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大规模互联电力系统动态等值方法研究

作　者: 杨靖萍
导　师: 徐政
学　校: 浙江大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: PSS/E 动态等值原型系统等值系统内部系统外部系统同调同调等值同调识别聚合同步相量测量单元(PMU) 动态特性降阶简化粒子群算法(PSO) 估计等值参数辨识
分类号: TM744
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

我国电网正处于高速发展时期，随着特高压输电工程的展开，不远的将来将形成全国性的大规模特高压互联电网。随之会出现一系列的重大技术问题，如稳定性、动态安全评估和协调控制等问题。直接对如此大规模的电网进行详细分析是很难进行的，因此本文利用电力系统仿真软件PSS／E，重点研究了在新环境下大规模互联电力系统的动态等值方法。主要内容包括：(1)基于电力系统仿真软件PSS／E研究了电力系统同调动态等值原理，其中同调机聚合采用了保留发电机方程系数矩阵结构不变的时域聚合方法。该方法不同于传统的在频域中拟合传递函数的聚合方法，它是在时域中直接求取等值机参数，不需要迭代优化。利用PSS／E中的IPLAN语言编制了程序，程序可以直接在PSS／E中使用。并将该方法应用于实际大电网—华东电网，对华东电网进行动态等值简化。通过对华东电网的原型系统和等值系统的动态仿真分析和比较，结果表明建立的动态等值系统能够很好地反映原型系统的动态特性。(2)提出了一种基于物理等效的适用于电力系统电磁暂态仿真的动态等值方法，该方法根据等值后主网架母线短路容量保持不变的原理对系统进行动态等值。利用该方法对实际电网—江苏电网进行动态等值简化，通过对原型系统和等值系统的动态仿真分析比较，表明等值效果良好，能够满足工程分析要求。利用等值系统分析了江苏电网中交流系统故障或直流系统系统故障时系统的稳定性，由仿真得到的动态响应特性曲线表明无论是交流系统故障或直流系统故障，江苏电网都能保持稳定。(3)提出了一种新的基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(PMU)的动态等值方法，该方法根据同步相量测量单元测得的同步动态数据来等值简化外部系统，等值系统的参数利用参数辨识技术得到。该方法的优点1)PMU能够进行相量测量，量测数据同步且精度高，保证了量测量的准确性和可靠性。2)不需要外部系统的拓扑结构、参数及运行状态等详细信息。通过原型系统和等值系统仿真分析和模态分析比较，表明等值系统能够较好地再现原型系统的主要动态性能。(4)提出了一种改进的含变异算子的两粒子群(PSO)优化辨识算法来估计等值系统参数。该算法构造了两个独立的粒子群，通过对各粒子群分别设置不同的速度上限，来使两个粒子群以不同的步长在搜索空间中并行寻优。为充分利用两个粒子群的最优信息，在各粒子群的进化过程中引入另一粒子群的全局最优值，从而实现两粒子群间的信息交互和共享。并在此基础上设计了一个特殊的变异算子来保证寻优过程中种群的多样性。该算法具有跳出局部极值的能力，提高粒子的搜索优化效率。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-33
  1.1 引言  11-12
  1.2 动态等值  12-19
    1.2.1 动态等值问题  12-13
    1.2.2 动态等值的应用  13-14
    1.2.3 动态等值的方法及研究现状  14-19
  1.3 基于GPS的同步相量测量技术在动态等值中的应用前景  19-21
    1.3.1 基于GPS的同步相量测量技术  19-20
    1.3.2 基于GPS的同步相量测量技术在电力系统中的应用  20-21
  1.4 系统辨识  21-25
    1.4.1 系统辨识基本概念  22-23
    1.4.2 系统辨识在电力系统中的应用  23-25
  1.5 本文的主要工作  25-26
  参考文献  26-33
第二章发电机与负荷的数学模型  33-47
  2.1 引言  33-34
  2.2 同步电机的动态数学模型  34-40
    2.2.1 同步电机基本方程  34-38
    2.2.2 同步电机的简化数学模型  38-40
  2.3 负荷的数学模型  40-45
    2.3.1 负荷静态模型  40-41
    2.3.2 负荷的动态数学模型  41-45
  2.4 本章小结  45
  参考文献  45-47
第三章基于PSS/E的电力系统同调动态等值  47-67
  3.1 引言  47
  3.2 同调动态等值  47-60
    3.2.1 同调机群识别  48-50
    3.2.2 同调母线聚合  50-52
    3.2.3 网络化简  52-54
    3.2.4 同调发电机动态聚合  54-60
  3.3 算例分析  60-64
  3.4 本章小结  64-65
  参考文献  65-67
第四章一种适用于电磁暂态仿真的动态等值方法  67-87
  4.1 引言  67
  4.2 适用于电磁暂态仿真的动态等值方法  67-69
    4.2.1 等值原理  67-68
    4.2.2 等值步骤  68-69
  4.3 算例验证  69-72
  4.4 电磁暂态仿真时龙政直流所采用的控制器模型  72-77
    4.4.1 直流系统主控制模型  72-74
    4.4.2 整流侧极控制器数学模型  74-75
    4.4.3 逆变侧极控制器数学模型  75-77
    4.4.4 直流系统阀控制模型  77
  4.5 江苏电网稳定性分析  77-86
    4.5.1 交流系统故障时系统响应  77-82
    4.5.2 直流系统故障时系统响应  82-86
  4.6 本章小结  86
  参考文献  86-87
第五章基于同步相量测量单元的电力系统动态等值  87-103
  5.1 引言  87-88
  5.2 基于同步相量测量单元的动态等值  88-90
    5.2.1 等值原理  88-89
    5.2.2 动态等值模型  89-90
  5.3 模型参数辨识  90-94
    5.3.1 基本粒子群算法  91-93
    5.3.2 含变异算子的两粒子群算法  93-94
  5.4 算例验证  94-100
  5.5 本章小结  100-101
  参考文献  101-103
第六章总结与展望  103-105
  6.1 全文总结  103-104
  6.2 研究工作展望  104-105
致谢  105-106
攻读博士学位期间完成的学术论文  106

大规模互联电力系统动态等值方法研究

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