计算物理 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (2): 233-243.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8387
收稿日期:
2021-04-28
出版日期:
2022-03-25
发布日期:
2022-06-24
通讯作者:
邹艳丽
作者简介:
张少泽(1995-),男,硕士研究生,研究方向为复杂网络理论及其应用
基金资助:
Shaoze ZHANG, Yanli ZOU*(), Shuyi TAN, Haoqian LI, Xinyan LIU
Received:
2021-04-28
Online:
2022-03-25
Published:
2022-06-24
Contact:
Yanli ZOU
摘要:
为了探究互联电力网络中的Braess悖论现象, 采用二阶类Kuramoto相振子模型对电网进行动力学建模, 将两个子网通过大度节点相连构建互联电网。当两个子网间有功率传输时, 分别在两个子网内部新增传输线路探究互联电网发生Braess悖论现象的概率并分析其原因。研究发现: 当互联电网中两个子网间的功率传输达到某一临界值时, 受电子网的同步能力远优于供电子网的同步能力, 供电子网新增传输线路引起互联电网发生Braess悖论的概率远高于受电子网新增传输线路引发的Braess悖论概率。通过定义子网序参数对上述现象的产生进行深入分析。本研究对互联电网的拓扑优化具有重要意义。
张少泽, 邹艳丽, 谭秫毅, 李浩乾, 刘欣妍. 基于复杂网络理论的互联电网Braess悖论现象分析[J]. 计算物理, 2022, 39(2): 233-243.
Shaoze ZHANG, Yanli ZOU, Shuyi TAN, Haoqian LI, Xinyan LIU. Analysis of Braess Paradox in an Interconnected Power Grid Based on Complex Network Theory[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2022, 39(2): 233-243.
图1 IEEE14系统原网络及新增传输线路后网络频偏随时间的演化(a)原网络;(b)新增(1, 11)传输线路后网络
Fig.1 Frequency offset evolution of the original network of IEEE14 system and the network adding a new transmission line (a) original network; (b) network adding (1, 11) transmission line
网络 | 稳态频偏 |
原网络 | 0.00 |
新增(1, 11)传输线路 | 2.57 |
表1 IEEE14系统原网络及新增(1, 11)传输线路后网络的稳态频偏
Table 1 Steady state frequency offset of the original network and the network adding (1, 11) transmission line in IEEE14 system
网络 | 稳态频偏 |
原网络 | 0.00 |
新增(1, 11)传输线路 | 2.57 |
图2 互联电网拓扑图(a)IEEE14-14互联电网;(b)IEEE14-30互联电网
Fig.2 Topology of interconnected power grids (a) IEEE14-14 interconnected power grid; (b) IEEE14-14 interconnected power grid
图3 互联电网中子网新增传输线路发生Braess悖论现象的概率随传输功率变化(a)IEEE14-14子网A;(b)IEEE14-14子网B;(c)IEEE14-30子网A;(d)IEEE14-30子网B
Fig.3 Probability of Braess paradox phenomenon as adding a transmission line in a subnet in an interconneted power grid as functions of transmission power (a)IEEE14-14 subnet A; (b)IEEE14-14 subnet B; (c)IEEE14-30 subnet A; (d)IEEE14-30 subnet B
图4 IEEE14-14互联电网稳态序参数以及供电、受电子网的稳态序参数随耦合强度的变化
Fig.4 Steady state order parameters of IEEE14-14 interconnected power grid, the power supply subnet and the power receiving subnet as functions of the coupling strength
图5 分别在供电子网和受电子网新增传输线路,IEEE14-14互联电网同步情况((a)、(b)、(c)在供电子网新增传输线路,(d)、(e)、(f)在受电子网新增传输线路。) (a)IEEE14-14互联电网;(b)IEEE14-14供电子网;(c)IEEE14-14受电子网;(d)IEEE14-14互联电网;(e)IEEE14-14供电子网;(f)IEEE14-14受电子网
Fig.5 Synchronizability of IEEE14-14 interconnected power grid with a new transmission line in the power supply subnet and in the power receiving subnet, respectivlely (In (a), (b) and (c) the new transmission line is added in the power supply subnet, and in (d), (e) and (f) the new transmission line is added in the power receiving subnet.) (a) IEEE14-14 interconnected power grid; (b) Power supply subnet of IEEE14-14; (c) Power receiving subnet of IEEE14-14; (d) IEEE14-14 interconnected power grid; (e) Power supply subnet of IEEE14-14; (f) Power receiving subnet of IEEE14-14
图6 IEEE14-30互联电网稳态序参数以及供电、受电子网的稳态子网序参数随耦合强度的变化
Fig.6 Steady state order parameter of IEEE14-30 interconnected power grid, the power supply subnet and the power receiving subnet as functions of the coupling strength
图7 分别在供电子网和受电子网新增传输线路,IEEE14-30互联电网同步情况((a)、(b)、(c)在供电子网新增传输线路,(d)、(e)、(f)在受电子网新增传输线路。) (a)IEEE14-30互联电网;(b)IEEE14-30供电子网;(c)IEEE14-30受电子网;(d)IEEE14-30互联电网;(e)IEEE14-30供电子网;(f)IEEE14-30受电子网
Fig.7 Synchronizability of IEEE14-30 interconnected power grid with a new transmission line in the power supply subnet and in the power receiving subnet, respectivlely (In (a), (b) and (c) the new transmission line is addded in the power supply subnet, and in (d), (e) and (f) the new transmission line is added in the power receiving subnet.) (a) IEEE14-30 interconnected power grid; (b) Power supply subnet of IEEE14-30; (c) Power receiving subnet of IEEE14-30, (d) IEEE14-30 interconnected power grid; (e) Power supply subnet of IEEE14-30; (f) Power receiving subnet of IEEE14-30
图8 互联电网中子网新增传输线路发生Braess悖论现象的概率随传输功率变化 (a)IEEE57-57子网A;(b)IEEE57-57子网B
Fig.8 Probability of the Braess paradox phenomenon with a transmission line in a subnent in an interconneted power grid as functions of the transmission power (a) IEEE57-57 subnet A; (b) IEEE57-57 subnet B
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