電力基礎(chǔ)設(shè)施社會(huì)網(wǎng)絡(luò)論文范文
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1研究框架
1.1技術(shù)路線(xiàn)萬(wàn)州城區(qū)電力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的健康評(píng)價(jià)分三個(gè)步驟.第一步,運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析原理,構(gòu)建現(xiàn)狀和規(guī)劃兩個(gè)網(wǎng)絡(luò).第二步,根據(jù)電力基礎(chǔ)設(shè)施健康運(yùn)行的要求和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法的計(jì)算模型,建立計(jì)算指標(biāo)和評(píng)價(jià)模型.第三步,計(jì)算兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相關(guān)指標(biāo),對(duì)比分析計(jì)算數(shù)據(jù),得出結(jié)論,提出電力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化策略.
1.2研究方法及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法發(fā)源于計(jì)量社會(huì)學(xué),用于研究社會(huì)活動(dòng)中不同行動(dòng)者的相互關(guān)系.其基本原理是將行動(dòng)者作為“點(diǎn)”,行動(dòng)者之間的關(guān)系作為“線(xiàn)”,從而構(gòu)建一張行動(dòng)者“網(wǎng)絡(luò)”.由于其原理清晰,操作簡(jiǎn)單,目前在城鄉(xiāng)管理結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)集群結(jié)構(gòu)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、社區(qū)社群網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)園區(qū)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域均有運(yùn)用.在萬(wàn)州城區(qū)電力基礎(chǔ)設(shè)施中,各級(jí)變電站及其他線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是“點(diǎn)”,“點(diǎn)”之間的連接關(guān)系即為“線(xiàn)”,“線(xiàn)”在一定程度上反應(yīng)的是線(xiàn)路設(shè)施.“點(diǎn)”之間存在連接關(guān)系計(jì)為“1”,不存在連接關(guān)系計(jì)為“0”,并通過(guò)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件Ucinet構(gòu)建了現(xiàn)狀與規(guī)劃兩張空間拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖(圖5和6).社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析模型與傳統(tǒng)線(xiàn)路接線(xiàn)圖(圖2和3)具有一定的相似性,均能清晰地表達(dá)出設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中電器元件的位置、配線(xiàn)方式和接線(xiàn)方式,但社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法能夠更為直觀的表達(dá)出基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)整體的拓?fù)潢P(guān)系,涵蓋網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)及單個(gè)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)特性評(píng)價(jià).相比于國(guó)內(nèi)外電力網(wǎng)絡(luò)研究中常用的網(wǎng)絡(luò)圖模型、Agent模型、物理模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型或投入產(chǎn)出模型等傳統(tǒng)分析方法,社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法擅長(zhǎng)于網(wǎng)絡(luò)個(gè)體間關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析,即能表達(dá)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體特征,也能反映個(gè)體在整體的位置,以及描述整體對(duì)個(gè)體的影響程度.彌補(bǔ)了傳統(tǒng)分析方法缺乏網(wǎng)絡(luò)間關(guān)聯(lián)關(guān)系分析能力的不足.對(duì)電力等工程型基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的健康評(píng)估、規(guī)劃布局等問(wèn)題,更有針對(duì)性.另外,社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法的技術(shù)過(guò)程更簡(jiǎn)單,研究結(jié)論也更簡(jiǎn)明.
