FACTS提高暂态电压稳定性协调控制策略研究

摘要

近年来，国内外许多系统都出现了用电负荷的迅猛增长、最高用电负荷占全网比重逐渐增加和电网结构相对薄弱的现象，这导致受端系统对外来电力的依赖程度不断提高，从而使得暂态电压失稳或电压崩溃的隐患已日益凸显。灵活交流输电技术可以实现对交流输电网运行参数和变量快速、连续和频繁的调节，其对电力系统的暂态电压稳定性有着重要的影响。因此，研究SVC和TCSC的控制对电力系统暂态电压稳定的影响，同时进行相应的控制策略设计便具有了显著的意义。本文的主要研究内容如下:
　　 (1)阐述暂态电压失稳在电力系统中的产生机理。在MATLAB/SIMULINK软件中搭建待研究单机单负荷系统模型。通过研究感应电动机电磁转矩转差特性的变化，来分析研究SVC、TCSC和SVC与TCSC的联合运行对实际系统暂态电压稳定问题的影响，并通过时域仿真法进行验证。
　　 (2)针对TCSC定阻抗控制无法体现FACTS装置的灵活调节特性的问题，以单机单负荷为研究对象，提出以控制感应电动机转差为目标的非线性控制策略，时域仿真验证了所设计的TCSC非线性控制策略比定阻抗控制在提高暂态电压稳定性方面更有效果。
　　 (3)基于微分几何和线性最优控制理论，以感应电动机转差和SVC节点电压偏差为控制目标，提出了旨在提高系统暂态电压稳定性的SVC和TCSC协调控制策略，时域仿真表明协调控制下的系统比SVC与TCSC单独设计的系统具有更高的暂态电压稳定性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电压稳定问题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电压稳定的概念和分类

1．2．2 暂态电压失稳的机理解释

1．2．3 暂态电压稳定分析方法

1．2．4 暂态电压失稳影响因素

1．2．5 FACTS与暂态电压稳定

1．3 本文主要工作

第二章 SVC与TCSC对暂态电压稳定的控制研究

2．1 引言

2．2 暂态电压稳定判据

2．2．1 暂态电压稳定工程经验判据

2．2．2 暂态电压稳定理论判据

2．3 静止无功补偿器

2．3．1 静止无功补偿器的基本类型

2．3．2 静止无功补偿器的运行特性

2．3．3 静止无功补偿器的数学模型

2．4 可控串联电容补偿器

2．4．1 TCSC的工作原理

2．4．2 可控串补的控制

2．4．3 可控串补的数学模型

2．5 SVC和TCSC对暂态电压稳定的控制研究

2．5．1 待研系统

2．5．2 系统特性

2．5．3 SVC对暂态电压稳定的影响

2．5．4 TCSC对暂态电压稳定的影响

2．5．5 SVC和TCSC联合运行对暂态电压稳定的影响

2．6 本章小结

第三章 基于微分几何的TCSC非线性控制器

3．1 引言

3．2 微分几何的基本概念

3．2．1 仿射非线性系统

3．2．2 Lie导数和Lie括号

3．2．3 对合分布

3．2．4 非线性系统的关系度

3．2．5 状态反馈完全精确线性化设计

3．2．6 状态反馈部分精确线性化设计

3．3 非线性控制器设计

3．4 算例分析

3．5 本章小结

第四章 SVC与TCSC提高暂态电压稳定的协调控制研究

4．1 引言

4．2 系统数学模型

4．2．1 发电机动态模型

4．2．2 负荷模型

4．2．3 SVC模型

4．2．4 TCSC模型

4．2．5 系统综合动态模型

4．3 SVC与TCSC非线性协调控制策略

4．3．1 输出函数的选取

4．3．2 状态反馈部分精确线性化

4．3．3 线性最优控制

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 下一步研究展望

致谢

参考文献