電力系統(tǒng)連續(xù)體機電波模型與機電擾動傳播研究.pdf

1、正常運行的電力系統(tǒng)時刻都要遭受到各種各樣的隨機擾動，呈現機電動態(tài)過程。機電動態(tài)涉及到系統(tǒng)中有功功率的運動，它在電力系統(tǒng)中的傳播與系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行緊密相關。因此，研究機電擾動的傳播對于深刻認識電力系統(tǒng)的機電動態(tài)機理、進行穩(wěn)定性分析以及建立安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)有著重要意義。電力系統(tǒng)的連續(xù)體機電波模型是研究大規(guī)模電力系統(tǒng)機電動態(tài)特性的一個新思路。連續(xù)體建模時，發(fā)電機用經典二階模型描述，電網采用準穩(wěn)態(tài)模型，電力系統(tǒng)在空間上連續(xù)分布發(fā)電機、負荷和輸

2、電線路。連續(xù)體模型中，機電擾動在電力系統(tǒng)中以波的形式傳播，因此能夠用波動理論研究電力系統(tǒng)中機電擾動的傳播。本文研究了電力系統(tǒng)連續(xù)體建模理論，并通過連續(xù)體模型研究了電力系統(tǒng)中機電擾動傳播的一些基本特性： (1) 根據經典力學中耦合質點的橫向受迫振動到機械波的思想，建立了多質量圓盤扭轉振動的連續(xù)體模型，作為電力系統(tǒng)連續(xù)體機電波模型的力學基礎； (2) 基于發(fā)電機的經典二階模型，推導出鏈式電力系統(tǒng)連續(xù)體模型的非線性波動方程，并

3、與力學中機械軸扭轉波方程的相似性進行了對比，分析了機電波幅度傳播的變化規(guī)律，用臨界速度揭示了機電波在均勻連續(xù)體電力系統(tǒng)中傳播時幅度增長或衰減的內在機理； (3) 基于線性化的機電波方程，研究了機電波的傳播特性，根據Peterson法則，研究連續(xù)體電力系統(tǒng)中的集中參數元件——發(fā)電機在機電波傳播過程中對反射和透射的影響，說明了連續(xù)體電力系統(tǒng)中的機電動態(tài)能夠表達為機電波在連續(xù)體參數不均勻處反射和透射過程的疊加； (4) 建立了

4、描述一般無損耗的不均勻連續(xù)體電力系統(tǒng)中機電波傳播的微分方程組，研究了連續(xù)體單位長度電納和發(fā)電機慣性分別按照冪函數變化和空間坐標的緩變函數時，機電波傳播所遵循的基本規(guī)律； (5) 基于理論推導，通過Laplace和Z變換，用Bessel函數表達出機電擾動在均勻離散電力系統(tǒng)中傳播時的解析解、以及幅度增長或衰減的內在規(guī)律，分析了離散和連續(xù)體模型中機電波的傳播速度、傳播時間的等價性； (6) 通過用連續(xù)體模型和傳統(tǒng)模型(機電動態(tài)