不可微环节对电力系统小扰动稳定性的影响

摘要

现代电力系统稳定性一旦遭受破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性后果，近年来逐步实施的电力市场化改革又使电力系统运行日益接近其稳定极限，致使电力系统安全稳定问题一直是电力界研究的热点。电力系统是一个典型的强非线性动力系统，存在大量的不可微环节，如励磁顶值、不连续变动的OLTC、磁滞、死区等，必然对系统稳定运行产生不良影响。因此，在电力系统安全稳定性分析中，探讨科学考虑这些不可微环节影响的方法，具有重要的理论意义和实用价值。本文主要工作如下： 首先，给出一种利用分段函数统一解析式描述不可微环节的方法，实现对常见不可微函数的统一表示。该方法在不改变电力系统数学模型结构的前提下，将系统参数的突变点(不可微点)转换为统一解析式导数的极点，利用导数的左右极限实现对不可微点的科学考虑。 然后，利用该方法并借助一个简单的三节点系统，深入探讨了励磁顶值这一不可微环节对系统小扰动稳定性和小扰动稳定域的影响。研究发现，励磁顶值可能会引起系统雅克比矩阵参数和系统主导特征值的跳变，并产生新的Hopf分岔点(振荡模式)。此外，励磁项值上下限取值的改变，还会导致系统小扰动稳定域的构成和边界性质发生较大变化，如会导致小扰动稳定域内产生新的不稳定区域(空洞)、导致系统小扰动稳定域边界构成复杂化等。 最后，利用特征值分析和仿真运算，将本文方法与多项式拟和和傅立叶拟和法进行了比较，进一步证明了本文方法的正确性，同时分析了后两种方法在进行不可微环节处理时的不足。 本文是为寻求科学计及电力系统中各种不可微环节影响有效方法的一次有益尝试，由于时间有限，文中只对励磁项值这一种简单的不可微环节进行了讨论，今后还需对电力系统其他不可微环节进行深入研究。

目录

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第一章 绪论

1.1电力系统发展的趋势和挑战

1.2电力系统的可靠性、安全性和稳定性

1.2.1可靠性

1.2.2安全性

1.2.3稳定性

1.2.4可靠性、安全性和稳定性的关系

1.3电力系统稳定性的研究方法

1.3.1传统稳定性分析方法

1.3.2域方法的引入

1.4电力系统中不可微环节研究回顾

1.5本文的主要工作

第二章 动力系统稳定性理论基础

2.1动力系统的基本概念

2.1.1基本概念

2.1.2平衡点稳定性和结构稳定性

2.1.3动力系统的小扰动稳定性

2.2电力系统小扰动稳定性和小扰动稳定域

2.2.1电力系统小扰动稳定性

2.2.2电力系统中的分岔分析方法

2.2.3电力系统的DAE模型及其稳定域

2.2.4基于优化过程的Hopf分岔界面追踪算法

2.3小结

第三章 不可微环节的表达方式

3.1不可微环节与拟和方法

3.1.1多项式拟和法

3.1.2傅立叶拟和法

3.1.3拟和方法的利与弊

3.2分段函数统一解析式简介

3.3不可微环节的统一解析式

3.3.1顶值环节

3.3.2死区环节

3.3.3不连续跳变

3.4小结

第四章 算例分析

4.1不计励磁顶值时系统小扰动稳定分析

4.1.1系统模型

4.1.2不计励磁顶值时系统的小扰动稳定性分析

4.2计及励磁顶值时系统的小扰动稳定性分析

4.2.1计及不同励磁顶值时的系统分岔曲线变化

4.2.2新Hopf分岔点产生原因

4.3励磁顶值对小扰动稳定域的影响

4.4结果验证(综合法)

4.5拟合法错误分析

4.6小结

第五章 结论和展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