基于譜離散化的大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)特征值計算方法.pdf

1、區(qū)域間低頻功率振蕩是制約大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)遠距離輸電能力的重要因素。基于同步相量單元的廣域測量系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集全網(wǎng)范圍內(nèi)系統(tǒng)的動態(tài)運行參數(shù)，為抑制大規(guī)模電力系統(tǒng)的區(qū)間低頻振蕩帶來契機。然而，廣域信號在傳輸和處理過程中存在不可忽略的時滯。時滯可能會導致系統(tǒng)的控制律失效，甚至導致系統(tǒng)失穩(wěn)。因此，有必要深入研究考慮時滯影響的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。這對于提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平具有重要的理論和應(yīng)用價值。
　　面向大規(guī)模多時滯電力系統(tǒng)，論文開展了

2、基于譜離散化的關(guān)鍵特征值計算方法研究。主要的研究工作和取得的研究成果如下:
　　(1)建立了考慮時滯影響的電力系統(tǒng)線性化數(shù)學模型，提出了時滯電力系統(tǒng)特征值計算的問題，并分析了系統(tǒng)增廣系數(shù)矩陣的稀疏特性。時滯電力系統(tǒng)的數(shù)學模型和特性分析，為基于譜離散化的關(guān)鍵特征值計算方法的性能分析和測試奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)提出了基于顯式無窮小生成元離散化(Explicit Infinitesimal GeneratorDiscretiza

3、tion，EIGD)的大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)關(guān)鍵特征值計算方法。首先，借助于無窮小生成元將描述時滯電力系統(tǒng)的時滯微分方程轉(zhuǎn)化為齊次線性微分方程。然后，根據(jù)無窮小生成元的偽譜離散化方案，分析了無窮小生成元離散化近似矩陣的稀疏特性和對系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的顯式表達特性。其次，提出了EIGD方法應(yīng)用于大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)特征值計算所需的位移-逆變換處理技術(shù)、稀疏特征值方法和牛頓校驗方法。最后，在四機兩區(qū)算例系統(tǒng)和山東電網(wǎng)實例系統(tǒng)上，分析了EIGD方法的精確

4、性、高效性和對大規(guī)模電力系統(tǒng)的適應(yīng)性。
　　(3)提出了基于解算子線性多步離散化(Solution Operator Discretization-Linear Multi-Step，SOD-LMS)的大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)關(guān)鍵特征值計算和穩(wěn)定性判別方法。首先，研究了解算子的譜映射特性，闡明了基于SOD-LMS的關(guān)鍵特征值計算方法原理。根據(jù)解算子的特征值與時滯電力系統(tǒng)特征值之間的指數(shù)關(guān)系，可以從解算子模值最大的部分特征值中計算得到時滯

5、電力系統(tǒng)實部最大的部分特征值。其次，根據(jù)無窮維解算子的LMS離散化方案，構(gòu)建了高度稀疏的解算子離散化近似矩陣;再次，提出了SOD-LMS方法應(yīng)用于大規(guī)模時滯電力系統(tǒng)所使用的幾項關(guān)鍵技術(shù):坐標軸旋轉(zhuǎn)技術(shù)、稀疏特征值方法和牛頓校驗方法。最后，以四機兩區(qū)算例系統(tǒng)和山東電網(wǎng)實例系統(tǒng)為例，驗證了SOD-LMS方法的準確性和對大規(guī)模電力系統(tǒng)的適用性。
　　論文提出的基于EIGD和SOD-LMS的大規(guī)模電力系統(tǒng)關(guān)鍵特征值計算方法，為考慮時滯影響