Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Online)
ISSN 2542-1905 (Print)


Образец для цитирования:

Аринушкин П. А., Анищенко В. С. Анализ синхронных режимов работы цепочки связанных осцилляторов энергосетей //Известия вузов. ПНД. 2018. Т. 26, вып. 3. С. 62-77. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2018-26-3-62-77

Опубликована онлайн: 
30.06.2018
Язык публикации: 
русский

Анализ синхронных режимов работы цепочки связанных осцилляторов энергосетей

Авторы: 
Аринушкин Павел Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Анищенко Вадим Семенович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Аннотация: 

Цель исследования – формулировка эффективной модели энергосети, определение устойчивых режимов ее работы, выявление различий рассматриваемых режимов и проведение тестов на устойчивость системы к изменениям управляющих параметров, начальных условий и к различным типам внешнего воздействия. Метод. Рассматривается введенная авторами эффективная модель энергосети, состоящая из трех связанных осцилляторов, при различных способах задания начальных условий и вариации управляющих параметров. Численное моделирование энергосистем позволяет выявить устойчивые состояния осцилляторов, при которых наблюдается стабильная работа энергосистем. Данный подход дает возможность произвести оптимизацию энергосистем, определить механизмы повышения стабильности системы и выявить участки энергосистем, которые более подвержены негативным факторам. В рамках исследования было проведено сравнение режимов работы энергосети в условиях воздействий внешнего шума различной интенсивности и прямоугольных импульсов, которые моделируют скачки мощности в энергосети. Результаты. Предложена и численно исследована эффективная модель энергосистемы, состоящая из трех связанных генераторов. Показано, что при изменении выходной мощности генератора можно получить режим, устойчивый к вариациям начальных условий. Установлено, что функционирование такой системы оказывается менее чувствительным к различным внешним факторам. В частности, режим с синхронизацией фазовых скоростей всех осцилляторов является более устойчивым к перепадам потребляемой мощности, шумовым эффектам и к разрывам линий передач в сравнении с режимом синхронизации с различающимися фазовыми скоростями. Обсуждение. Исследование энергосети трех связанных генераторов продемонстрировало поведение ключевых режимов работы энергосетей и показало возможность оптимизации сети посредством регулировки параметра выходной мощности генератора. В данной работе рассмотрена синхронизация энергосетей всего лишь для одной модели сети. В качестве дальнейшего изучения сетей необходимо провести сравнительный анализ режимов синхронизации нескольких моделей энергосетей.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2018-26-3-62-77
Библиографический список: 

1. Stadler I. Power grid balancing of energy systems with high renewable energy penetration by demand response // Utilities Policy. 2008. Vol. 16, no. 2. p. 90–98. 2. Anvari M., Lohmann G., Wachter M ? . Short term fluctuations of wind and solar power systems // New Journal of Physics. 2016. Vol. 18, no. 6. p. 063027. 3. Menck P.J., Heitzig J. How dead ends undermine power grid stability // Nature communications. 2014. Vol. 5. p. 3969. 4. Pedersen R., Findrik M., Sloth C. Network condition based adaptive control and its application to power balancing in electrical grids // Sustainable Energy, Grids and Networks. 2017. Vol. 10. p. 118–127. 5. Rohden M., Witthaut D., Timme M. Curing critical links in oscillator networks as power grid models // New Journal of Physics. 2017. Vol. 19, no. 1. p. 013002. 6. Усольцев А.А. Общая электротехника: Учебное пособие. СПб: СПбГУ. ИТМО. 2009. 301 с. 7. Nishikawa T., Motter A.E. Comparative analysis of existing models for power-grid synchronization // New Journal of Physics. 2015. Vol. 17, no. 1. p. 015012. 8. Dorfler F., Bullo F. Kron reduction of graphs with applications to electrical networks // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2013. Vol. 60, no. 1. p. 150–163. 9. Zimmerman R.D., Murillo-Sanchez C.E., Thomas R.J. ? MATPOWER: Steady-state operations, planning, and analysis tools for power systems research and education // IEEE Transactions on power systems. 2011. Vol. 26, no. 1. p. 12–19. 10. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем. Теория: Монография. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики». 2006. 350 с. 11. Rohden M., Sorge A., Witthaut D. Impact of network topology on synchrony of oscillatory power grids // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 2014. Vol. 24, no. 1. p. 013123. 12. Хрущев Ю.В., Заподовников К.И., Юшков А.Ю. Электромеханические переходные процессы в электро-энергетических системах: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010.

Краткое содержание: