电力系统的混沌特性分析与控制

【摘要】：随着社会经济的发展和供电需求的增加,电力系统逐渐向着大机组、大电网、超高压和远距离传输的方向发展,规模日益庞大,已然成为了一个多自由度、强耦合性的复杂非线性动力学系统。在一定条件下能够产生丰富的混沌运动,大大增加了系统失稳的可能性,对系统的稳定性控制提出了严峻的考验。要想确保电网的安全稳定运行,就必须在深入了解电力系统动态特性的基础上,设计符合系统运行需求的控制方法。本文对单机无穷大系统的基本动力学特性进行了深入研究,利用滑模变结构控制方法抑制电力系统中的混沌振荡,克服系统的多稳态特性。论文的主要研究成果如下：首先,以单机无穷大系统二阶模型为例,利用分岔图、Lyapunov指数谱和Poincare截面等方法分析系统的基本动力学特性,确定电力系统中混沌运动的产生范围,重点研究系统对电磁功率扰动幅值和频率的敏感性。其次,考虑到测量数据在远程传输过程中的时间延迟,对含有时滞因素的电力系统四阶模型进行混沌和多稳态特性的研究,讨论时滞系统在不同初始值下由平衡点走向混沌运动的过程,以及机械功率、阻尼系数和励磁增益对共存现象的影响,并给出各类共存吸引子的存在机制。最后,提出基于继电特性函数的滑模控制方法和反演滑模控制方法,在消除抖振现象的基础上,抑制系统中的混沌振荡和共存现象,确保电力系统的安全稳定运行。结果表明,该方法不仅适用于无时滞的电力系统,对含有时滞因素的电力系统模型也具有良好的控制效果。