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基于量测轨迹及轨迹灵敏度的电力系统动态分析
作 者: 刘洪波
导 师: 穆钢
学 校: 华北电力大学(河北)
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统 轨迹灵敏度 卷积法 稳定指标灵敏度 参数校正
分类号: TM711
类 型: 博士论文
年 份: 2007年
下 载: 497次
引 用: 3次
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内容摘要
随着我国电力工业的快速发展,电网规模的逐步扩大,电力系统动态特性也变得越来越复杂。电力系统安全稳定运行变得愈加重要。而对电力系统安全稳定分析的基础是对系统动态特性的正确分析。仅根据电力系统数学模型进行动态特性研究存在模型和参数不准确的问题,会给分析结果带来偏差。现代广域量测系统的建立为基于量测轨迹进行电力系统动态分析提供了条件,因此有必要研究如何根据轨迹分析系统动态特性,而轨迹分析法和轨迹灵敏度是有效的研究方法。通常轨迹灵敏度的计算都是在数学模型的基础上,对所关心的参数进行数值微分,再对线性时变系统数值积分,这种计算方法不仅计算繁杂,依赖所建立的模型和参数,受其准确性的影响,而且将轨迹和轨迹灵敏度的关系掩盖在数值计算中。因此本文提出了根据量测轨迹计算轨迹灵敏度的卷积法,仅根据量测轨迹即可计算得到轨迹灵敏度,避免了通常直接由定义计算轨迹灵敏度的方法对模型和参数的依赖,充分揭示了轨迹灵敏度与轨迹之间关系的物理本质。由于方法本身是基于量测轨迹的,从而可以避免模型和参数的误差对计算结果的影响,为基于量测轨迹计算轨迹灵敏度提供了一条新途径。轨迹分析法是基于单机能量函数进行暂态稳定评估的有效手段,能定量评价系统的暂态稳定性,给出稳定指标和不稳定指标。本文在此基础上应用轨迹灵敏度提出了稳定指标灵敏度的计算方法,并用于极限切除时间和发电机极限输出功率的求解。使在进行暂态稳定定量评估的同时,能分析稳定指标关于参数的灵敏度,同时估计极限参数,为电力系统的分析、运行和控制提供依据。电力系统装设的量测装置可以记录系统中发生的功率-频率动态过程。采用常规的电力系统元件模型和参数所得到的频率动态仿真轨迹与实测轨迹存在较大偏差。本文应用轨迹灵敏度对影响功率-频率动态过程的主要参数进行了分析,并研究了某大区互联电网的模型参数校正问题,使频率动态过程的仿真轨迹与量测轨迹充分逼近,从而获得了研究频率动态特性的有效模型和参数。为了将基于轨迹和轨迹灵敏度的电力系统动态分析研究成果用于系统运行实践,开发了相应的分析软件,能对电力系统动态特性进行有效分析。
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全文目录
中文摘要 5-6 英文摘要 6-11 第一章 引言 11-24 1.1 电力系统动态特性分析的重要性 11 1.2 电力系统暂态稳定定义及其研究方法 11-14 1.3 频率动态过程仿真存在的问题 14-16 1.4 轨迹灵敏度的研究与应用 16-20 1.4.1 轨迹灵敏度应用研究的简要回顾 17 1.4.2 轨迹灵敏度在电力系统暂态稳定分析中的应用 17-18 1.4.3 基于混杂系统模型的轨迹灵敏度计算方法 18-20 1.5 可视化技术在电力系统中的应用 20-21 1.6 本文的主要工作 21-24 第二章 基于模型的轨迹灵敏度计算方法 24-29 2.1 电力系统动态分析的数学模型 24 2.2 轨迹灵敏度的定义 24-25 2.3 轨迹灵敏度的分类 25-26 2.3.1 轨迹关于参数的灵敏度 25 2.3.2 轨迹关于初始状态的灵敏度 25-26 2.4 基于模型的轨迹灵敏度计算方法 26-27 2.4.1 连续动态系统的轨迹灵敏度 26 2.4.2 轨迹灵敏度的初值计算 26-27 2.5 计算轨迹灵敏度的数值摄动法 27 2.6 小结 27-29 第三章 基于量测轨迹计算轨迹灵敏度的卷积法 29-56 3.1 卷积法的数学基础 29 3.2 轨迹灵敏度的像空间性质 29-34 3.2.1 轨迹灵敏度像函数的性质 30 3.2.2 像空间中轨迹灵敏度与轨迹的关系 30-34 3.3 卷积法在一阶电路分析中的应用 34-39 3.4 卷积法在单机电力系统轨迹灵敏度分析中的应用 39-47 3.4.1 阶跃扰动下的单机系统的轨迹灵敏度 39-44 3.4.2 任意形式扰动下单机系统的轨迹灵敏度 44-45 3.4.3 利用阶跃扰动的响应导出脉冲扰动的响应 45-47 3.5 卷积法在多机电力系统轨迹灵敏度分析中的应用 47-55 3.5.1 发电机轨迹相对其自身参数的灵敏度 47-50 3.5.2 发电机轨迹关于其他发电机参数的灵敏度 50-55 3.6 小结 55-56 第四章 轨迹分析法中暂态稳定指标的灵敏度 56-77 4.1 基于单机能量函数的轨迹分析方法 56-57 4.1.1 惯性中心坐标系下系统模型 56-57 4.1.2 惯性中心坐标下发电机单机能量函数 57 4.1.3 基于单机能量函数的发电机稳定指标 57 4.2 基于轨迹灵敏度的发电机稳定指标灵敏度分析及应用 57-61 4.2.1 稳定指标的灵敏度计算 57-60 4.2.2 轨迹关于故障切除时间的灵敏度 60 4.2.3 轨迹关于发电机输出功率的灵敏度 60-61 4.3 稳定指标灵敏度在单机系统稳定分析中的应用 61-71 4.3.1 稳定指标关于故障切除时间灵敏度 61-67 4.3.2 两种稳定指标灵敏度计算方法的比较分析 67-68 4.3.3 稳定指标关于发电机输出功率的灵敏度 68-71 4.4 稳定指标灵敏度在多机系统稳定分析中的应用 71-76 4.4.1 稳定指标关于故障切除时间的灵敏度 71-75 4.4.2 稳定指标关于发电机输出功率的灵敏度 75-76 4.5 小结 76-77 第五章 基于量测轨迹的频率动态模型参数校正 77-88 5.1 频率动态过程实测轨迹与仿真轨迹的偏差特点 77-79 5.2 单机系统频率动态过程的轨迹灵敏度分析 79-80 5.3 复杂电力系统频率动态轨迹灵敏度数值特征量 80-82 5.4 复杂电力系统中参数摄动的影响评价研究 82-84 5.5 刻画频率动态轨迹仿真精度的特征量 84-85 5.6 模型参数的调整效果分析 85-87 5.7 小结 87-88 第六章 电力系统暂态稳定性定量评价分析系统的开发 88-98 6.1 软件的数据结构和程序流程 88-89 6.2 软件的主要界面及其功能介绍 89-96 6.2.1 基于单机能量函数的轨迹分析 90-94 6.2.2 模型和参数调整功能及轨迹灵敏度分析 94-96 6.3 分析结果的可视化 96-97 6.4 小结 97-98 第七章 结论 98-100 参考文献 100-106 致谢 106-107 附录 107-111 攻读博士学位期间发表的学术论文 111-112 攻读博士学位期间参加的科研工作 112
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 网络分析、电力系统分析
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