1.3評(píng)價(jià)模型與指標(biāo)通常,工程型基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的健康程度取決于網(wǎng)絡(luò)自身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理性和運(yùn)行狀態(tài)的效率與穩(wěn)定.萬(wàn)州城區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的健康因素有網(wǎng)絡(luò)完備度和凝聚度、網(wǎng)絡(luò)層級(jí)關(guān)聯(lián)度、局部穩(wěn)定成份比例以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)脆弱性等4個(gè)方面.網(wǎng)絡(luò)健康運(yùn)行則應(yīng)該維持荷載在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的均衡分布,避免容載比過(guò)高.社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法中的密度、凝聚子群、K-核、Lambda集合、切點(diǎn)和中心度等計(jì)算模型可以對(duì)這些指標(biāo)予以對(duì)應(yīng)的定量計(jì)算.由此,建立健康評(píng)價(jià)模型和指標(biāo)。
2計(jì)算過(guò)程
2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)1)網(wǎng)絡(luò)整體完備度網(wǎng)絡(luò)密度公式可以測(cè)定網(wǎng)絡(luò)整體完備程度,計(jì)算公式。P為網(wǎng)絡(luò)密度,L為網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際存在的連接數(shù),n為網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際存在的節(jié)點(diǎn)數(shù).現(xiàn)狀電網(wǎng)整體完備度為0.0493,凝聚力系數(shù)為0.308,節(jié)點(diǎn)間平均距離為4.038.規(guī)劃電網(wǎng)整體完備度為0.0271,凝聚力系數(shù)為0.277,節(jié)點(diǎn)間平均距離為4.245.由此,現(xiàn)狀電力網(wǎng)絡(luò)的整體完備度及凝聚力系數(shù)均小于規(guī)劃,節(jié)點(diǎn)間平均距離大于規(guī)劃,說(shuō)明現(xiàn)狀電力網(wǎng)絡(luò)的完備度優(yōu)于規(guī)劃(圖5和6).2)網(wǎng)絡(luò)局部穩(wěn)定度“K-核”(K=1,2,3…)是建立在點(diǎn)度數(shù)上的凝聚子群概念,表達(dá)一個(gè)子圖中的全部點(diǎn)至少與其他子圖中的“K”個(gè)他點(diǎn)相連.由此,“K”值越高、“K-核”占比越高,則該網(wǎng)絡(luò)的局部穩(wěn)定成分越多,網(wǎng)絡(luò)整體也就越穩(wěn)定.現(xiàn)狀電網(wǎng)中,“2-核”共有19個(gè),占網(wǎng)絡(luò)整體的35.85%,其中變電站節(jié)點(diǎn)9個(gè),線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)10個(gè).規(guī)劃電網(wǎng)中,“2-核”共有58個(gè),占網(wǎng)絡(luò)整體的59.79%,其中變電站節(jié)點(diǎn)35個(gè),線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)28個(gè).規(guī)劃電網(wǎng)的“2-核”成分明顯高于現(xiàn)狀,局部穩(wěn)定性有較大提升(圖7和8).同時(shí)發(fā)現(xiàn),變電站A17在現(xiàn)狀與規(guī)劃電網(wǎng)中都不是“2-核”成分,急需提高其穩(wěn)定性.3)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)邊關(guān)聯(lián)度“Lambda集合”是網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)因子,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中某2個(gè)點(diǎn)的“邊關(guān)聯(lián)度”指數(shù)給出定量測(cè)量.邊關(guān)聯(lián)度指數(shù)可標(biāo)記為s(i,j),等于為了使得這2個(gè)點(diǎn)之間不存在任何路徑,必須從圖中去掉的線(xiàn)的最小數(shù)目,該值越大二者之間的關(guān)系越穩(wěn)健.由Ucinet軟件計(jì)算可知,現(xiàn)狀電網(wǎng)有1,2,3,4和5等五個(gè)級(jí)別,邊關(guān)聯(lián)比例分別為100%,50.94%,33.96%,11.32%,3.77%;規(guī)劃電網(wǎng)有13個(gè)級(jí)別,邊關(guān)聯(lián)比例分別是100%,73.20%,54.64%,37.11%,27.83%,20.62%,11.34%,8.25%,6.19%,5.15%,4.12%,3.09%及2.06%.對(duì)比發(fā)現(xiàn),現(xiàn)狀電網(wǎng)50.94%的邊關(guān)聯(lián)分布在“2”以下,規(guī)劃電網(wǎng)54.64%的邊關(guān)聯(lián)分布在“4”以下.由此,規(guī)劃電網(wǎng)的邊關(guān)聯(lián)度指數(shù)(s)更高,整體穩(wěn)定性?xún)?yōu)于現(xiàn)狀(圖9和10).4)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)脆弱性“切點(diǎn)”是網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)系的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn).一旦去掉,網(wǎng)絡(luò)將分離成多個(gè)獨(dú)立的部分.分析切點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的占比,可衡量網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)脆弱程度.計(jì)算可知,現(xiàn)狀電網(wǎng)中“切點(diǎn)”占比為30.19%,規(guī)劃電網(wǎng)為25.77%.兩者在節(jié)點(diǎn)脆弱性上的差異性不明顯(圖11和12).
