电力系统稳定性的直接法分析

论文摘要

区域电网间的互联及电力市场的发展使得电力系统稳定问题日益严重,传统的电力系统稳定分析方法越来越不能满足现代电网的要求。为了能够可靠、快速地分析电力系统稳定性,需要探索研究新的稳定分析方法,也需要对已有的方法不断进行完善。论文对直接法在电力系统小扰动稳定和暂态稳定分析中的应用进行研究。主要成果如下：将直接法引入电力系统小扰动稳定分析,主要解决了3个问题：(1)研究高阶系统李雅普诺夫方程的求解算法,分析对比了多种算法,重点剖析了matlab中的lyap命令所采用的算法,确认这一分解算法无论是可靠性和计算速度都可以基本满足电力系统小扰动稳定计算的要求；(2)从理论和算例上证明了直接法与特征值法在电力系统小扰动稳定性判定上的一致性,即李雅普诺夫方程解矩阵的定号性与系统特征根实部正负的一致性；(3)引入状态偏差平方积分指标对电力系统小扰动动态过程进行评价,并推导了计算功角偏差量平方积分指标的算式。应用该评价方法与特征值最小阻尼比评价方法相比较,发现在有的情况下二者不尽一致,状态偏差量平方积分指标较机电模式最小阻尼比能够更全面地评价系统的动态性能。在电力系统暂态稳定方面,研究了稳定性的定性和定量分析两方面的问题：(1)将时域仿真法与直接法相结合的混合法用于暂态稳定定性判断,在仿真过程中根据系统功角状态量及暂态能量的变化特点给出积分终止的判据,可快速地终止仿真、完成系统稳定性的判断；(2)将混合法积分终止点提供的摇摆信息尝试应用于机组分群,基于EEAC法将多机系统最终等值为一个单机无穷大系统,再运用等面积定则计算系统的稳定度指标及故障临界切除时间,实现了系统稳定性的定量分析,算例表明了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电力系统稳定分析的研究现状
• 1.2.1 小扰动稳定分析的研究现状
• 1.2.2 暂态稳定分析的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 李雅普诺夫稳定性理论及方法
• 2.1 李雅普诺夫稳定性理论
• 2.1.1 李雅普诺夫关于稳定性的定义
• 2.1.2 李雅普诺夫稳定性定理
• 2.2 线性系统稳定性定理
• 2.3 非线性系统稳定性的分析
• 3 直接法分析电力系统小扰动稳定性
• 3.1 小扰动稳定分析的数学模型
• 3.2 小扰动稳定分析的特征值法
• 3.3 小扰动稳定性的直接法分析
• 3.3.1 小扰动直接法稳定判据
• 3.3.2 李雅普诺夫方程的求解
• 3.3.3 基于直接法的小扰动动态过程性能评价
• 3.4 算例
• 3.5 小结
• 4 直接法与时域仿真法相结合分析暂态稳定性
• 4.1 多机系统暂态稳定性分析的数学模型
• 4.2 混合法暂态稳定分析
• 4.2.1 时域仿真法暂态稳定分析
• 4.2.2 直接法暂态稳定分析
• 4.2.3 混合法暂态稳定分析
• 4.3 算例
• 4.4 小结
• 5 结论
• 5.1 本文所得结论
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 3机系统参数
• 附录B 6机系统参数
• 附录C 8机系统参数
• 附录D New England 10机系统参数
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果