近年来我国电力网络发展迅速,随着越来越多可再生能源(风力发电机、光能等)的出现,未来电网将会遭受越来越大的扰动,进而电网的同步稳定性也会随之降低。因此在当前背景下,对电力网络同步性能进行优化研究非常必要,研究结果对未来智能电网的扩建具有重要参考价值。考虑电力网络的节点功率和拓扑结构,本文以二阶类Kuramoto相振子模型对电网进行动力学建模,开展电网的同步性能优化研究,具体研究内容如下:1、提出了一种提高网络同步性能的耦合强度非均匀分配方法。首先采用二阶类Kuramoto模型对电网中的节点进行合理建模,利用局部序参数来描述电网中节点的局部同步能力。通过理论分析和在IEEE39、IEEE57标准测试系统上实验仿真,发现相比小功率节点而言,大功率节点到其直接邻居节点更难达到同步。基于这一研究发现,本文提出一种网络耦合强度的非均匀分配方法,在网络总耦合强度不变的情况下,增大大功率节点到其直接邻居节点的耦合强度以及相关节点对之间的连边耦合强度,减少其余节点对间的耦合强度。研究表明,这种方法可以在一定范围内降低电网的临界同步耦合强度,改善网络的同步性能;但当这种耦合强度的非均匀性过大时,网络的同步性能开始恶化。2、从两个角度研究了电网同步性能的优化。一是合理调整网络中发电机节点的功率分配;二是通过增加一条传输线路来调整网络的拓扑结构。本文提出一种非均匀功率分配方法,即每个发电机节点的功率与网络拓扑结构决定的无穷范数成反比例关系,研究表明,这种分配方法可以提高电网的同步能力。其次,当节点功率分配一定时,增加一条传输线路可以降低网络的临界同步耦合强度,进而改善电网的同步性能。其中,新增传输线的一个节点是由最大范数决定的发电机节点,另一个节点则是该发电机节点的次邻居节点中度最小的节点。在IEEE14、IEEE57标准测试系统和BA无标度网络上进行了仿真实验,理论分析和数值仿真均证明了本文所提方法的有效性。由于网络的同步能力和抗干扰能力呈正相关,因此,本文提出的方法也可以提高电网的抗干扰能力。3、研究电网间传输线路在不同连接方式下的功率传输对电网同步性能的影响。在构建模型时,为了更好地体现电网的互联特性,子网之间的连接要尽可能稀疏,因此,本文设置电网间的连接数L=1,子网间的连接方式分为两种:各子网之间的大度节点相连和子网之间的节点随机互联,主要在互联电网IEEE14-39、IEEE30-57上进行仿真实验。研究表明,电网间的传输线路在两种不同的连接方式下,都满足以下给出的结论:当大子网独立供电时的临界同步耦合强度大于小子网独立供电时的临界同步耦合强度时,小子网给大子网传输适量电能有利于增强网络的同步性能;当小子网独立供电时的临界同步耦合强度大于大子网独立供电时的同步临界耦合强度时,大子网给小子网传输适量电能有利于增强网络的同步性能。因此,结构不同的子网组成的互联电网,根据各个子网独立供电时的临界同步耦合强度值的大小,可以推断出子网之间以怎样的方式传输适量电能有利于改善网络的同步性能。