基于平衡理论的区域电网动态模型降阶研究

论文摘要

随着电力系统规模和复杂度的增加,动态模型方程组的维数迅速增大,计算量也成指数增长,使得电力系统分析、仿真与控制器设计等问题越来越突出,实时计算有时甚至无法实现。因此,研究简化模型、降低模型的维数,具有重要的学术意义和实际应用价值。本文通过研究平衡实现理论和国内外当前模型降阶的现状,并对各种模型降阶技术进行分析和比较,得出了平衡实现理论是非常适合于区域电网模型降阶的结论。针对区域电网的线性动态模型,研究了基于LRCF-ADI（Low Rank Choleski Factor-Alternating Direction Implicit）的区域电网线性动态模型的平衡实现降阶方法,实现了对大规模系统模型的可控Gramina矩阵和可观Gramina矩阵的快速求解;在针对区域电网的非线性动态模型的降阶中,提出了用经验Gramian方法进行电力系统动态模型降阶的方法。首先,结合平衡实现理论降阶的特点,建立了适合于平衡实现降阶的非线性动态模型；然后,结合K-L展开（Karhunen-Locve decomposition）技术,研究了用于求解电力系统非线性动态模型的经验可控Gramina矩阵和经验可观Gramina矩阵的算法;最后,为了提高求解平衡转换矩阵的速度,以满足在线计算的要求,设计了平衡转换矩阵的求解算法。同时,通过利用文中的降阶方法分别对多个区域电网的线性模型和非线性模型进行了降阶仿真分析,仿真结果均验证了本文方法的有效性

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 电力系统模型降阶方法的研究现状
• 1.3 本文所做的工作
• 第2章 动态系统模型平衡实现降阶理论
• 2.1 线性动态模型平衡实现降阶理论
• 2.1.1 系统的可控性和可观性
• 2.1.2 系统的稳定性
• 2.1.3 系统的可控和可观Gramina矩阵
• 2.1.4 系统的平衡实现理论
• 2.1.5 线性系统的平衡降阶思想
• 2.2 非线性动态模型的平衡降阶实现理论
• 2.2.1 电力系统非线性动态模型
• 2.2.2 非线性动态模型平衡实现的一般过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 区域电网线性动态模型的平衡降阶与仿真
• 3.1 区域电网的线性动态模型
• 3.2 LRCF-ADI方法
• 3.3 区域电网线性动态模型平衡实现与仿真
• 3.3.1 LRCF-ADI方法的模型降阶过程
• 3.3.2 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 区域电网非线性动态模型的建立
• 4.1 发电机模型的建立
• 4.2 网络元件模型
• 4.3 负荷模型
• 4.4 区域电网非线性动态模型的形成
• 4.4.1 发电机方程与网络方程的联网
• 4.4.2 模型形成程序框图
• 4.5 本章小结
• 第5章 区域电网非线性动态模型的平衡降阶与仿真
• 5.1 区域电网非线性动态模型的平衡降阶
• 5.1.1 Karhunen-Loeve展开
• 5.1.2 经验Graminas
• 5.2 经验Graminas方法的平衡实现降阶过程
• 5.3 仿真分析
• 5.3.1 单机无穷大系统
• 5.3.2 IEEE四机测试系统
• 5.3.3 十五机区域电网
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要工作
• 6.2 不足之处及前景展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