基于類Kuramoto模型的電網(wǎng)同步性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究的不斷深入，近年來大量的理論方法被用于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合電網(wǎng)動(dòng)力學(xué)模型分析電網(wǎng)的穩(wěn)定性和級(jí)聯(lián)故障等正成為工程領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)，其研究結(jié)論將為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及安全上的改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論并采用二階類Kuramoto模型對(duì)電網(wǎng)的同步及穩(wěn)定性展開研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　1、對(duì)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的功率分配進(jìn)行了研究。首先引入電網(wǎng)交換功率的概念，經(jīng)過理論分析和在IEEE1

2、4及IEEE57系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真，我們發(fā)現(xiàn)和平均分配發(fā)電機(jī)功率相比，可以通過減小小度發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)功率，增加大度發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)功率的方法，降低電網(wǎng)系統(tǒng)臨界同步耦合強(qiáng)度Kc，提高電網(wǎng)系統(tǒng)的同步性能。但這種調(diào)整并非線性的，當(dāng)小度節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率過小，大度節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率過大時(shí)，臨界同步耦合強(qiáng)度可能不降反升，因此系統(tǒng)的同步臨界耦合強(qiáng)度存在最優(yōu)值。
　　2、對(duì)布雷斯悖論在電網(wǎng)中的現(xiàn)象進(jìn)行了研究。布雷斯悖論現(xiàn)象源于公路交通系統(tǒng)，交通網(wǎng)絡(luò)中線路的增加，往往

3、使得交通不能向理想暢通方向發(fā)展，研究者們把這種增加交通線路反而會(huì)引起局部擁塞的現(xiàn)象稱為布雷斯悖論現(xiàn)象，而在電網(wǎng)中亦存在這種現(xiàn)象。我們首先從動(dòng)力學(xué)角度，分析了電網(wǎng)中布雷斯悖論現(xiàn)象發(fā)生的原因。研究表明，在一般情況下，網(wǎng)絡(luò)中連邊的增加會(huì)降低電網(wǎng)的同步臨界耦合強(qiáng)度，提高網(wǎng)絡(luò)的同步能力，但也有些連邊的增加會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)臨界耦合強(qiáng)度增大，此時(shí)增加連邊就會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的同步性能，發(fā)生布雷斯悖論現(xiàn)象。接著我們?cè)贗EEE14和IEEE57系統(tǒng)上進(jìn)行了大量的增加連

4、邊的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)之間或者是發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間增加連邊，布雷斯悖論發(fā)生的概率大于在負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間增加連邊布雷斯悖論發(fā)生的概率。
　　3、對(duì)分布式電站的入網(wǎng)方式進(jìn)行了改進(jìn)研究。本文提出了三種分布式電站入網(wǎng)方式(SC，LC，PC)。SC入網(wǎng)方式:直接將分布式電站與供電需求較高的負(fù)載節(jié)點(diǎn)連接;LC入網(wǎng)方式:將分布式電站與供電需求較高的負(fù)載相連，同時(shí)在鄰近的分布式電站之間增加傳輸線路;PC入網(wǎng)方式:將分布式電站與供電

5、需求較高的負(fù)載相連，同時(shí)在鄰近的分布式電站之間以一定的概率P增加傳輸線路。以二階類Kuramoto模型對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，對(duì)比研究了三種入網(wǎng)方式下IEEE14和IEEE30電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)涮匦?、同步性能和抗擾能力。研究表明，無論哪種入網(wǎng)方式，分布式電站的接入均能提高電網(wǎng)系統(tǒng)的同步能力和抗擾性能;但三種入網(wǎng)方式中，在接入分布式電站數(shù)量相同的情況下，LC入網(wǎng)方式電網(wǎng)的同步臨界耦合強(qiáng)度最小，同步能力最好，能承受的最小失同步擾動(dòng)強(qiáng)度最大，抗