广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (3): 20-30.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2022052403

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基于博弈论-改进TOPSIS的配电网节点脆弱性评估

肖志恒, 刘会家*   

  1. 三峡大学 电气与新能源学院, 湖北 宜昌 443002
  • 收稿日期:2022-05-24 修回日期:2022-07-04 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-06-01
  • 通讯作者: 刘会家(1969—), 男, 湖北大冶人, 三峡大学副教授, 硕导。E-mail: 874884829@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51477090)

Improved TOPSIS for Node Vulnerability Assessment of Distribution Network Based on Game Theory

XIAO Zhiheng, LIU Huijia*   

  1. College of Electrical Engineering & New Energy, China Three Gorges University, Yichang Hubei, 443002, China
  • Received:2022-05-24 Revised:2022-07-04 Online:2023-05-25 Published:2023-06-01

摘要: 针对现有配电网节点脆弱性评估方法存在指标单一、指标权重片面等问题,结合复杂网络理论,从配电网结构以及系统运行状态两方面出发,构建配电网节点脆弱性评估体系。使用层次分析法AHP求得指标的主观权重,使用熵值法求得客观权重,利用博弈论将主客观权重有机结合,避免单一赋权法的缺陷。然后提出多属性决策思想,利用灰色关联度改进TOPSIS算法的贴近度缺陷,以一种新的贴近度形式来表示节点的脆弱度。基于IEEE-33节点系统的算例结果表明:系统中脆弱度排名前10的节点为2、1、3、6、4、5、26、7、14、16,脆弱度大小依次为0.817、0.677、0.621、0.563、0.515、0.492、0.433、0.411、0.408、0.393。算例结果与实际情况相符合,验证了本文方法的合理性与可行性。

关键词: 配电网, 脆弱性, 博弈论, 灰色关联度, TOPSIS

Abstract: Aiming at the problems of single index and one-sided index weight in the existing distribution network node vulnerability assessment methods combining the complex network theory and starting from the distribution network structure and the system operation state, the vulnerability assessment system of distribution network nodes is constructed. The subjective weight of the index is obtained by using the analytic hierarchy process (AHP), and the objective weight is obtained by using the entropy method. Then the idea of multi-attribute decision-making is proposed, and the grey relational degree is used to improve the closeness defect of TOPSIS algorithm, and a new form of closeness is used to express the vulnerability of nodes. The calculation results based on the IEEE-33 node system show that the top 10 nodes in the system are 2, 1, 3, 6, 4, 5, 26, 7, 14, and 16 in terms of vulnerability, and their vulnerability values are 0.817 and 0.677, 0.621, 0.563, 0.515, 0.492, 0.433, 0.411, 0.408, 0.393, respectively. The results of the example are consistent with the actual situation, which verifies the rationality and feasibility of the proposed method.

Key words: distribution network, vulnerability, game theory, gray relevance, TOPSIS

