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互联电力系统低频振荡分析方法与控制策略研究

徐东杰  
【摘要】: 低频振荡是互联电力系统固有的现象,其振荡的稳定性是保障系统安全运行的先决条件,因此得到极大关注。随着系统规模和复杂程度的不断增加,传统的小信号稳定分析已经不能满足电力系统规划、设计和运行的需要。本文根据电力系统发展的特点和实际系统需要,提出了一整套针对低频振荡问题的综合分析方法和智能控制策略,对提高动态稳定分析水平、解决实际系统出现的问题,具有一定的参考价值。 论文在回顾特征值分析方法基本概念、步骤的基础上,通过对系统状态矩阵的研究,提出了广义系统阻尼守恒的概念,这便于理解系统中各动态元件的相互影响和对系统阻尼分配所起的作用。随后从系统结构、潮流分配方式、励磁系统和电力系统稳定器的作用以及负荷特性等角度,详细讨论了影响互联系统振荡模式阻尼的因素,并研究了这些因素的相互作用。 论文指出,由于传统小信号稳定分析方法的局限性,及动态监测设备和非线性理论等新技术与理论的迅速发展,有必要研究新的振荡分析方法,以更加有效地揭示互联系统小扰动、大扰动后的振荡机理,并研究相应的控制策略。 论文介绍了基于实测数据的Prony分析方法在互联系统振荡研究中的应用。提出通过迭代算法以提高Prony分析的精度,然后详细讨论了该方法在电网暂态响应的模式识别,电网降阶线性模型等值等方面的应用。 论文将动力系统非线性分析的正规形理论应用于互联系统低频振荡分析中,利用正规形方法的非线性坐标变换,将高阶电力系统转化为等价的低阶系统,在保留非线性信息的同时,使其仍然可以使用常规小信号稳定研究的模式分析方法。通过正规形方法、小信号稳定特征值计算技术、时域仿真、Prony分析的有机结合,达到小扰动和大扰动后低频振荡稳定性分析的统一,为互联系统低频振荡分析开辟了新的思路。 我国电力系统已步入全国联网的新阶段,随着对电能供应的安全性与经济性要求的日益提高,对电力系统稳定分析与控制的要求也不断提高,论文对智能化分析与控制进行了探讨,并详细介绍了基于数据挖掘的在线小信号稳定分析及基于遗传算法的多机PSS设计等新方法。 对测试系统和实际电网的分析结果表明,论文的研究成果具有良好的工程实用性,从而为互联系统低频振荡研究提供了新的分析方法和控制策略。


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