Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

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


Для цитирования:

Храменков В. А. Об условиях безопасного подключения к хаб-кластерным энергосетям // Известия вузов. ПНД. 2022. Т. 30, вып. 4. С. 424-435. DOI: 10.18500/0869-6632-2022-30-4-424-435

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 141)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.182
EDN: 

Об условиях безопасного подключения к хаб-кластерным энергосетям

Авторы: 
Храменков Владислав Анатольевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Аннотация: 

Цель. Исследование динамики модели энергосети, которая образуется в результате расширения сильно централизованной сети, то есть хаб-кластера, за счет присоединения небольшой подсети. Основное внимание уделяется изучению возможных режимов работы такой энергосети и их характеристикам. Методы. В работе применяется численное моделирование работы энергосети, динамика которой описывается уравнениями Курамото с инерцией. Результаты. Приведены различные режимы работы энергосети и границы их существования в пространстве параметров. Рассмотрены основные характеристики этих режимов, такие как вероятность реализации и значения размаха колебаний режимных переменных. Установлены условия безопасного подключения к хаб-кластерным энергосетям. Заключение. Проведено исследование динамики модели энергосети, состоящей из двух подсетей. Обнаружены различные режимы ее работы. На основании характеристик каждого из режимов определена их безопасность для отдельных подсетей. Полученные результаты позволили сформулировать условия безопасного подключения к хаб-кластерным энергосетям.

Благодарности: 
Работа поддержана научно-образовательным математическим центром «Математика технологий будущего» (Соглашение № 075-02-2022-883). Автор выражает признательность д.ф.-м.н., профессору Некоркину Владимиру Исааковичу и к.ф.-м.н. Дмитричеву Алексею Сергеевичу за полезные предложения и обсуждения результатов
Список источников: 
  1. Жданов П. С. Вопросы устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1979. 456 с.
  2. Хрущев Ю. В., Заподовников К. И., Юшков А.Ю. Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических сетях: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 160 с.
  3. Sauer P. W., Pai M. A. Power System Dynamics and Stability. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1998. 361 p.
  4. Witthaut D., Timme M. Braess’s paradox in oscillator networks, desynchronization and power outage // New J. Phys. 2012. Vol. 14, no. 8. P. 083036. DOI: 10.1088/1367-2630/14/8/083036.
  5. Manik D., Timme M., Witthaut D. Cycle flows and multistability in oscillatory networks // Chaos. 2017. Vol. 27, no. 8. P. 083123. DOI: 10.1063/1.4994177.
  6. Coletta T., Jacquod P. Linear stability and the Braess paradox in coupled-oscillator networks and electric power grids // Phys. Rev. E. 2016. Vol. 93, no. 3. P. 032222. DOI: 10.1103/PhysRevE.93.032222.
  7. Tchuisseu E. B. T., Gomila D., Colet P., Witthaut D., Timme M., Schafer B. Curing Braess’ paradox by secondary control in power grids // New J. Phys. 2018. Vol. 20, no. 8. P. 083005. DOI: 10.1088/1367-2630/aad490.
  8. Witthaut D., Timme M. Nonlocal failures in complex supply networks by single link additions // Eur. Phys. J. B. 2013. Vol. 86, no. 9. P. 377. DOI: 10.1140/epjb/e2013-40469-4.
  9. Grzybowski J. M. V., Macau E. E. N., Yoneyama T. Power-grids as complex networks: Emerging investigations into robustness and stability // In: Edelman M., Macau E., Sanjuan M. (eds) Chaotic, Fractional, and Complex Dynamics: New Insights and Perspectives. Understanding Complex Systems. Cham: Springer, 2018. P. 287–315. DOI: 10.1007/978-3-319-68109-2_14.
  10. Filatrella G., Nielsen A. H., Pedersen N. F. Analysis of a power grid using a Kuramoto-like model // Eur. Phys. J. B. 2008. Vol. 61, no. 4. P. 485–491. DOI: 10.1140/epjb/e2008-00098-8.
  11. Rohden M., Sorge A., Timme M., Witthaut D. Self-organized synchronization in decentralized power grids // Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 109, no. 6. P. 064101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.064101.
  12. Motter A. E., Myers S. A., Anghel M., Nishikawa T. Spontaneous synchrony in power-grid networks // Nat. Phys. 2013. Vol. 9. P. 191–197. DOI: 10.1038/nphys2535.
  13. Fortuna L., Frasca M., Fiore A. S. Analysis of the Italian power grid based on Kuramoto-like model // In: 5th International Conference on Physics and Control (PhysCon 2011). Leon, Spain, 5–8 September 2011. Singapore: World Scientific, 2012. P. 1–5. 
  14. Menck P. J., Heitzig J., Kurths J., Schellnhuber H. J. How dead ends undermine power grid stability // Nat. Commun. 2014. Vol. 5, no. 1. P. 3969. DOI: 10.1038/ncomms4969.
  15. Lozano S., Buzna L., D´iaz-Guilera A. Role of network topology in the synchronization of power systems // Eur. Phys. J. B. 2012. Vol. 85, no. 7. P. 231. DOI: 10.1140/epjb/e2012-30209-9.
  16. Nishikawa T., Motter A. E. Comparative analysis of existing models for power-grid synchronization // New J. Phys. 2015. Vol. 17, no. 1. P. 015012. DOI: 10.1088/1367-2630/17/1/015012.
  17. Schmietendorf K., Peinke J., Friedrich R., Kamps O. Self-organized synchronization and voltage stability in networks of synchronous machines // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2014. Vol. 223, no. 12. P. 2577–2592. DOI: 10.1140/epjst/e2014-02209-8.
  18. Дмитричев А. С., Захаров Д. Г., Некоркин В. И. О глобальной устойчивости синхронного режима в хаб-кластерах энергосетей // Известия вузов. Радиофизика. 2017. Т. 60, № 6. С. 564–571.
  19. Anvari M., Hellmann F., Zhang X. Introduction to Focus Issue: Dynamics of modern power grids // Chaos. 2020. Vol. 30, no. 6. P. 063140. DOI: 10.1063/5.0016372.
  20. Gajduk A., Todorovski M., Kocarev L. Stability of power grids: An overview // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2014. Vol. 223, no. 12. P. 2387–2409. DOI: 10.1140/epjst/e2014-02212-1.
  21. Khramenkov V. A., Dmitrichev A. S., Nekorkin V. I. Dynamics and stability of two power grids with hub cluster topologies // Cybernetics and Physics. 2019. Vol. 8, no. 1. P. 29–33. DOI: 10.35470/2226- 4116-2019-8-1-29-33.
  22. Храменков В. А., Дмитричев А. С., Некоркин В. И. Пороговая устойчивость синхронного режима энергосети с топологией хаб-кластера // Известия вузов. ПНД. 2020. Т. 28, № 2. С. 120–139. DOI: 10.18500/0869-6632-2020-28-2-120-139.
  23. Khramenkov V., Dmitrichev A., Nekorkin V. Partial stability criterion for a heterogeneous power grid with hub structures // Chaos, Solitons & Fractals. 2021. Vol. 152. P. 111373. DOI: 10.1016/j.chaos.2021.111373.
  24. Khramenkov V. A., Dmitrichev A. S., Nekorkin V. I. New scenario of Braess’s paradox in power grids // Chaos. 2022 (submitted).
Поступила в редакцию: 
12.05.2022
Принята к публикации: 
19.05.2022
Опубликована: 
01.08.2022