非解析复变电力系统电压稳定分析的动态等值原理研究

论文摘要

现代大型电力系统中,电压崩溃事故所带来的后果是极其严重的,电压稳定问题成为了威胁大型电力系统安全稳定性的突出问题,国际电工组织已将电压稳定问题列为国际电力界的热点和前沿问题。电力系统不仅是一个非线性系统,也是一个非解析复变系统,不能简单应用复变函数理论分析非线性电力系统的动态特性,所以,迄今为止,尚没有学者应用复分析的方法研究非解析复变电力系统的电压稳定性问题。本文采用复分析方法分析非解析复变电力系统电压稳定性,不仅具有理论方法上的创新,也具有重大的实际应用价值。本文提出了非解析复变函数的准导数定义及其计算法则,据此推导了非解析复变电力系统极大传输功率条件,得到了非线性电力系统电压稳定分析的广义戴维南动态等值原理：非解析复变电力系统极大传输功率的必要条件是负荷静态等值阻抗模等于广义戴维南动态等值阻抗模；推导了一套快速准确的戴维南动态等值参数计算方法,理论上解决了戴维南动态等值参数在线辨识的困难；基于广义戴维南动态等值原理,通过建立电力系统的广义戴维南等值非线性数学模型,提出了大范围解析计算负荷极限功率及其电压稳定临界电压的广义戴维南非线性等值原理。广义戴维南非线性等值原理,能够快速准确预测电力系统负荷极限功率及其电压稳定临界电压,巧妙解决了鞍结分岔点潮流计算不收敛问题与精度损失问题。IEEE14节点系统和IEEE30节点系统仿真计算结果验证了本文所提方法的正确性。：广义戴维南动态等值原理和广义戴维南非线性等值原理,为电力系统静态电压稳定分析提供了一套简单有效的统一分析方法。本文提出的理论为经典连续潮流计算提供了新的步长选择方法,在电力系统静态电压稳定分析、系统静态可用传输容量计算、连续潮流计算等方面有着极其广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 电压稳定研究的目的和意义
• 1.2 电压稳定性的定义及分类
• 1.3 电压稳定研究的内容和现状
• 1.3.1 电压崩溃现象机理分析
• 1.3.2 电压稳定安全指标计算
• 1.3.3 预防措施的研究
• 1.4 电压稳定的分析方法
• 1.4.1 电压稳定静态分析方法
• 1.4.2 电压稳定动态分析方法
• 1.5 本论文的工作
• 第2章 静态电压稳定性研究
• 2.1 静态电压稳定性概念及研究内容
• 2.2 电压稳定性指标
• 2.2.1 基于潮流解对的邻近电压崩溃指标（VIPI）
• 2.2.2 基于灵敏度分析的电压稳定性指标
• 2.2.3 雅可比矩阵最小奇异值电压稳定性指标
• 2.2.4 裕度指标
• 2.3 电压稳定临界点
• 2.3.1 鞍结分岔点
• 2.3.2 极限诱导分岔点
• 2.3.3 鞍结分岔点和极限诱导分岔点的判定
• 2.4 电压稳定临界点的计算
• 2.4.1 直接法
• 2.4.2 连续潮流法
• 2.4.3 非线性规划法
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于戴维南等值的电压稳定性研究
• 3.1 引言
• 3.2 简单交流系统最大传输功率定理
• 3.3 基于戴维南等值的电压稳定分析方法
• 3.3.1 基于网络化简的戴维南等值
• 3.3.2 基于当地量测（PMU）的戴维南等值
• 3.4 基于戴维南等值的电压稳定指标
• 3.4.1 阻抗模裕度指标
• 3.4.2 最小奇异值指标
• 3.4.3 计及ZIP负荷特性的节点电压稳定指标
• 3.5 戴维南等值方法研究现状
• 3.5.1 戴维南等值简化及PV曲线
• 3.5.2 现有的基于当地量测的戴维南等值参数跟踪方法
• 3.5.3 戴维南等值参数跟踪方法的改进
• 3.6 本章小结
• 第4章 广义戴维南动态等值原理分析
• 4.1 引言
• 4.2 解析复变交流系统极大传输功率定理
• 4.3 非解析复变函数准导数的定义与计算
• 4.4 非解析复变电力系统极大传输功率定理
• 4.5 广义戴维南动态等值电路的参数计算
• 4.6 功率约束控制方程
• 4.7 仿真算例与分析
• 4.7.1 IEEE14节点系统戴维南参数以及阻抗模裕度指标计算
• 4.7.2 IEEE30节点系统戴维南参数以及阻抗模裕度指标计算
• 4.8 本章小结
• 第5章 广义戴维南非线性等值临界电压解析计算
• 5.1 引言
• 5.2 节点电压与负荷电流的解析方程
• 5.2.1 泰勒级数
• 5.2.2 电压与电流对功率参变量的导数计算
• 5.2.3 电力系统运行约束轨迹参变量选择分析
• 5.2.4 负荷阻抗模参变量的电流与电压解析方程
• 5.2.5 电流电压相互补偿中值原理与终值边界条件
• 5.3 电压稳定极限功率与临界电压预测
• 5.4 仿真计算与分析
• 5.4.1 IEEE14节点系统极限潮流预测
• 5.4.2 IEEE30节点系统极限潮流预测
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间发表的学术论文目录）
• 致谢