电力系统暂态稳定性分析若干问题的研究

论文题目: 电力系统暂态稳定性分析若干问题的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 江宁强

导师: 宋文忠

关键词: 电力系统,暂态稳定性,势能界面法,广义梯度系统,能量函数,灵敏度分析,孤立稳定域

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电力系统暂态稳定分析为电力系统规划、运行及制定故障恢复方案提供依据。暂稳分析的准确性是系统动态安全评估的关键。本文研究了现有的电力系统暂态稳定性分析的主要方法。以此为基础，提出了一个新的暂态失稳判据，并讨论了该判据的有效性。本文的主要结果为：(1)提出了应用PEBS理论时对电力系统的限制条件。PEBS理论以稳定域边界定理为基础，关于两个系统族的单参数横截性条件和摄动系统的收敛性条件是PEBS理论的前提条件。PEBS理论证明了当电力系统满足这些条件时该法的可靠性。本文证明该理论的前提条件是要求电力系统含有无穷大母线、无转移电导且完全稳定。并指出，由于该理论不适用于故障后系统不完全稳定的情形，因此具有很大的局限性。(2)提出了应用BCU理论时对电力系统的限制条件。BCU法理论要求一个系统族满足单参数横截性条件。本文证明，该条件要求电力系统与相关的广义梯度系统具有相同的完全稳定性质，即当电力系统不完全稳定时，相关的广义梯度系统必须不完全稳定；而当电力系统完全稳定时，相关的广义梯度系统必须完全稳定。(3)证明了广义梯度系统完全稳定的充要条件，即广义梯度系统既有渊点又有源点。该条件只与平衡点的类型有关，易于验证。(4)论证了暂态能量函数的正确积分路径。修正了现有理论中关于积分路径初始点的假设。比较了现有的近似计算方法。线性路径法采用了正确路径的线性近似。梯形近似法以故障轨线为积分路径，从原理上不同于正确的积分路径。现有近似方法的结果既不充分也不必要，影响了以暂态能量计算为基础的直接法的可靠性。基于正确的积分路径，证明了能量函数在稳定域中的正定性。用同样的方法提出了单机能量函数和校正能量函数的积分路径，并证明了单机能能量函数的正定性猜想。(5)提出了EEAC法中等值非自治单机系统的能量表达式。证明动态鞍点对应于动能不为零处的势能极大值点。该式表示的能量函数中含有路径相关项，它的积分路径与首积分法构造的能量函数的积分路径相同。在这个意义上，EEAC法与其它以能量函数为基础的方法，如PEBS法、BCU法、单机能量函数法、混合法等，存在内在的联系。(6)提出了暂态失稳的DSP-Vp判据和连续滑步判据，改进了EEAC法的DSP判据，提高了稳定性判别的可靠性。提出了一个单自由度映像系统，通过分析这个单自由度映像系统，可以避免EEAC法的映像选择问题，提高分析效率。(7)提出了用于灵敏度分析的函数。该函数有明确的几何意义，且其灵敏度值较高(相对于文献中采用的函数，如能量或距离等)。基于轨线的灵敏度分析计算系统的临界参数时，由于灵敏度值的提高，可以相应地减小积分时间，并保持计算结果的准确性。(8)从稳定域的角度初步探讨了ISD现象。当阻尼充分小时，故障后系统的稳定域边界不平坦，甚至在有些系统的稳定域中存在“空隙”。故障轨线穿越稳定域中的空隙后会出现ISD现象。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