中图分类号:  TM73

[1] 曾辉, 孙峰,李铁,等.澳大利亚“9·28”大停电事故分析及对中国启示[J].电力系统自动化,2017,41(13):1-6. DOI:10.7500/AEPS20170120002.
[2] 孙传文.“12.28”墨西哥大停电事故的分析及其对我国电网运行的启示及建议[J].电气时代,2021(9):44-46.
[3] 陈凡,史杰,刘海涛,等.考虑负荷重分配攻击和脆弱线路防御的发输电系统可靠性评估[J].电力系统自动化,2022,46(2):65-72. DOI:10.7500/AEPS20210702003.
[4] 丁少倩,林涛,翟学,等. 基于短路容量的含大规模新能源接入的电网状态脆弱性评估方法研究[J].电力系统保护与控制,2016,44(13):40-47.
[5] ZHANG W, LIU K Y, SHENG W X, et al. Critical node identification in active distribution network using resilience and risk theory[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2020, 14(14): 2771-2778. DOI:10.1049/iet-gtd.2019.1781.
[6] SHENG W X, LIU K Y, LIU Y, et al. Optimal placement and sizing of distributed generation via an improved nondominated sorting genetic algorithm II[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2015, 30(2): 569-578. DOI:10.1109/TPWRD.2014.2325938.
[7] 陈卉灿,栗然,吕子遇,等.考虑多因素的电网关键线路主客观综合辨识模型[J].广东电力,2016,29(11):100-104,119. DOI:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.11.019.
[8] 王孝琳,郝超超,李晓明,等.含分布式电源的配电网脆弱性分析[J].电测与仪表,2019,56(6):38-43. DOI:10.19753/j.issn1001-1390.2019.06.007.
[9] 王涛,岳贤龙,顾雪平,等.基于奇异值熵和潮流分布熵的电网关键节点辨识[J].电力自动化设备,2016,36(4):46-53. DOI:10.16081/j.issn.1006-6047.2016.04.008.
[10] 吴辉,彭敏放,张海艳,等.基于复杂网络理论的配电网节点脆弱度评估[J].复杂系统与复杂性科学,2017,14(1):38-45. DOI:10.13306/j.1672-3813.2017.01.006.
[11] 孔维旭.考虑负荷重要度的配电网节点脆弱性分析[J].电工电气,2021(3):8-12,19. DOI:10.3969/j.issn.1007-3175.2021.03.002.
[12] 韩康,吕飞鹏,孔德洪,等.基于潮流冲击熵的加权拓扑模型在电网脆弱性辨识中的应用[J].电测与仪表,2015,52(23):70-75. DOI:10.3969/j.issn.1001-1390.2015.23.013.
[13] 黄志球,史文超,李晓明,等.计及分布式电源的配电网节点脆弱性分析[J].工业安全与环保,2019,45(6):34-39. DOI:10.3969/j.issn.1001-425X.2019.06.008.
[14] TAN Q L, BAI M Z, ZHOU P G, et al. Geological hazard risk assessment of line landslide based on remotely sensed data and GIS[J]. Measurement, 2021, 169: 108370. DOI:10.1016/j.measurement.2020.108370.
[15] LIN Z Z, WEN F S, XUE Y S. A restorative self-healing algorithm for transmission systems based on complex network theory[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2016, 7(4): 2154-2162. DOI:10.1109/TSG.2016.2539199.
[16] 史文超,李晓明,王孝琳,等.配电网脆弱性评估方法[J].电力系统及其自动化学报,2018,30(12):125-131. DOI:10.3969/j.issn.1003-8930.2018.12.019.
[17] 李慧民,熊雄,董美美,等.基于灰色关联改进TOPSIS法的既有建筑抗震加固方案优选[J].重庆理工大学学报(自然科学),2020,34(12):264-270. DOI:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2020.12.032.
[18] 翁小雄,谢志鹏.基于多层复杂网络的高速公路节点重要性研究[J].广西师范大学学报(自然科学版),2021,39(5):78-88. DOI:10.16088/j.issn.1001-6600.2020080801.
[19] 李鲁洁,董娜,熊峰,等.基于Cov-AHP与等级联系度的施工项目管理 绩效评价研究[J].广西师范大学学报(自然科学版),2019,37(3):111-119. DOI:10.16088/j.issn.1001-6600.2019.03.013.
[20] 徐建闽,韦佳,首艳芳.基于博弈论-云模型的城市道路交通运行状态综合评价[J].广西师范大学学报(自然科学版),2020,38(4):1-10. DOI:10.16088/j.issn.1001-6600.2020.04.001.
[21] CAIADO R G G, LIMA G B A, GAVIÁO L O, et al. Sustainability analysis in electrical energy companies by similarity technique to ideal solution[J]. IEEE Latin America Transactions, 2017, 15(4): 675-681. DOI:10.1109/TLA.2017.7896394.
[22] ZHOU J, YU X H, LU J A. Node importance in controlled complex networks[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 2019, 66(3): 437-441. DOI:10.1109/TCSII.2018.2845940.
[1] 田晟, 李成伟, 黄伟, 王蕾. 疫情下基于GC-rBPNN模型的公路货运量预测方法[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(6): 24-32.
[2] 翁小雄, 谢志鹏. 基于多层复杂网络的高速公路节点重要性研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(5): 78-88.
[3] 徐建闽, 韦佳, 首艳芳. 基于博弈论-云模型的城市道路交通运行状态综合评价[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2020, 38(4): 1-10.
[4] 孟媛媛,韦 波,邹 瑶. 基于新Vague软集模糊熵-Topsis的地标决策[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2017, 35(4): 39-48.
[5] 潘晓东, 尹学灵, 唐建生, 苏春田, 孟小军. 寨底地下河系统脆弱性评价指标体系及方法[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2014, 32(2): 168-174.
[6] 沈利兵, 黄大荣, 楚晓艳, 赵玲. 基于三标度层次分析法的路网脆弱性影响因素研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2013, 31(4): 54-59.
[7] 张永祥, 蔡德所, 易燃. 桂林市青狮潭水库消落带生态脆弱性及其影响因子[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2012, 30(4): 156-160.
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[1] 李钰慧,周岐海,黄中豪. 广西弄岗熊猴的雨季游走行为与栖息地的利用[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2017, 35(4): 114 -121 .
[2] 周伟, 孙超, 周海涛. 中国澜沧江2种墨头鱼分类地位考证[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2017, 35(2): 117 -125 .
[3] 李健康,韦笃取,罗晓曙,覃英华. 分布式发电系统与感性负载网络混沌同步控制[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2019, 37(3): 33 -41 .
[4] 黄颖, 韦晓, 吴茜, 黄乘明, 孙涛, 周岐海. 白头叶猴旱季食物营养对食物选择的影响[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(4): 109 -115 .
[5] 阮文静, 杨启贵. 具有有限和无限孤立奇点的新四维超混沌系统的复杂动力学分析[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(5): 173 -181 .
[6] 罗树毅, 黎永泰, 武正军, 程瑞, 陈耀还, 何家松. 广西大桂山鳄蜥的栖枝高度及其影响因素[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(5): 182 -189 .
[7] 许伦辉, 林世城. 基于分治思想的扫地机器人全覆盖路径规划算法研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(6): 54 -62 .
[8] 侯欠欠, 方志刚, 秦渝, 朱依文. 团簇Fe4P的成键及极化率探究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2021, 39(6): 140 -146 .
[9] 李正光, 陈恒, 林鸿飞. 基于双向语言模型的社交媒体药物不良反应识别[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(3): 40 -48 .
[10] 张萍, 徐巧枝. 基于多感受野与分组混合注意力机制的肺结节分割研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(3): 76 -87 .
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