基于电网全频域稳定的多机PSS参数优化研究

论文摘要

现代电力系统的规模和复杂程度正在显著增加,同时考虑到经济运行和环境限制,对电力系统功率传输水平的要求也越来越高,随着以大机组、超高压电网为特点的大规模电力系统的迅速发展,改善系统运行的安全稳定性成为日趋重要的紧迫的研究课题。电力系统在运行中有时会因各种原因出现每分钟几个至几十个周波的频率很低的自发性系统振荡,当振荡严重时会破坏互联系统的并列运行,造成大规模停电事故,给国民经济造成了重大损失。研究表明低频振荡可以通过附加励磁控制提供必要的附加阻尼来加以抑制,实践表明在特定机组上安装电力系统稳定器(PSS)是抑止低频振荡的经济有效的方法。但是对于带PSS的多机系统,如果没有合适的PSS参数,PSS就不能有效地发挥其阻尼低频振荡的作用,甚至有可能对振荡起助增作用,因此基于电网全频域稳定的多机PSS参数优化研究对于改善电力系统安全性和经济性有重要意义。本文在对造成电力系统小扰动的原因、低频振荡的产生机理及抑制措施进行分析的基础上,对电力系统稳定器的工作原理作了介绍,对目前PSS参数的优化方法进行了比较,PSO算法具有算法实现简单,收敛速度快等优点,可以有效地解决高维、非线性、多峰值复杂优化问题,是一种新兴的有潜力的进化算法。本文使用引入交叉操作的改进PSO算法,相对于基本PSO算法具有更快的收敛速度和全局搜索能力,可以有效地获得PSS参数优化问题全局最优解。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 造成电力系统小扰动的主要因素及特征
• 1.2 低频振荡的产生机理
• 1.3 抑制低频振荡的主要措施
• 1.4 低频振荡的分析方法
• 1.5 电力系统稳定器
• 1.5.1 电力系统稳定器的作用原理
• 1.5.2 电力系统稳定器的组成
• 1.5.3 电力系统稳定器的输入信号
• 1.5.4 PSS 参数优化的研究现状
• 第二章 电力系统的全网建模
• 2.1 电力系统动态元件的数学模型
• 2.1.1 发电机模型
• 2.1.2 励磁系统模型
• 2.1.3 PSS 模型
• 2.1.4 原动机和调速器模型
• 2.2 发电机组方程式坐标变换
• 2.2.1 发电机组方程的矩阵描述
• 2.2.2 坐标变换
• 2.3 网络方程
• 2.4 全系统线性化微分方程的形成
• 第三章 特征根分析法
• 3.1 QR 算法原理及其实现
• 3.1.1 QR 算法原理
• 3.1.2 高阶矩阵QR算法的计算机实现
• 3.2 对高阶矩阵和稀疏矩阵的处理
• 3.3 特征根与特征向量
• 3.4 特征根与特征向量的物理意义
• 3.5 参与因子的物理意义及性质
• 3.5.1 参与因子的定义
• 3.5.2 参与因子的物理意义及其性质
• 3.6 机电模式识别
• 3.6.1 特征根和机电回路相关比
• 3.6.2 机电模式的识别
• 第四章 基于PSO 算法的多机PSS 参数优化及校核
• 4.1 概述
• 4.2 PSO 算法简介
• 4.2.1 基本粒子群优化算法
• 4.2.2 混合粒子群优化算法（HPSO）
• 4.3 PSS 参数优化及校核的实现
• 4.3.1 PSS 参数优化的数学模型
• 4.3.2 EPSS 软件简介
• 4.3.3 基于混合粒子群算法的PSS 参数优化和校核的总体实现过程
• 4.4 小结
• 第五章 算例验证
• 5.1 3 机系统的算例验证
• 5.1.1 程序结果比较
• 5.1.2 手算过程简要说明
• 5.1.3 误差分析
• 5.2 IEEE-14 节点系统算例验证
• 5.2.1 模式分析
• 5.2.2 参数优化
• 5.3 2006 华东电网的算例验证
• 5.3.1 模式分析
• 5.3.2 参数优化
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文