Braess悖论

电网关键环节识别与Braess悖论现象的研究

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电网关键环节识别与Braess悖论现象的研究

作者：谭华珍广西师范大学

学位级别：硕士

随着国民经济的快速发展和人民生活质量的提高,人均用电量也逐年增长。为满足广大人民的用电需求,电力系统结构趋于复杂、紧密以及高度拓扑互联化。复杂化的电网虽然有着高效的传输供给能力,但同时很容易因为单一元件失效而引起整个电... 详细信息

随着国民经济的快速发展和人民生活质量的提高,人均用电量也逐年增长。为满足广大人民的用电需求,电力系统结构趋于复杂、紧密以及高度拓扑互联化。复杂化的电网虽然有着高效的传输供给能力,但同时很容易因为单一元件失效而引起整个电力网络的潮流转移、线路过载、电压失稳等状况,继而引发连锁故障。由于维护电网稳定运行的关键环节在电网中承担重要的传输任务,因此,及时识别出电网关键环节并采取相应保护措施,对降低大停电事故发生概率有重要研究价值。本文以复杂网络理论为研究基础,提出优化结构洞理论指标识别电网关键节点以及利用电网潮流指标识别电网关键线路的方法。再根据Kuramoto相振子动力学,结合灵敏度分析方法,分析电网中的Braess悖论现象。具体研究内容如下:1、对电网关键节点的识别研究。本文在加权电网中,结合Burt于1992年提出的“结构洞”理论以及电网节点接近中心性特性,提出优化结构洞的电网节点重要度评估指标。该指标不仅考虑节点自身在电网中的位置和节点与其邻居节点和次邻居节点的关系,还考虑电网的物理实际。并通过在IEEE39和IEEE57标准测试系统上进行仿真实验,从节点移除后电网的连通性水平、负荷损失水平、电网动力学三个方面,将本文提出的优化方法与基于传统结构洞和节点接近中心性指标的关键节点识别方法进行了比较。实验研究表明,本文所提出的关键节点识别方法不仅优于接近中心性的电网关键节点识别方法,而且较传统结构洞电网关键节点识别方法有一定优化效果。2、对电网关键线路的识别研究。本文提出了一种识别电网线路重要度的潮流指标,该指标是以电网潮流计算结果为根据,利用PTDF（功率传输分布因子）可以度量每条支路功率变化对不同“发电-负荷”节点对的影响,综合考虑线路传输能力、线路负荷水平和节点权重系数三个因素的潮流指标。同时,以IEEE14、IEEE39标准测试系统为例,将本研究的识别结果分别与拓扑介数、功率介数指标识别结果进行对比,通过对识别结果进行理论分析以及大量实验仿真验证,表明本文提出的关键线路识别方法优于功率介数和拓扑介数指标识别方法。3、基于网络灵敏度分析电网Braess悖论现象。本文根据灵敏度分析方法,在IEEE14标准测试系统中,结合类Kuramoto相振子动力学特性,分析了线路功率流与电网同步稳定性的关系,再将理论分析计算的线路功率流与仿真实验数据进行对比,验证灵敏度分析方法应用于电网动力系统的可行性。通过将电网受扰后造成线路功率流变化的变化率定义为网络灵敏度,在IEEE14节点系统中进行新增连边实验,验证了可利用电网最大负载边的网络灵敏度检测电网的Braess悖论现象。另外,在新增传输线线路容量的研究中,发现了新增传输线容量的取值不同,对电网同步稳定性会造成不同的影响。这部分的研究对今后电网建设有一定的指导意义。

关键词：复杂网络电力网络关键节点关键线路 Braess悖论

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基于复杂网络的Braess悖论现象

计算机工程与设计 2015年第4期36卷 1098-1102页

作者：刘巍曾庆山郑州大学电气工程学院河南郑州450001

通过将复杂网络理论应用于城市交通中,分析当存在大量居民起讫点及路段时,城市交通中的Braess悖论现象。利用MATLAB建立一个双层城市交通网络,基于Braess悖论现象的成因,对城市交通网络进行交通配流;在此基础上,通过采用MATLAB对城市交... 详细信息

