On the conditions for safe connection to hub-cluster power grids

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Purpose of this work is studying of the dynamics of a power grid model that results from the expansion of a highly centralized grid, i.e. a hub-cluster, by adding a small subgrid. The main attention is paid to the study of possible power grid operation regimes and their characteristics. Methods. Numerical simulation of power grid operation, the dynamics of which is described by the Kuramoto equations with inertia, is used. Results. Various power grid operation regimes and the boundaries of their existence in the parameter space are given. The main characteristics of these regimes, such as the probability of realization and the magnitude of oscillations of regime variables, are considered. The conditions for safe connection to hub-cluster power grids are obtained. Conclusion. The dynamics of power grid consisting of two subgrids and its operation regimes are considered. Based on the characteristics of these regimes, their safety for subgrids is determined. The results obtained made it possible to formulate conditions for a safe connection to hub-cluster power grids.

Авторлар туралы

Vladislav Khramenkov

Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

ul. Ul'yanova, 46, Nizhny Novgorod , 603950, Russia

Әдебиет тізімі

  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).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».