2.2網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)為避免網(wǎng)絡(luò)局部出現(xiàn)過(guò)載,需要使直接荷載與過(guò)境荷載兩種不同類(lèi)型的電力荷載在網(wǎng)絡(luò)中處于均衡分布的狀態(tài),需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中上述兩種荷載的分布情況進(jìn)行評(píng)估.1)直接荷載均衡度①節(jié)點(diǎn)荷載壓力度數(shù)中心度用來(lái)衡量單個(gè)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)的核心性,該值越高越處于網(wǎng)絡(luò)的中心位置,往往也意味著更大的荷載壓力.度數(shù)中心度可以分為兩類(lèi):絕對(duì)中心度與相對(duì)中心度,前者根據(jù)與節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)數(shù)目,測(cè)量出來(lái)的中心度可稱(chēng)為“局部中心度(localcentrality)”,后者是前者的標(biāo)準(zhǔn)化,適用于對(duì)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行橫向比較,本研究選擇相對(duì)中心度作為衡量節(jié)點(diǎn)荷載壓力的指標(biāo).公式為Dss(n1),(2)式中,Ds為相對(duì)度數(shù)中心度,s為與某一節(jié)點(diǎn)直接相連的對(duì)象數(shù),n為節(jié)點(diǎn)數(shù).計(jì)算可知,現(xiàn)狀電網(wǎng)A19(500kV),A11(220kV)的相對(duì)中心度最高,其值分別為0.19和0.17;其次110kV變電站節(jié)點(diǎn)A1,A9,A13,A12,A7及線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)a29,其值分別為0.11,0.09,0.09,0.09,0.09和0.09.上述節(jié)點(diǎn)相對(duì)其他節(jié)點(diǎn)而言,面臨著更大的荷載壓力.規(guī)劃電網(wǎng)A19(500kV)的相對(duì)中心度最高,其值為0.22;其次A11(220kV),A1(110kV),A9(110kV),B12(220kV),B33(220kV),A13(110kV)和A12(220kV),其值分別為0.15,0.13,0.12,0.11,0.10,0.09和0.09(圖13和14).分析得知,現(xiàn)狀電網(wǎng)A11(220kV)有過(guò)載風(fēng)險(xiǎn),雖然規(guī)劃電網(wǎng)增加了2個(gè)220kV變電站(B12,B33),但并未降低現(xiàn)狀A(yù)11的過(guò)載風(fēng)險(xiǎn).②網(wǎng)絡(luò)荷載壓力“度數(shù)中心勢(shì)”能評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的整體中心性,可評(píng)估網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中荷載的整體分布情況,防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)局部失衡.2)過(guò)境荷載均衡度分析中間中心性測(cè)量的是一個(gè)點(diǎn)(線(xiàn))在多大程度上位于圖上其他點(diǎn)(線(xiàn))的中間.在網(wǎng)絡(luò)中,中間中心性高的點(diǎn)(線(xiàn))需要承受更多的過(guò)境荷載壓力,容易出現(xiàn)過(guò)載問(wèn)題.中間中心性主要通過(guò)“中間中心勢(shì)”和“度數(shù)相對(duì)中間中心度”予以測(cè)定.前者適用于評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)整體,后者衡量單個(gè)節(jié)點(diǎn)的中間中心性.對(duì)比可見(jiàn),規(guī)劃電網(wǎng)中線(xiàn)路的中間中心度有所下降,過(guò)境荷載壓力有所緩解.同時(shí),可以看出現(xiàn)狀電網(wǎng)中間中心度高的線(xiàn)路主要集中在A19(500kV)及A11(220kV)變電站,這在一定程度上也反應(yīng)出了供電的層級(jí)關(guān)系,規(guī)劃電網(wǎng)在增加了500kV變電站B17后這種情況并未得到改善,相反使得A11及A19周?chē)^(guò)載線(xiàn)路更為密集,因此規(guī)劃電網(wǎng)在進(jìn)行與B17配套的線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)存在缺陷.
3結(jié)論與討論
3.1研究結(jié)論上述計(jì)算可知,萬(wàn)州城區(qū)電力基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)整體上優(yōu)于現(xiàn)狀.首先,雖然現(xiàn)狀電網(wǎng)在整體結(jié)構(gòu)上比較完備與緊湊,但由于線(xiàn)路布置方式等原因,規(guī)劃電網(wǎng)具備更高比例的局部穩(wěn)定結(jié)構(gòu),電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性更強(qiáng).其次,荷載在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中的層級(jí)分布更加合理,尤其在220kV變電站層面上的荷載分布更加均衡.第三,過(guò)境荷載在規(guī)劃電網(wǎng)的全網(wǎng)分布更加均衡,過(guò)境荷載過(guò)載現(xiàn)象在一定程度上有所降低.但是,規(guī)劃電網(wǎng)仍然存在一些問(wèn)題.首先,新增加的500kV變電站在網(wǎng)絡(luò)中的作用并未得到充分體現(xiàn),一定程度上存在使用浪費(fèi)情況.其次,荷載在220kV變電站上分布有所改善,但是對(duì)于現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)中220kV變電站的使用情況未產(chǎn)生改善作用,該部分變電站仍然存在一定程度上的浪費(fèi).第三,A19(500kV)等節(jié)點(diǎn)存在較大的過(guò)境荷載壓力.第四,新建線(xiàn)路主要圍繞著變電站A19(500kV)及A11(220kV)進(jìn)行擴(kuò)展,并未從整體全局出發(fā)考慮問(wèn)題.第五,A17等變電站在網(wǎng)絡(luò)中處于不穩(wěn)定部分.針對(duì)以上問(wèn)題,有必要從電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程加固等兩個(gè)方面進(jìn)行著手予以調(diào)整和改善.
3.2研究展望社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法能夠針對(duì)工程型基礎(chǔ)設(shè)施的物質(zhì)構(gòu)成要素,挖掘要素個(gè)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立整體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并就其穩(wěn)定性和整體性能進(jìn)行健康評(píng)價(jià).社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析不僅是一套針對(duì)關(guān)系或結(jié)構(gòu)的分析技術(shù),還是一種理論方法,有助于我們建立結(jié)構(gòu)分析觀點(diǎn),探究隱藏在看似獨(dú)立的事物表象之下的網(wǎng)絡(luò)模式,從而尋找更為本質(zhì)的客觀規(guī)律.
作者：黃勇肖亮胡羽單位：重慶大學(xué)山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院
