基于模態(tài)級數(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、全國聯(lián)網(wǎng)"是21世紀我國電力工業(yè)的發(fā)展方向。這種大規(guī)模的電網(wǎng)互聯(lián)加之其運行接近傳輸極限水平以及各種快速控制設備的投入，如：快速勵磁調節(jié)器、HVDC、FACTS元件等，使得現(xiàn)今的電力系統(tǒng)成為了一個非常復雜的強非線性系統(tǒng)，在文獻中被稱為重載電力系統(tǒng)(stressedpower system)，其最大的特點在于發(fā)電機間存在很強的非線性相互作用，即使在小擾動下，系統(tǒng)也會表現(xiàn)出強非線性特性，振蕩模式的非線性相互作用成為影響系

2、統(tǒng)動態(tài)特性和穩(wěn)定性的重要因素。 對于上述重載電力系統(tǒng)，因為傳統(tǒng)的線性化分析方法不容易計及系統(tǒng)內部非線性動態(tài)結構信息，所以很難揭示其一些非線性奇異現(xiàn)象的實質。所以，目前國內外，用于研究強非線性系統(tǒng)的動態(tài)特性的理論依據(jù)主要是向量場正則形理論。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，但該方法在應用到電力系統(tǒng)中時存在一些局限性，如：其所需要的狀態(tài)變量不能直接與物理系統(tǒng)相對應，不是一一對應的非線性變換；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)級數(shù)法作為向量場正則形方法的新發(fā)展，應運而生。它有效地克服了線性理論和向量場正則形方法的不足之處，不需要非線性變換，物理意義明確。它將成為繼向量場的正則形理論之后用于研究非線性動態(tài)系統(tǒng)的一個新的有效工具。 本論文將模態(tài)級數(shù)法分別應用于純交流系統(tǒng)和交／直流互聯(lián)電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性的分析中。作者主要利用所提出的相關指標分析了系統(tǒng)的主導振蕩模式、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作用，從而得到對系統(tǒng)動態(tài)特性和穩(wěn)定性產生較大影響的交互模式及與該交互模式、系統(tǒng)主導振蕩模式非線性強相關的系統(tǒng)關鍵控制器，并通過計算控制器參數(shù)對非線性相關系統(tǒng)的靈敏度揭示出對非線性系統(tǒng)的動態(tài)行為有較大影響的控制器參數(shù)。通過簡單算例驗證所提觀點的有效性，為今后進一步研究各種新型快速控制設備對系統(tǒng)動態(tài)行為的影響做出了一個初步的嘗試。同時，提出了基于模態(tài)級數(shù)法和軌跡靈敏度來優(yōu)化勵磁調節(jié)器參數(shù)，并在一個單機無窮大系統(tǒng)上進行了驗