40000字硕士毕业论文复杂网络同步控制及其在电力系统中的应用

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：40000字

论点：网络,电网,节点

论文概述：

本文研究了复杂网络理论的临界机理，将节点重要度指数引入到复杂网络同步控制中，利用复杂网络理论研究了交直流输电网络特性和直流输电换流站选址问题，研究了智能电网智能控制中心对

论文正文：

第一章引言

1.1课题研究的背景和意义
1998年，瓦茨和斯特罗加兹在《自然》杂志上发表了一篇文章，发现了复杂网络背后的小世界特征。1999年，班巴斯和巴华在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。对于大多数真实网络，节点度的分布呈现幂律函数特性，即无标度特性。这引发了复杂网络理论研究的热潮，吸引了物理、数学、工程、社会学、生物学等地方的学者来探索复杂世界的内在本质，从而成为许多领域的热门话题。复杂网络在本质上是常见的，如:互联网、运输网络、电力网络、人际网络、科研引用网络、病毒传播网络、航空空运输网络、国际贸易网络、人体生理网络、新陈代谢网络等。可以说，人类生活在复杂的网络中。
近年来，复杂网络带来的问题越来越突出:非典病毒在很短的时间内蔓延到世界各地，金融危机波及所有国家，气候问题越来越严重，电力事故不断发生。因此，人们很有必要认识复杂网络，了解其背后隐藏的本质规律，以便于其应用。真实的复杂网络是动态的，研究其动态特性，尤其是同步稳定性，已成为理论研究的另一个热点。同步稳定性是复杂网络动态特性的表现，也是耦合动态系统的协同行为。同步现象在现实中和复杂的网络一样普遍。惠更斯在1665年发现摆同步现象后，1980年的无温振荡同步问题是同步问题的核心工作。此后，人们发现了大量的同步现象:萤火虫同时闪光和熄灭，掌声同步，蝉齐鸣，电网发电和负荷电力同步等。气体同步稳定性在自然界、工程界和社会各界都是一个复杂的过程。目前的研究表明，很难清楚地理解同步稳定性与同步稳定性变化过程之间的关系。复杂网络的关键机制研究有待开展和深化。本文将分解综合思想应用于一类复杂网络的理论临界特性的研究，得到了一些有益的结论，为进一步研究复杂网络的临界机制提供了解决方案。为了更好地利用复杂网络的同步稳定性，有必要对复杂网络系统的节点进行控制。
近年来，牵制控制已广泛应用于复杂网络的动态同步控制。文献从数学上证明，复杂网络的同步只能通过增加一个控制器来实现。牵制策略主要根据复杂网络系统的节点度等网络特征参数选择待牵制的节点，控制器设计采用线性反馈和自适应反馈。
本文引入能量指数来解决安全壳控制策略问题，建立了复杂网络拓扑特征与实际复杂网络系统之间的直接联系。同时，将能量指数应用到控制器设计中，使其得到更好的理论支持。复杂网络的研究已经引起了许多学者的关注，不仅因为复杂网络的研究具有重要的理论意义，而且因为它具有广阔的应用前景。通过对其应用的研究，人们可以更清楚地了解实际的复杂世界和复杂现象，了解其内在规律，设计出更优秀的复杂系统，从而实现各种复杂网络的更有效利用。电力系统是最典型的复杂广域网系统，为社会发展提供动力，同时也带来了能源短缺和环境污染等严重问题。目前，世界上大多数发电厂都用煤发电，这不仅消耗大量不可再生资源，而且还排放大量C0 S02、MP；气体和其他污染。在中国，50%的煤炭用于发电，40%的二氧化碳排放来自电力行业，而在欧洲，33%的二氧化碳排放来自发电厂，在美国这一比例相同。
世界各国都制定了温室气体排放标准、环境保护、节能和发展可再生能源的战略计划，这也对电力系统的稳定性构成了严峻考验。智能电网是新能源发展的新要求。作为新事物，没有统一的定义。文献给出了不同的解释。智能电网不关注本地解决方案，而是整合各种先进技术，从系统角度分析需求，实时调控网络中的各种能源供应，实现供需平衡的目标。
目前，为了实现区域电网中潮流的相互支持，我国电力系统正朝着特高压长距离交流/DC输电、大机组发电、区域联网和新能源的方向发展，电网的发展和安全提出了许多新课题。特高压直流输电是区域互联的核心。电网区域互联可以实现大规模的潮流转移，具有显著的经济效益。同时，系统的复杂性大大增加，这有利于潮流的传递，也更有利于故障的传递。系统稳定性问题也更加突出，这更有可能导致大规模停电。DC输电线路选址仅从工程和环境角度考虑，缺乏理论分析。DC输电对整个大电网的影响需要从系统高度进行深入研究。

