电力网在主要的改进和研究领域运行。信用:马太·亨利得克萨斯州最近的停电引起了人们对其电网与该国其他地区分离的关注。虽然目前还不清楚与国家电网其他部分的整合是否会完全消除滚动停电的需要，但该州无法进口大量电力是停电的决定性因素。更大的电网有好处，但也有危险，西北大学的研究人员希望解决这个问题，以加快系统的集成和改进。
在更大的电网中，一个明显的挑战是故障会进一步传播——在德克萨斯州的情况下，会跨越州界线。另一个是所有的发电机需要保持同步到一个共同的频率，以便传输能量。美国有三个“独立”的电网:东部电网、西部电网和德克萨斯州电网，它们之间只有直流输电线路。区域内频率的任何持续偏差都可能导致断电。
因此，研究人员正在寻找稳定电网的方法，寻找减轻发电机频率偏差的方法。
西北大学的新研究表明，与一些人的假设相反，电网的异质性有利于稳定性。西北大学物理学家阿迪森·莫特(Adilson Motter)领导的一个团队最近在检查美国和欧洲的几个电网时报告说，当发电机被“断路器”以不同于周围发电机的速度阻尼时，以不同频率运行的发电机更快地恢复到正常状态。
这篇论文发表在3月5日的《自然通讯》杂志上。
莫特是温伯格文理学院物理和天文系的查尔斯·e·莫里森和艾玛·h·莫里森教授。他的研究集中于复杂系统和网络中的非线性现象。
莫特把电网比作合唱团:“有点像没有指挥的合唱团。发电机必须同步听别人说话。它们会对彼此的频率做出反应和回应。”
听一个不正常的频率，结果可能是失败。考虑到系统的互连结构，故障可能会在网络中传播。历史上，这些故障是通过使用主动控制器来防止的。然而，故障往往正是由控制和设备错误引起的。这表明需要在系统设计中建立额外的稳定性。为了实现这一点，团队研究了利用网格的自然异构性。
当发电机的频率远离同步状态时，它们可能会摆动很长时间，甚至变得更加不稳定。为了减轻这些波动，他们想出了一种类似于门机构的东西，用来最快地关门，但不会砰地关上。
“从数学上讲，发电机阻尼频率偏差的问题类似于最佳阻尼一扇门以使其关闭斋戒的问题，这在单扇门的情况下有一个已知的解决方案，”莫特说。“但在这个类比中，它不是一扇门。这是一个由许多门相互耦合而成的网络，如果你能把这些门想象成发电机的话。”
当创造“最佳阻尼”效果时，他们发现，不是使每个阻尼器相同，而是以彼此适当不同的方式阻尼发电机可以进一步优化它们尽快同步到相同频率的能力。也就是说，网络上适当的异质阻尼可以提高该团队研究的电网的稳定性。
这一发现可能会对未来的网格设计产生影响，因为开发人员正在努力优化技术，并考虑进一步集成现在分离的网络。
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