基于類Kuramoto模型的電網(wǎng)失同步及網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展研究.pdf

1、隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究的深入發(fā)展，已有越來越多的學(xué)者使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來研究電網(wǎng)的非線性動力學(xué)行為。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒司W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特性，通過合理的建?？梢苑治鲭娏W(wǎng)絡(luò)中的各種現(xiàn)象，揭示電網(wǎng)的內(nèi)在特性和演變規(guī)律，有利于維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定，預(yù)防級聯(lián)故障的發(fā)生。
　　本文基于電力網(wǎng)絡(luò)的類Kuramoto模型對電網(wǎng)的失同步現(xiàn)象和分布式擴(kuò)展問題進(jìn)行了深入研究。具體研究工作如下:
　　1、研究了電網(wǎng)的自組織同步和抗擾性。利用電網(wǎng)的類Kur

2、amoto相振子模型對電網(wǎng)進(jìn)行合理的建模，得到節(jié)點的動力學(xué)方程。在IEEE30節(jié)點系統(tǒng)上進(jìn)行仿真，觀察節(jié)點狀態(tài)在不同耦合強(qiáng)度K下的變化。研究表明，當(dāng)耦合強(qiáng)度K≥Kc時，Kc為系統(tǒng)開始同步的臨界耦合強(qiáng)度，系統(tǒng)中的所有節(jié)點以相同的頻率Ω運行，電網(wǎng)工作在同步狀態(tài)，耦合強(qiáng)度越大，網(wǎng)絡(luò)的同步能力越好。同時還研究了電網(wǎng)的抗擾性，在IEEE30節(jié)點系統(tǒng)中，對穩(wěn)定運行的系統(tǒng)添加一定的功率擾動Δp，并在一定時間ΔT后撤除擾動。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Δp較小時，系統(tǒng)

3、能夠通過節(jié)點間的相互耦合作用，重新恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，而當(dāng)Δp較大時，系統(tǒng)則無法恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，電網(wǎng)失去同步。
　　2、研究了電力網(wǎng)絡(luò)的失同步過程和影響失同步波傳播的因素。對IEEE30節(jié)點系統(tǒng)中的26號節(jié)點進(jìn)行功率擾動實驗，引發(fā)節(jié)點的失同步。觀察失同步在電網(wǎng)中的傳播過程，發(fā)現(xiàn)26號節(jié)點的頻偏首先偏離原來的平衡狀態(tài)，隨后26號節(jié)點的鄰居的頻偏也偏離平衡狀態(tài)。研究表明，失同步波首先從受擾節(jié)點開始通過其鄰居向網(wǎng)絡(luò)中傳播，在不進(jìn)行主動控制的

4、情況下將會擴(kuò)散至整個網(wǎng)絡(luò)。接下來對IEEE30節(jié)點系統(tǒng)上26號節(jié)點進(jìn)行功率擾動，分別研究耦合強(qiáng)度K和擾動強(qiáng)度Δp對失同步擴(kuò)散的影響。研究表明，K和Δp越大，失同步波在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散的速度越快。在IEEE57節(jié)點系統(tǒng)上分別對度值不同的節(jié)點進(jìn)行功率擾動，觀察度值對失同步波傳播的影響。在實驗后我們發(fā)現(xiàn)，無論是對發(fā)電機(jī)節(jié)點還是負(fù)荷節(jié)點進(jìn)行擾動。度值最小的節(jié)點受擾后，失同步波的傳播總是最慢的，受擾節(jié)點的度值與失同步波傳播時間之間呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)，但由

5、于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這種負(fù)相關(guān)并不十分嚴(yán)格。隨后引入節(jié)點的重要度的概念，探討了受擾節(jié)點和其鄰居節(jié)點的拓?fù)涮匦詫κ讲▊鞑サ挠绊?，在IEEE118節(jié)點系統(tǒng)上對重要度不同的節(jié)點進(jìn)行擾動，發(fā)現(xiàn)重要度大的節(jié)點受擾，失同步波的傳播會比重要度小的節(jié)點受擾傳播更快。
　　3、研究對比了兩種不同分布式電站的連接策略對電網(wǎng)同步性能和抗擾性的影響。結(jié)合前人的研究成果，提出了兩種分布式電站連接策略:新增分布式電站與原網(wǎng)絡(luò)中大度負(fù)荷節(jié)點相連(LDJ

6、)和新增分布式電站與原網(wǎng)絡(luò)中小度負(fù)荷節(jié)點相連(SDJ)。分別在IEEE30節(jié)點系統(tǒng)、IEEE57節(jié)點系統(tǒng)和IEEE162節(jié)點系統(tǒng)上添加不同比例(ρ)的新增分布式電站，進(jìn)行仿真實驗。研究表明，LDJ和SDJ均能增加網(wǎng)絡(luò)的同步性能，同時降低電力網(wǎng)絡(luò)自組織同步的臨界耦合強(qiáng)度。在ρ相同的情況下對比兩種研究策略，發(fā)現(xiàn)SDJ比LDJ更能提升網(wǎng)絡(luò)的同步性能。接下來，在IEEE30節(jié)點系統(tǒng)、IEEE57節(jié)點系統(tǒng)和IEEE162節(jié)點系統(tǒng)上對節(jié)點進(jìn)行功率擾