基于模態(tài)級(jí)數(shù)法的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和控制研究.pdf

1、“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)"是21世紀(jì)我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展方向。這種大規(guī)模的電網(wǎng)互聯(lián)加之其運(yùn)行接近傳輸極限水平以及各種快速控制設(shè)備的投入，如：快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、HVDC、FACTS元件等，使得現(xiàn)今的電力系統(tǒng)成為了一個(gè)非常復(fù)雜的強(qiáng)非線性系統(tǒng)，在文獻(xiàn)中被稱為重載電力系統(tǒng)(stressedpower system)，其最大的特點(diǎn)在于發(fā)電機(jī)間存在很強(qiáng)的非線性相互作用，即使在小擾動(dòng)下，系統(tǒng)也會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)非線性特性，振蕩模式的非線性相互作用成為影響系

2、統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性的重要因素。 對(duì)于上述重載電力系統(tǒng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的線性化分析方法不容易計(jì)及系統(tǒng)內(nèi)部非線性動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)信息，所以很難揭示其一些非線性奇異現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。所以，目前國(guó)內(nèi)外，用于研究強(qiáng)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的理論依據(jù)主要是向量場(chǎng)正則形理論。它成功地將線性化理論中某些重要概念和分析方法拓展到了非線性系統(tǒng)中，但該方法在應(yīng)用到電力系統(tǒng)中時(shí)存在一些局限性，如：其所需要的狀態(tài)變量不能直接與物理系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，不是一一對(duì)應(yīng)的非線性變換；在諧振條件

3、下，不能得到系統(tǒng)狀態(tài)方程的閉式近似解。于是，模態(tài)級(jí)數(shù)法作為向量場(chǎng)正則形方法的新發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生。它有效地克服了線性理論和向量場(chǎng)正則形方法的不足之處，不需要非線性變換，物理意義明確。它將成為繼向量場(chǎng)的正則形理論之后用于研究非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)新的有效工具。 本論文將模態(tài)級(jí)數(shù)法分別應(yīng)用于純交流系統(tǒng)和交／直流互聯(lián)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的分析中。作者主要利用所提出的相關(guān)指標(biāo)分析了系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模式、模態(tài)間非線性交互作用以及它們之間、它們和控

4、制器之間的非線性相關(guān)作用，從而得到對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響的交互模式及與該交互模式、系統(tǒng)主導(dǎo)振蕩模式非線性強(qiáng)相關(guān)的系統(tǒng)關(guān)鍵控制器，并通過計(jì)算控制器參數(shù)對(duì)非線性相關(guān)系統(tǒng)的靈敏度揭示出對(duì)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為有較大影響的控制器參數(shù)。通過簡(jiǎn)單算例驗(yàn)證所提觀點(diǎn)的有效性，為今后進(jìn)一步研究各種新型快速控制設(shè)備對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的影響做出了一個(gè)初步的嘗試。同時(shí)，提出了基于模態(tài)級(jí)數(shù)法和軌跡靈敏度來(lái)優(yōu)化勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)，并在一個(gè)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)上進(jìn)行了驗(yàn)