在当今这个快速发展的信息时代,电力网络所扮演的角色变得越来越重要。随着人们对于电力需求的不断提升,电力网络的规模变得越来越大,如何保证电网稳定运行,并且在遭受到攻击时不会发生大规模级联故障成为一个重要研究课题。本文基于复杂网络理论,通过潮流模型对电网上级联故障发生机理及减少级联故障规模的方法进行深入研究,研究结论对于预防和降低电网级联故障具有一定指导意义,具体研究内容如下:1、基于保度边交叉重连算法的电网鲁棒性优化研究。从网络科学的视角出发,在结合真实电学特性的级联故障模型下,以减少级联故障规模,提高电网鲁棒性为目标,优化网络拓扑结构。首先通过模拟退火算法随机选择连边,对网络进行保度边交叉重连得到电网鲁棒性最优值,其次对移除后导致电网故障规模最大的连边进行多次保度边交叉重连后得到电网局部最优值,最后将导致电网故障规模最大和最小的连边进行保度边交叉重连后,提高了电网鲁棒性。通过对比三种算法的时间复杂度,虽然第三种算法的网络鲁棒性优化效果有限,但优化速度更快。2、基于切负荷的电网级联故障控制研究。首先根据线路的冗余量定义了节点的冗余量,在切负荷过程中切负荷量与负荷冗余量负相关,即冗余量越大的节点切负荷量越小。然后通过研究潮流模型下电网级联故障传播的机制,提出了两种选择切负荷节点的方式。方式一是在离初始故障连边距离为3的邻域内选择所有负载节点进行切负荷,方式二是在离相继故障连边距离为3的邻域内选择所有负载节点进行切负荷。在多个IEEE测试网络中的研究结果表明,通过两种方式进行切负荷,均可有效降低级联故障规模,提高网络鲁棒性。但不同拓扑结构的电网,由于其级联故障传播方式的差异,采用两种方式切负荷的效果不同。对于级联故障以传染型传播为主的网络,方式1更加有效;对级联故障跨区域传播的网络,方式2更加有效。3、基于单一负载节点移除的级联故障控制研究。在电网潮流模型下,攻击连边之后电网发生级联故障,通过移除一个负载节点抑制电网级联故障传播。本文提出了两种移除负载节点的选择方法,一种是全局寻优法,一种是局部寻优法。全局寻优是指攻击电网一条连边之后,若电网出现超载节点或超载线路,则遍历电网中的所有负载节点,仿真移除一个负载节点之后,电网发生级联故障,找到移除后故障规模最小的负载节点,将该节点作为此条连边故障后最优移除的负载节点。研究表明,如果在电网发生连边攻击时移除全局寻优法找到的负载节点,可有效降低电网级联故障的规模。为了提高移除负载节点选取效率和速度,本文进一步提出了在离攻击连边距离为3的范围内查找移除负载节点的局部寻优方法,通过IEEE57、IEEE118以及IEEE300网络中仿真实验得出移除该局部寻优的负载节点可有效降低电网中级联故障的规模。最后对比两种方式的算法复杂度,局部寻优的方法可快速定位需要移除的负载节点,和全局寻优相比控制级联故障效果相差不大。