电力系统低频振荡非线性机理及控制策略研究

摘要

电网安全稳定供电是保证国家经济稳步增长的必要条件，然而随着电网规模的扩大和工作环境的逐渐恶化，互联电网间的摇摆振荡为电力系统带来更严峻的考验。其中，电力系统低频振荡是常见振荡类型之一，为抑制和控制低频振荡，探明其产生机理是一项重要研究内容。作为典型多变量非线性动态系统，电力系统具有复杂的非线性动力学行为，系统自身的非线性物理特性是低频振荡的重要诱因之一。本文研究重点就是将混沌理论运用于电力系统，通过理论分析和模拟仿真，探索诱发电力系统低频振荡的非线性机理、分析系统混沌时的低频振荡特性并利用混沌控制方法实现电力系统低频振荡控制。
　　论文首先从分岔和混沌角度综述了低频振荡非线性机理相关的研究成果。在探讨不同维数系统的建模方法后，以单机无穷大系统为代表，采用四阶龙格-库塔法为描述系统动态过程的微分方程求得数值解，得到系统功角的最大Lyapunov指数谱及分岔图以揭示扰动功率强度及阻尼参数对混沌特性的影响，并对典型分岔参数取值下系统的时序图、相图进行分析，展现非线性系统分岔、混沌进程中与电力系统低频振荡对应的单模式、多模式、失稳等现象。将常用的两种低频振荡分析方法——滑窗FFT法和Prony法用于混沌状态下系统振荡频率、振荡幅值、衰减系数等低频振荡特性值的求解。在充分掌握系统特性之后，利用不同控制方法分别对二维和四维混沌系统进行控制，以此抑制混沌导致的低频振荡，仿真分析证明本文所设计控制器能够消除电力系统混沌进而抑制低频振荡，将系统控制到稳定状态。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 低频振荡机理分类

1．2．2 电力系统低频振荡分岔机理

1．2．3 电力系统低频振荡混沌机理

1．2．4 分岔和混沌的关系

1．3 低频振荡分析及控制方法

1．3．1 分析方法

1．3．2 抑制措施

1．4 本文主要工作

第2章 电力系统非线性动力学及低频振荡基本理论

2．1 电力系统混沌的判定方法

2．1．1 分岔图

2．1．2 时序图

2．1．3 吸引子图

2．1．4 功率谱

2．1．5 Lyapunov指数

2．1．6 最大Lyapunov指数

2．2 电力系统低频振荡判别方法

2．3 小结

第3章 电力系统建模及混沌特性分析

3．1 龙格-库塔微分方程数值计算方法

3．2 电力系统的非线性模型

3．3 二维单机无穷大系统非线性动力特性分析

3．3．1 系统模型

3．3．2 系统特性

3．4 四维单机无穷大系统非线性动力特性分析

3．4．1 系统模型

3．4．2 系统特性

3．5 小结

第4章 混沌系统低频振荡特性分析

4．1 基于滑窗FFT法的混沌系统低频振荡特性分析

4．1．1 滑窗FFT法分析低频振荡特性原理推导

4．1．2 算例分析

4．2 基于Prony法的混沌系统低频振荡特性分析

4．2．1 Prony法分析低频振荡特性原理推导

4．2．2 算例分析

4．3 小结

第5章 电力系统非线性振荡的反馈控制

5．1 混沌控制概述

5．2 二维系统混沌控制

5．2．1 控制函数设计

5．2．2 控制效果仿真验证

5．3 四维系统混沌控制

5．3．1 控制器设计

5．3．2 控制效果仿真验证

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