电力网络的同步性能及关键节点识别研究

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随着社会经济的发展,电力网络在现代化建设中发挥的作用越来越重要,电网的同步稳定运行是保障人们正常生产生活的前提。可再生能源的快速发展,使得越来越多的分布式电站并入电网,为了提高资源利用率和电网效率,不同区域的电网开始互相连通,电网的规模和结构变得日益庞大复杂,其稳定性面临更大的挑战。应用复杂网络理论研究电网的同步、稳定性等动力学行为成为一个新的研究方向,其研究成果对保证电网的稳定运行和未来电网的升级改造具有十分重要的指导意义。本文以二阶类Kuramoto模型对电网进行动力学建模,采用复杂网络理论研究了分布式电站入网、电网互联等对电网稳定性的影响,同时探讨了电网的关键节点识别问题,取得了具有一定创新性的研究成果。具体研究内容如下:1、分布式电站并入互联电网对系统同步稳定性的影响。提出了两种构建互联电网方式(LD,BD),小度节点互联(LD:Low Degree)方式:将两个规模相同的电网中的小度节点连接起来;大度节点互联(BD:Big Degree)方式:将两个规模相同的电网中的大度节点连接起来。在两种方式下,研究分布式电站的入网对平均路径长度和聚类系数的影响,以及分布式电站的入网对同步性能和抗扰性的影响。研究表明,与LD方式构建的互联电网模型相比,BD方式下系统的平均路径长度小、聚类系数大、同步能力和抗扰性更强。2、对电网组成的簇网络的同步及稳定性进行研究。提出了两种构建簇网络模型方式(MID,MAD),最小距离(MID:Min Distance)方式:计算每个子网中负载到子网发电机的平均距离,按照离发电机平均距离从小到大的顺序在两个子网对应负载间连接L条边。最大距离(MAD:Max Distance)方式:按照离发电机平均距离从大到小的顺序在两个子网对应负载间连接L条边。在两种方式下,对簇网络的同步及抗扰性进行研究比较,研究发现,不论子网络结构是否相同,以MAD方式构建的簇网络,其同步能力和抗扰能力均优于以MID方式构建的簇网络。因此,未来进行局域网络互连时,应考虑在离发电机较远的负载节点间增加传输线路。3、对电网中关键节点识别进行研究。借鉴了传输效率矩阵的节点重要性识别思路,本文综合考虑全局重要性和局部重要性的综合指标,识别电网中节点的重要性。采用本文提出的综合识别法对IEEE14和IEEE118电网测试系统进行关键节点识别,并在系统结构特性和动力学特性上进行验证,实验表明按照本文算法排序去除节点,最大连通子网络的平均路径长度呈下降的趋势,最大连通子系统的临界同步耦合强度呈下降的趋势,最大扰动强度呈上升的趋势。因此说明本文关键节点识别方法的有效性。
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