參數(shù)不確定性和飽和非線性對電力系統(tǒng)穩(wěn)定影響的研究.pdf

1、以超高壓、長距離輸電、大容量機組、大范圍互聯(lián)和大容量的區(qū)域間交換為顯著特征的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，其穩(wěn)定性一旦遭受破壞，必將造成巨大的經(jīng)濟損失和災難性的后果，致使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題一直是研究的熱點，其中功角穩(wěn)定分析作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析中最基本的問題尤為引人注目。雖然國內外對此作了大量的研究，有些方法在實際中已經(jīng)得到了應用，但仍然有一些重要的問題沒有得到很好的解決，如考慮不確定參數(shù)時的暫態(tài)穩(wěn)定問題、考慮控制器飽和非線性時的小干擾穩(wěn)定問題等。

2、本文針對這幾個問題，從穩(wěn)定域的角度對電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定進行深入地研究，擴展和補充了一些非線性系統(tǒng)的理論和分析方法。 在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定方面，論文研究了自治系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計方法、參數(shù)可行域的拓撲性質、參數(shù)不確定性對暫態(tài)穩(wěn)定的影響、基于暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化最優(yōu)解的存在性問題以及暫態(tài)穩(wěn)定約束的等價變換問題。在此方面，論文具體的研究成果為： 1．基于泰勒展開式和拉薩爾不變性原理，針對普通的自治系統(tǒng)提出了一組穩(wěn)定域的估計方法，并將此

3、方法應用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析。不同于傳統(tǒng)的基于能量函數(shù)法的估計方法，此方法具有假設條件少，避免計算不穩(wěn)定平衡點、穩(wěn)定域可以用簡明的數(shù)學公式表示，無需復雜的計算等優(yōu)點。 2．提出了基于微分代數(shù)方程的參數(shù)可行域的概念，得到了參數(shù)可行域的一些拓撲性質和結論。在此基礎上，討論了一類含暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化問題并得到一些理論上的結論，如最優(yōu)解的存在性，利用經(jīng)驗判據(jù)代替暫態(tài)穩(wěn)定約束的充分條件等，為深入分析和快速計算含暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化問題提供

4、了一些理論基礎。 3．提出了一種分析參數(shù)不確定性對暫態(tài)穩(wěn)定影響的解析方法。該方法基于“一致最終有界”思想，通過比較某一運行方式下的計算指標與極限指標，為斷言該系統(tǒng)的參數(shù)偏差不會引起暫態(tài)穩(wěn)定性變化提供了充分條件。方法本質是解析的，雖然結果保守，但方法嚴格可靠，而且計算量小。 在電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定方面，論文研究了飽和線性系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計方法，以及奇異的飽和線性系統(tǒng)穩(wěn)定域估計的降階方法，并將這些方法應用于電力系統(tǒng)。以飽和PSS

5、控制系統(tǒng)為例，論文分析了控制器的飽和非線性環(huán)節(jié)對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響。在此方面，論文具體的研究成果為： 1．在忽略外界干擾的情況下，討論了飽和線性系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計方法，并利用單目標LMI凸優(yōu)化減少穩(wěn)定域估計的保守性。論文證明了此優(yōu)化問題的最優(yōu)解位于可行域的邊界、最優(yōu)解與飽和約束的上界成線性關系等結論，這些結論為求解此LMI優(yōu)化問題和奇異系統(tǒng)的降階方法提供了理論基礎。論文將此方法應用于電力系統(tǒng)，以飽和PSS控制系統(tǒng)為例，提出一

6、種定量分析電力系統(tǒng)飽和控制器控制性能的解析方法。 2．當外界擾動和飽和非線性并存時，論文通過構建一個多目標的LMI優(yōu)化問題估計系統(tǒng)的實用穩(wěn)定域和最大可承受擾動量，并利用交叉迭代算法求解此優(yōu)化問題的Pareto最優(yōu)解，從理論上證明了此迭代算法的收斂性。在此基礎上，論文也以飽和PSS系統(tǒng)為例，基于Pareto最優(yōu)解，定量地分析了飽和控制器的控制性能，并利用電力系統(tǒng)算例驗證了分析方法的有效性。 3．由于在含飽和PSS控制器的電