基于类kuramoto模型的电网失同步及网络扩展研究

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1、单位代码１０６０２学号２０１２０１１５７０分类号ＴＰ３９３级公开心＇、序爲吁捉ＧＵＡＮＧＸＩＮＯＰＭＡＬＵＮＩＶＥＰＳＩＴＹ硕壬学化冷文基于类Ｋｕｒａｍｏ化模型的电网失同步及网络扩展研究Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ化６ｄｅｓｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｉｎｏｗｅｒｒｉｄｂａｓｅｄｙｐｇｏｎｔ－Ｋｕｒａｍｏｏｌｉｋｅｍｏｄｅｌ学院：电子工程学院专业：电子科学与技术研究方向：复杂网络理论及其应用年级：２０１２级研

2、究生：郑京指导教师：邹艳丽教授完成日期：２０１５年４月基于类Ｋｕｒａ誦化模型的电网失同步及网络护展研究专业名称：电子科学与技术申请人：郑京指导教师：邹艳丽论文答辩委！会人式方主席：扛／委员：节鸣Ｉｔ基于类Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的电网失同步及网络扩展研究研究生：郑京导师：邹艳丽教授专业：电予科学与技术研究方向：复杂网络理论及其应用年级：２０１２级搞要随着复杂网络理论研究的深入发展，已有越来越多的学者使用复杂网络理论来研究电网的非线性动力学行为。复杂网络拓

3、扑包含了网络系统复杂的结构恃性，通过合理的建模可Ｗ分析电力网络中的各种现象，揭示电网的内在特性和演变规律，有利于维护电网的稳定，预防级联故障的发生。本文基于电力网络的类Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型对电网的失同步现象和分布式扩展问题进行了深入研究。具体研究工作如下：１、研究了电网的自组织同步和抗扰性。利用电网的类Ｋｕｒａｍｏｔｏ相振子模型对电网进行合理的建模，得到节点的动力学方程。在圧Ｅ巧０节点系统上进行仿真，观察节点状态在不同賴合强度Ｋ下的变化。研究表明，当縛合强度时，为系统开始同步的临界親合强

4、度，系统中的所有节点Ｗ相同的频率Ｑ运行，电网工作在同步状态，親合强度越大，网络的同步能力越好。同时还研究了电网的抗扰性，在圧ＥＥ３０节点系统中，对稳定一运行的系统添加一Ａ定的功率扰动ｐ，并在定时间Ａｒ后撤除扰动。研究发现，当心７较小时，系统能够通过节点间的相互親合作用，重新恢复到稳定状态，而当Ａｐ较大时，系统则。无法恢复到稳定状态，电网失去同步２、研究Ｔ电力网络的失同步过程和影响失同步波传播的因素。对圧ＥＥ３０节点系统中的２６号节点进行功率犹动实验，引发节点的失同步。观察失同步在电网中的传播过程

5、，发现２６号节点的频偏首先偏离原来的平衡状态，随后２６号节点的邻居的频偏也偏离平衡状态。研究表明，失同步波首先从受化节点开始通过其邻居向网络中传播，在不进行主动控制的情况下将会扩散至整个网络。接下来对圧ＥＥ３０节点系统上２６号节点进行功率扰动，分别研究親合强度Ｋ和扰动强度４？对失同步扩散的影响。研究表明，Ｋ和心越大，失同步波在网络中扩散的速度越快。在圧ＥＥ５７节点系统上分别对度值不同的节点进行功率扰。动，观察度值对失同步波传播的影响在实验后我们发现，无论是对发电机节点还是负荷节点进行扰动。度

6、值最小的节点受扰后，失同步波的传播总是最慢的，受扰节点的度值与一定的负相关失同步波传播时间之间呈现，但由于网络拓化结构的复杂性，这种负相关并不十分严格。随后引入节点的重要度的概念，探讨了受扰节点和其邻居节点的拓扑特性对失同步波传播的影响，在正ＥＥ１１８节点系统上对重要度不同的节点进行扰动，发现重要度。大的节点受犹，失同步波的传播会比重要度小的节点受扰传播更快３、研究对比了两种不同分布式电站的连接策略对电网同步性能和抗扰性的影响。结合前人的研究成果，提出了两种分布式电站连接策略；新增分布式电站与原

7、网络中大度负荷节点相连（ＬＤＪ）和新增分布式电站与原网络中小度负荷节点相连（ＳＤＪ）。分别在圧ＥＥ３０Ｉ节点系统、圧ＥＥ５７节点系统和正ＥＥ１６２节点系统上添加不同比例（ｐ）的新増分布式电站，进行仿真实验。研究表明，ＬＤＪ和ＳＤＪ均能増加网络的同步性能，同时降低电力网络自组。ＳＤ比ＬＤ织同步的临界賴合强度在戶相同的情况下对比两种研究策略，发现ＪＪ更能提升网络的同步性能。接下来，在正ＥＥ３０节点系统、圧邸巧节点系统和圧ＥＥ１６２节点系统上对节点进行功率扰动，通过观察，发现当谷＞４０％时，ＷＳＤ

8、Ｊ方式进行连接的网络能够承。受更大的犹动，网络的抗扰性能强另外，对Ｗ两种连接方式连接的网络施加同等程度的ＳＤＪ方式进行连接的网络在受扰后网络恢复同步所需要的时间更短。功率扰动后，发现Ｗ关键词：复杂网络；电力网络：类Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型；失同步；同步；抗扰性ＩＩＡｎａｌｓｉｓｏｆｔｈｅｄｅｓｎｃｈｒｏｎｉ