网络拓扑结构这一物理本质决定电网的功能特征,深刻影响其稳定运行和安全可靠特性。电网中大停电事故多是由拓扑中脆弱元件故障,导致连锁故障在拓扑中蔓延引起,因此,把握电网的拓扑结构及其演化规律对有效预防连锁故障,提高电网安全性能具有重要意义。本文结合复杂网络理论以及电网规划设计的电压等级特性、分区特性,对电网演化模型进行研究,具体包括如下工作:(1)为分析实际电网的拓扑特性,提出考虑电压等级的电网复杂网络拓扑模型及电网拓扑脆弱性评估方法。利用复杂网络理论,对实际电网进行拓扑整体建模,和不同电压等级层的电网结构分层建模,揭示出不同电压等级网络拓扑的复杂网络统计指标特性,基于电压等级以及节点功率对节点重要度的影响,提出一种考虑电压等级因子的网络拓扑特性和电气特性的综合脆弱性识别指标。对IEEE-118节点系统进行仿真,显示出考虑电压等级因子这一电气性能的综合重要度指标能更好地体现电网拓扑性能,表明在复杂网络中考虑节点电压等级的必要性,并为建立考虑不同电压等级的局域世界演化模型打下基础。(2)提出考虑不同电压等级以及高压直流输电、分布式发电的局域世界演化模型。模型基于实际电网演化机理,考虑电网中高压、中压、低压不同电网等级节点接入电网的数量比例和连接方式都存在差异,同时考虑电网存在局域生长的特点。通过对模型进行仿真,并与美国西部电网和中国南方电网数据仿真对比,所提出的模型比传统的演化模型更加接近真实电网的演化规律,这有利于从电网的整体动态演化和电网结构性质上对电网连锁故障的发生进行分析。同时,考虑了高压直流输电和分布式发电接入电网,建立电网拓扑演化模型,其结果比实际电网具有更大的平均路径长度和更小的聚类系数,将降低大规模停电概率,为未来电网结构规划提供参考。(3)提出基于多社团分区与电压等级分层的电网分层分区演化模型。首先建立基于电气介数的GN(Givern-Newman)分裂算法的电网拓扑社团划分模型,通过加权网模块化Q函数评估电网社团划分方案性能,选择确定电网社团划分方案。然后基于该社团划分方法,并综合电压等级分层特性,建立了多社团分区及电压等级分层电网演化模型。与不考虑分区特性的局域世界演化模型对比,证明了该模型在度分布、平均最短路径等特征参数上均能更符合实际电网的演化规律。