第2章复杂网络基础理论导论

2.1引言
在前一章中，我们主要介绍了相关理论的现状。本章主要介绍本文所使用的复杂网络的基本理论。介绍了图论在分析复杂系统中的相关概念，并介绍了复杂网络理论的静态统计特性和拓扑特性。本文主要研究复杂网络理论的同步、同步分析和控制。

2.2图论简介
图论是一种从数学角度描述和解决真实网络问题的方法。网络图在数学上被描述为G(r，￡)，f代表组成m个网络图的一组节点或固定点，而五代表这些节点之间相互作用或关联的一组边或连接。在这个集合中，节点和边的数量分别用iV和M表示。在集合中，节点/和7’之间的连接由称为边权重的表示。通常，% = 0或1，如果仅描述节点之间是否存在连接。连接到节点/的边数称为其度数a:，。节点之间的关系是AxiV的矩阵4’4被称为连接矩阵。

第3章复杂网络系统的关键机制.........................................34-47
3.1导言.........................................34-35
3.2复杂网络系统同步稳定性的描述.........................................35-38 [/BR/] 3.2.1碳氢化合物系统问题的描述.........................................35-36
3.2.2同步和稳定性.........................................36-38 [/BR/] 3.3复杂星形网络的关键同步稳定性标准.........................................38-42
3.4模拟示例.........................................42-45
3.5摘要.........................................45-47
第4章:基于重要性指数的复杂网络同步策略.........................................47-65
4.1导言.........................................47
4.2.........................................47-49
4.2.1安全壳控制问题描述.........................................47-49
基于重要性指数遏制策略4.2.2重要性指数方法.........................................49
4.3安全壳控制器.........................................49-52
基于重要性指数4.4示例模拟.........................................52-63
4.5摘要.........................................63-65
第5章DC传输对复杂网络特性的影响.........................................65-81
5.1导言.........................................65-67
5.2 DC传输对复杂网络特性的影响.........................................67-75[/BR/]5 . 2 . 4 DC传输对网络特性的影响.........................................基于复杂网络理论的71-75
5.3 DC换流站选址.........................................75-80
5.4概述.........................................80-81

结论

随着社会发展的加速，能源短缺的矛盾日益突出。电能作为一种可再生能源，发挥着重要的作用。电能的安全性已经成为人们关注的焦点。大机组、超高压、交流/DC混合及区域互联已成为新时期电网建设的主要特征。为了提高电网的安全性和可靠性，从根本上避免停电，智能电网建设已经成为当前电网发展的主题。“强大、高效、清洁、灵活的运行，具有自优化和自愈能力”是智能电网的显著特点。在系统分析和控制方面，面对新形势下复杂的电网，基于基尔霍夫定律的非系统分析方法明显不足。从系统的角度分析和研究复杂的电网系统需要新的方法。
复杂网络理论(Complex Network Theory)是一种用于研究复杂大系统的理论，旨在解决系统结构如何影响功能的问题。经过十多年的研究，理论上有了很大的发展，应用研究正在逐步深入进行。其理论应用的普遍性已在各个领域得到强调。复杂网络理论需要在临界同步和包容控制方面进一步研究。本文在总结国内外该领域研究现状的基础上，结合存在的问题，研究了复杂网络理论和复杂网络理论在智能电网建设中的应用。主要工作如下:
1。复杂系统的临界同步机制研究。由于节点特性和边缘耦合特性的多样性，复杂的网络系统更加复杂。对于这个复杂的网络系统，有两种完全相反的整体形式(稳定和不稳定)。为了更好地控制该系统，充分利用其优缺点，有必要对其临界同步状态进行研究。通过深入研究，找到了判断一类复杂网络临界状态的充分必要条件。实验证明了这种临界状态的存在和这种判据的有效性。
2。复杂网络理论的同步控制理论研究。包容控制是实现复杂网络同步的最有效方法。对少量节点的控制将网络驱动到所需的状态或轨道。包容控制主要面临两个问题，一是控制节点的选择；二是控制器设计。本文分别研究了安全壳控制的两个方面。通过引入节点重要性指数，在复杂的移动网络和实际节点对移动网络的贡献之间建立了一个桥梁。提出了一种基于节点重要性指数的遏制策略。同时，在控制器设计中引入了节点重要性指数，为安全壳控制器的设计提供了一种更加合理有效的方法，解决了安全壳控制器设计中参数确定缺乏理论依据的问题。
3。基于复杂移动网络理论的交流/DC传输系统研究。研究了中国UHV交流/DC混合输电系统的复杂网络特性，深入分析了UHV DC输电对网络特性的影响。提出了一种交流/DC混合输电系统网络特性的评估方法。实例表明，DC输电的引入将使电网具有无标度特性。同时，对高压直流换流站的选址进行了研究。算例表明，根据大节点选择换流站位置可以提高电网的无标度性能，增强网络的抗毁性。