线性系统降阶处理及其在电力系统分析中的应用

摘要

在电力系统运行与控制的分析计算过程中,我们常常面对的是一个高阶系统,为降低系统阶次,过去常用的方法是先利用物理定律建模,然后略去一些次要因素,以尽量减少数模即模型的阶次,即建立所谓的简化模型.但实践表明,这种方法有时往往无法满足问题分析的需要.除忽略次要因素的简化模型外,通常还会采用数学方法降阶,即利用简单的函数关系来取代复杂的函数关系进行简化分析.例如非线性微分方程的线性化处理.但受实际系统的限制,采用数学方法降阶后得到的模型阶数仍旧偏高.因此就有必要对模型的降阶处理进行专门的研究,以期在线性化的函数关系基础上,进一步减少函数变量的数目,即降低模型的阶次,同时还要求降阶前后的效果和计算结果相差不大.以期能通过理论分析和仿真计算来获得一个较好的降阶处理方法,以用于对高阶电力系统问题的分析与研究.该论文以单台发电机组为具体研究对象,在考虑其电磁暂态及机电暂态过程,以及调速控制系统和配有电力系统稳定器的励磁调节系统前提下,建立了与其对应的十八阶状态(空间)方程.在此基础之上利用模态摄动降阶和模态最优线性组合降阶两种方法分别对此系统进行降阶处理,并分别得到降阶后重要状态变量对应的状态(空间)方程和非重要状态变量之代数方程,进而分别计算在相同的输入作用下,系统中降阶前后的十八个状态变量的动态特性曲线.通过降阶前后的特性曲线之比较以对降阶方法的正确性和可行性进行了验证与分析.

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明和关于学位论文使用授权的说明

第一章前言

§1.1本文研究的目的和意义

§1.2关于降阶处理的基本描述

§1.3本论文要做的主要工作

第二章动力学系统模态解耦与主导度分析

§2.1动力学系统模态解耦

§2.2主导度的引出与分析

第三章模态摄动降阶法

§3.1确定主导特征值后新状态空间方程的建立

§3.2模态摄动降阶法

第四章模态最优线性组合降阶法

§4.1模态最优线性组合降阶法的基本思路

§4.2 E阵求解的一般原则与分析

§4.3利用最优线性组合法确定E阵

第五章电力系统分析中单台发电机组对应的状态空间方程

§5.1单台发电机组完整方框图的建立

§5.2发电机组调速系统模型

§5.3发电机组励磁系统模型

§5.4电力系统稳定器模型

§5.5发电机模型

§5.6单台发电机组状态空间方程的建立

第六章利用模态摄动降阶法进行分析与计算

§6.1主导特征值和重要状态变量的确定

§6.2模态摄动降阶处理

§6.3分析

第七章利用模态最优线性组合降阶法进行分析与计算

§7.1主导特征值和重要状态变量的确定

§7.2模态最优线性组合降阶处理

§7.3分析

结论

致谢

附录一利用模态摄动降阶法的计算数据

附录二利用模态最优线性组合降阶法的计算数据

参考文献

作者在校期间发表的论文清单