前言

第1章 综述

1.1 电力系统暂态稳定分析的基本内容

1.2 电力系统暂态稳定分析的研究目标

1.3 暂态稳定问题的数学描述

1.4 暂态稳定分析方法的评述

1.4.1 时域仿真法

1.4.2 直接法

1.4.2.1 能量函数法

1.4.2.1.1 能量函数

1.4.2.1.2 临界能量的计算

1.4.2.2 EEAC法

1.4.3 混合法

1.4.4 稳定分析的发展方向

1.5 本文的出发点和学术观点

1.6 本文的主要工作和研究成果

第2章 PEBS理论和BCU理论的研究

2.1 引言

2.2 PEBS理论的局限性

2.2.1 PEBS法理论的前提条件及论证结果

2.2.2 稳定域边界定理的条件对电力系统的约束

2.2.3 单参数横截条件对电力系统的约束

2.2.3.1 单参数族的结构稳定性定理

2.2.3.2 单参数横截性条件对系统的约束

2.2.4 应用奇异摄动理论对电力系统的约束

2.2.5 PEBS理论与应用要求的差距

2.3 BCU法的理论前提对电力系统的限制

2.3.1 BCU法的理论前提

2.3.2 单参数族中系统的结构稳定性

2.3.3 应用BCU法的必要条件

2.3.4 示例

2.4 广义梯度系统不完全稳定性的检验

2.4.1 研究广义梯度系统完全稳定性的必要性

2.4.2 广义梯度系统的完全稳定的充分条件

2.4.3 广义梯度系统的完全稳定性与势能界面的有界性间的等价关系

2.4.4 广义梯度系统的完全稳定性或PEBS有界性的检验

2.4.5 示例

2.5 小结

第3章 暂态能量函数的积分路径

3.1 引言

3.2 电力系统经典模型及其能量函数

3.2.1 经典模型和能量函数

3.2.2 现有的近似计算方法

3.2.3 OMIB系统

3.2.4 多机系统

3.3 多机系统能量函数中不可积项的积分路径

3.3.1 紧致等能量面上轨线的遍历性

3.3.1.1 遍历理论

3.3.1.2 紧致等能量面上的电力系统轨线

3.3.2 不可积项的积分路径

3.3.3 有阻尼电力系统的暂态能量

3.4 暂态能量准确值的计算

3.4.1 稳定域内部各点的能量计算

3.4.2 临界能量的计算

3.4.3 示例

3.4.4 关于两种近似计算方法的讨论

3.4.5 关于积分路径初始点的进一步讨论

3.4.5.1 梯形法的初值校正

3.4.5.2 以故障前系统的稳定平衡点作为积分路径的初始点

3.5 单机能量函数的积分路径

3.6 校正能量函数的积分路径

3.7 小结

第4章 基于单一映像系统滑步判别的暂态稳定分析方法

4.1 引言

4.2 等值映像系统的暂态能量

4.2.1 等值映像系统的能量表达式

4.2.2 能量函数的积分路径

4.2.3 稳定域中能量函数的正定性

4.2.4 EEAC法的滑步判别准则与能量函数间的关系

4.2.5 映像系统能量函数与单机能量函数及校正能量函数的关系

4.3 两个暂态失稳判据

4.3.1 摆次失稳与暂态失稳

4.3.2 暂态失稳的一个充分条件

4.3.3 DSP-Vp判据

4.3.4 仿真结果

4.4 单一映像系统的暂稳判别

4.4.1 一个非线性保稳变换

4.4.2 单一映像系统的暂态能量

4.4.3 仿真结果

4.5 小结

第5章 轨迹灵敏度分析

5.1 引言

5.2 轨迹灵敏度

5.3 测度函数与系统稳定性

5.4 极限参数的计算

5.5 算例

5.6 小结

第6章 稳定域与ISD现象

6.1 引言

6.2 稳定域中的“空隙”

6.3 “空隙”与系统阻尼系数

6.4 势能

6.5 小结

结论

参考文献

图表索引

攻读博士期间的研究成果

致谢

发布时间: 2007-06-11

参考文献

• [1].基于在线动态等值和能量函数法的电力系统暂态稳定控制研究[D]. 周鲲鹏.武汉大学2004
• [2].基于投影能量函数理论的暂态稳定分析与控制方法研究[D]. 孙闻.天津大学2010
• [3].储能技术应用于电力系统时的协调控制研究[D]. 王姝.华中科技大学2015
• [4].基于故障信息的电力系统暂态稳定评估[D]. 王科.华中科技大学2014
• [5].多重扰动下大电网低频振荡预警体系的研究[D]. 宫璇.武汉大学2013
• [6].Hamilton能量函数方法研究及其在电力系统稳定控制中的应用[D]. 石访.上海交通大学2013
• [7].大电网快速稳定分析关键基础技术研究[D]. 李传栋.天津大学2007

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• [3].电力系统电压稳定研究[D]. 吴浩.浙江大学2002
• [4].基于在线动态等值和能量函数法的电力系统暂态稳定控制研究[D]. 周鲲鹏.武汉大学2004
• [5].电力系统暂态稳定在线决策算法的研究[D]. 滕林.华北电力大学（北京）2003
• [6].电力系统暂态稳定概率分析及控制的研究[D]. 余旭阳.天津大学2004
• [7].电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真技术的研究[D]. 柳勇军.清华大学2006
• [8].电力系统大扰动下的电压稳定域和实用动态安全域[D]. 董存.天津大学2005

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