電力系統(tǒng)連續(xù)體機(jī)電波模型與機(jī)電擾動(dòng)傳播研究.pdf

1、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)時(shí)刻都要遭受到各種各樣的隨機(jī)擾動(dòng)，呈現(xiàn)機(jī)電動(dòng)態(tài)過(guò)程。機(jī)電動(dòng)態(tài)涉及到系統(tǒng)中有功功率的運(yùn)動(dòng)，它在電力系統(tǒng)中的傳播與系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行緊密相關(guān)。因此，研究機(jī)電擾動(dòng)的傳播對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的機(jī)電動(dòng)態(tài)機(jī)理、進(jìn)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(jī)電波模型是研究大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)電動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)新思路。連續(xù)體建模時(shí)，發(fā)電機(jī)用經(jīng)典二階模型描述，電網(wǎng)采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，電力系統(tǒng)在空間上連續(xù)分布發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和輸

2、電線路。連續(xù)體模型中，機(jī)電擾動(dòng)在電力系統(tǒng)中以波的形式傳播，因此能夠用波動(dòng)理論研究電力系統(tǒng)中機(jī)電擾動(dòng)的傳播。本文研究了電力系統(tǒng)連續(xù)體建模理論，并通過(guò)連續(xù)體模型研究了電力系統(tǒng)中機(jī)電擾動(dòng)傳播的一些基本特性： (1) 根據(jù)經(jīng)典力學(xué)中耦合質(zhì)點(diǎn)的橫向受迫振動(dòng)到機(jī)械波的思想，建立了多質(zhì)量圓盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的連續(xù)體模型，作為電力系統(tǒng)連續(xù)體機(jī)電波模型的力學(xué)基礎(chǔ)； (2) 基于發(fā)電機(jī)的經(jīng)典二階模型，推導(dǎo)出鏈?zhǔn)诫娏ο到y(tǒng)連續(xù)體模型的非線性波動(dòng)方程，并

3、與力學(xué)中機(jī)械軸扭轉(zhuǎn)波方程的相似性進(jìn)行了對(duì)比，分析了機(jī)電波幅度傳播的變化規(guī)律，用臨界速度揭示了機(jī)電波在均勻連續(xù)體電力系統(tǒng)中傳播時(shí)幅度增長(zhǎng)或衰減的內(nèi)在機(jī)理； (3) 基于線性化的機(jī)電波方程，研究了機(jī)電波的傳播特性，根據(jù)Peterson法則，研究連續(xù)體電力系統(tǒng)中的集中參數(shù)元件——發(fā)電機(jī)在機(jī)電波傳播過(guò)程中對(duì)反射和透射的影響，說(shuō)明了連續(xù)體電力系統(tǒng)中的機(jī)電動(dòng)態(tài)能夠表達(dá)為機(jī)電波在連續(xù)體參數(shù)不均勻處反射和透射過(guò)程的疊加； (4) 建立了

4、描述一般無(wú)損耗的不均勻連續(xù)體電力系統(tǒng)中機(jī)電波傳播的微分方程組，研究了連續(xù)體單位長(zhǎng)度電納和發(fā)電機(jī)慣性分別按照冪函數(shù)變化和空間坐標(biāo)的緩變函數(shù)時(shí)，機(jī)電波傳播所遵循的基本規(guī)律； (5) 基于理論推導(dǎo)，通過(guò)Laplace和Z變換，用Bessel函數(shù)表達(dá)出機(jī)電擾動(dòng)在均勻離散電力系統(tǒng)中傳播時(shí)的解析解、以及幅度增長(zhǎng)或衰減的內(nèi)在規(guī)律，分析了離散和連續(xù)體模型中機(jī)電波的傳播速度、傳播時(shí)間的等價(jià)性； (6) 通過(guò)用連續(xù)體模型和傳統(tǒng)模型(機(jī)電動(dòng)態(tài)