电力配电系统中的迟滞、相变与危险瞬态

电力系统中大多数动力学研究集中于高压输电网，其模型考虑大型发电机与个体小负载的粗略聚合相互作用。然而，新观察到的现象表明，低压配电网中这些小负载集体非线性贡献的空间分布对于这些动力学瞬态的结果至关重要。为了阐明这一现象，我们研究了连接许多异步感应电机的空间扩展配电馈线（电路）中的电压和功率流动力学，发现这个相对简单的 1+1（空间 + 时间）维系统表现出大量非平凡的时空效应，其中一些可能对电力系统稳定性构成危险。由电路电压和电力流介导的长程电机 - 电机相互作用导致了由单个电机状态定义的空间扩展相的共存与分离——即电机机械（旋转）频率略低于基本交流流标称频率的“正常”状态，以及机械频率很小的“堵转”状态。这两种状态之间的转变可由配电馈线头部的电压或基频扰动引发。这种行为是物理学中一阶相变的典型特征，该 1+1 维模型展示了一阶相变的许多其他性质，其中电机机械频率的空间分布起着序参量的作用。特别是，我们观察到：(a) 相变前沿以恒定速度在超长馈线中传播；以及 (b) 正常相与堵转相（或部分堵转相）之间转变的迟滞现象。