通过将复杂网络理论应用于城市交通中,分析当存在大量居民起讫点及路段时,城市交通中的Braess悖论现象。利用MATLAB建立一个双层城市交通网络,基于Braess悖论现象的成因,对城市交通网络进行交通配流;在此基础上,通过采用MATLAB对城市交通流进行仿真,研究当改变路段实际通行能力、新增居民起讫点或路段时,城市交通网络中的Braess悖论现象,确定造成该现象的路段,提供改善城市交通的方案。

关键词：复杂网络城市交通 Braess悖论网络模型仿真

非合作交通网络中的Braess悖论及其避免

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公路交通科技 2004年第5期21卷 92-95页

作者：董菁张佐清华大学自动化系北京100084

平衡交通流网络中存在一种看似矛盾的Braess悖论现象,即在交通网络中增加一条通路反而会降低网络性能。本文分析了悖论产生的机理,指出Braess悖论的出现是由于非合作网络中Nash平衡点不在Pareto边界上,并通过实例分析说明交通规划时应... 详细信息

平衡交通流网络中存在一种看似矛盾的Braess悖论现象,即在交通网络中增加一条通路反而会降低网络性能。本文分析了悖论产生的机理,指出Braess悖论的出现是由于非合作网络中Nash平衡点不在Pareto边界上,并通过实例分析说明交通规划时应该尽量避免设计出可能导致Braess悖论发生的路网结构,而对于现有交通网络中存在的Pareto悖论现象,可以通过控制和诱导等策略使交通流的分配达到Pareto最优,从而避免悖论发生。

关键词： Braess悖论 Pareto最优交通规划交通分配

基于Braess悖论研究的南京交通分流的可行性检验

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市场周刊 2011年第7期24卷 65-66,77页

作者：朱敏杰赵艺萱南京农业大学理学院江苏南京210000

通常,城市交通设计规划者采取增加交通路径、扩宽道路的办法来缓解交通堵塞带来的压力,笔者研究发现,这种方法对于交通的疏导局限性很大、效果也不佳,甚至在增加路径和扩宽道路的过程中还出现了braess的情况。笔者认为,根据Braess悖论,... 详细信息

通常,城市交通设计规划者采取增加交通路径、扩宽道路的办法来缓解交通堵塞带来的压力,笔者研究发现,这种方法对于交通的疏导局限性很大、效果也不佳,甚至在增加路径和扩宽道路的过程中还出现了braess的情况。笔者认为,根据Braess悖论,存在一种非平衡的流量分布,使网络相对于平衡流量分布时某些用户的出行时间缩短,同时其他用户的出行时间也不会增加。而将这一理论运用到今日南京交通中,本文将提出一种新的缓解南京交通拥堵的方法,其核心在于"关闭"和"疏导"。

关键词： Braess悖论交通分流带权路径最优化方法因素转化法

管理中的Nash平衡与Braess悖论现象

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运筹与管理 2004年第1期13卷 150-155页

作者：傅白白刘法胜大连理工大学应用数学系最优化研究与应用中心山东科技大学交通信息研究所山东济南250031

本文给出了交通规划、经济贸易以及其它管理中的一些Nash平衡和Braess悖论实例,分析了Nash平衡和Braess悖论现象及其本质特征,指出它们在管理工作中具有普遍性和潜在应用性。

关键词： Nash平衡 Braess悖论管理学对策论经济贸易

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Braess悖论及其对偶形式的博弈论分析

长沙交通学院学报 2007年第3期23卷 56-59页

作者：姚婷刘亮上海交通大学安泰经济与管理学院上海200052

用博弈论的基本原理来分析Braess悖论及其对偶形式,提出了一种更直接更简洁的建模方法.首次提出了Braess悖论的对偶形式,通过建立Braess悖论的非合作博弈模型,可以得知:在车流量一定的情况下,增加路段有可能使路网中通行时间增加.同样,... 详细信息

用博弈论的基本原理来分析Braess悖论及其对偶形式,提出了一种更直接更简洁的建模方法.首次提出了Braess悖论的对偶形式,通过建立Braess悖论的非合作博弈模型,可以得知:在车流量一定的情况下,增加路段有可能使路网中通行时间增加.同样,通过建立Braess悖论对偶形式的非合作博弈模型可知:在路网不变的情况下,增加车流量有可能使路网中通行时间减少,并详细分析了这种现象的特征及原因,提出了解决措施.

关键词：城市交通博弈论 Braess悖论