基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力網(wǎng)絡(luò)同步及穩(wěn)定性研究.pdf

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的研究在理論和應(yīng)用上已取得重要進(jìn)展。運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究網(wǎng)絡(luò)化帶來的問題，揭示其背后隱含的規(guī)律，可幫助人們更好的認(rèn)知實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的特性，從而趨利避害更好的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。
　　電力網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎國計(jì)民生。電力需求的急劇增加不僅給節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)帶來巨大的壓力，還給未來電力系統(tǒng)的運(yùn)行提出了特別的挑戰(zhàn)。如何解決能源、環(huán)境及電力網(wǎng)絡(luò)的安全問題是電力科研工作者所面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分

2、析電力系統(tǒng)的安全性，可揭示電網(wǎng)內(nèi)在特性和演變規(guī)律，為預(yù)防電網(wǎng)連鎖崩潰的發(fā)生以及為未來電力系統(tǒng)的改造和建設(shè)提供參考依據(jù)。
　　本文結(jié)合當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)中的研究現(xiàn)狀和電網(wǎng)的動(dòng)力學(xué)特性，就電網(wǎng)的同步和穩(wěn)定性問題展開研究工作，具體包括以下幾個(gè)方面:
　　1、研究電力網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)行為與耦合強(qiáng)度間的關(guān)系。將IEEE14系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)看作二階Kuramoto相位振子，令系統(tǒng)保持功率平衡，觀察不同耦合強(qiáng)度K下系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，獲得系統(tǒng)開始

3、同步的耦合強(qiáng)度Kc。研究表明，當(dāng)耦合強(qiáng)度超過某一臨界值K≥Kc時(shí)，系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)以相同的頻率Ω運(yùn)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。
　　2、研究擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響以及電網(wǎng)失同步波的傳播過程。對(duì)IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)施加功率擾動(dòng)，研究受擾動(dòng)后的系統(tǒng)保持同步運(yùn)行、恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的能力，分析最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度Δpmin與擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間Δt、耦合強(qiáng)度K之間的關(guān)系。研究表明，當(dāng)耦合強(qiáng)度K和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間Δt一定時(shí)，電網(wǎng)

4、在擾動(dòng)關(guān)閉后能否恢復(fù)同步狀態(tài)取決于擾動(dòng)強(qiáng)度，當(dāng)擾動(dòng)強(qiáng)度Δp＞Δpmin時(shí)，電網(wǎng)失同步。在擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間Δt一定取值范圍內(nèi)，Δt越短，電網(wǎng)可承受的最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度Δpmin越大，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度Δpmin與耦合強(qiáng)度K呈線性關(guān)系，K越大，Δpmin越大。接著通過對(duì)IEEE14節(jié)點(diǎn)和IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)，獲得了各節(jié)點(diǎn)的最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度(Δpi)min。研究發(fā)現(xiàn)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度(Δpi)mi

5、n與節(jié)點(diǎn)度相關(guān)，度越大，其所能承受的最小擾動(dòng)強(qiáng)度也越大，說明度大的節(jié)點(diǎn)，其抗擾能力較強(qiáng)。通過對(duì)IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的單個(gè)節(jié)點(diǎn)施加擾動(dòng)，觀察節(jié)點(diǎn)遭受擾動(dòng)后系統(tǒng)級(jí)聯(lián)失穩(wěn)的過程。仿真實(shí)驗(yàn)表明，受擾動(dòng)節(jié)點(diǎn)首先發(fā)生失穩(wěn)，繼而“拖動(dòng)”其鄰居節(jié)點(diǎn)偏離穩(wěn)定狀態(tài)，最后擴(kuò)散至整個(gè)系統(tǒng)。
　　3、研究一個(gè)新增發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)方式對(duì)電網(wǎng)同步性能的影響。分別在IEEE14節(jié)點(diǎn)、IEEE57節(jié)點(diǎn)和IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中新增一個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)分別通過原

6、系統(tǒng)中的一個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)或一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)接入電網(wǎng)，計(jì)算原系統(tǒng)和兩種不同接入方式下的新系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)，并通過平均序參數(shù)r∞比較它們的同步性能。基于三個(gè)電力系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到結(jié)論:新增發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)直接與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)的同步能力優(yōu)于將新增發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)直接與發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)相連的網(wǎng)絡(luò)的同步能力。
　　4、研究分布式發(fā)電站入網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)同步能力及抗擾性的影響。分別向IEEE57節(jié)點(diǎn)和IEEE162節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)增加不同數(shù)量的分布式電源，研究不同數(shù)量的分布