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随机噪声扰动下电力系统非线性动力学行为研究

作 者: 覃英华
导 师: 罗晓曙
学 校: 广西师范大学
专 业: 电路与系统
关键词: 电力系统 随机噪声 随机相位 随机参数Melnikov方法 Lyapunov指数
分类号: TM712
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 152次
引 用: 2次
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内容摘要


由于电力系统的运行直接关系到国民经济和人们的生活,其稳定性、可靠性受到人们广泛的关注,研究电力系统的非线性动力学行为成为近20年来的热点课题。现有的工作均未考虑噪声扰动对电力系统非线性动力学行为的影响。然而,现实中电力系统受到随机噪声干扰是不可避免的。因此,考虑噪声扰动对电力系统动力学特性的影响更为本质和真实.另一方面,噪声普遍存在于自然界和工程系统中,研究噪声对系统性质的影响具有实际意义并有助于理论结果的工程应用。本文对随机噪声扰动下电力系统非线性动力学行为深入研究,并取得一些对电力系统稳定运行具有理论意义和实用价值的成果。全文主要完成了以下工作:(1)对电力系统非线性动力学的研究现状、噪声扰动下随机非线性动力学研究进展进行了比较系统的阐述;介绍了几种具有代表性的非线性系统随机分岔、随机混沌的研究方法,如解析分析法中的Melnikov方法、数值方法中的功率谱,Lyapunov指数和安全盆等方法,最后提出了本文研究的目的和意义。(2)首先利用Melnikov解析分析方法研究不含噪声情况下简单互联电力系统动力学行为,然后研究有界噪声作用下电力系统的随机混沌响应。研究发现有界噪声使电力系统更易于产生混沌运动,最后数值模拟方法证明了解析分析结论的正确性。(3)研究随机参数对单机无穷大母线电力系统动力学行为的影响。首先利用随机Melnikov方法研究在均值及均方意义下电力系统可能出现Smale马蹄混沌的临界条件,给出了在均方意义上出现简单零点的必要条件,推导了系统存在混沌的必要条件。最后利用Lyapunov指数谱、功率谱、安全盆等数值模拟方法证明了解析分析的正确性。(4)研究随机相位(即噪声扰动相位)对单机无穷大母线电力系统动力学行为的影响,我们的数值仿真研究发现,随着相位扰动强度的增大,原来稳定的系统进入混沌运动,进一步增强相位扰动强度会使混沌振荡变的更强烈。最后通过一个类似单摆的非自治系统阐述随机相位诱导电力系统产生混沌的可能的物理机制:即电力系统在稳定和不稳定点附近发生持续交替共振,就出现了我们所看到的混沌现象。(5)研究电力系统、电力网络在噪声作用下的非线性动力学行为,发现稳定运行的确定性电力系统、电力网络在噪声作用下转化为混沌振荡运动,最后甚至引发电压崩溃。研究结果不仅对非线性随机电力系统的动力学行为研究具有重要的理论探索价值,而且对复杂电力网络的稳定运行可望提供有价值的参考和新见解.

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 引言  8
  1.2 电力系统非线性动力学的研究现状  8-9
  1.3 噪声扰动下随机非线性动力学研究进展  9-10
  1.4 非线性系统随机动力学的研究方法  10-15
    1.4.1 解析方法  10-12
    1.4.2 数值方法  12-15
  1.5 本课题研究的目的和意义  15
  1.6 本文研究内容及结构安排  15-16
  参考文献  16-19
第二章 有界噪声诱导简单互联电力系统混沌运动  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 含有有界噪声互联电力系统模型  19-20
  2.3 确定性电力系统混沌运动分析  20-22
  2.4 随机电力系统混沌运动分析  22-23
  2.5 数值模拟  23-25
  2.6 本章小结  25
  参考文献  25-26
第三章 随机参数激励下单机无穷大母线电力系统动力学分析  26-34
  3.1 引言  26
  3.2 含有随机参数激励单机无穷大母线电力系统数学模型  26-28
  3.3 Melnikov 条件以及随机参数诱导混沌  28-30
  3.4 数值模拟  30-32
  3.5 本章小结  32
  参考文献  32-34
第四章 随机相位作用下电力系统动力学分析  34-41
  4.1 引言  34
  4.2 含有随机相位单机无穷大母线电力系统数学模型  34-35
  4.3 随机相位诱导电力系统混沌的数值仿真  35-37
  4.4 随机相位诱导电力系统混沌可能的物理机制  37-39
  4.5 本章小结  39
  参考文献  39-41
第五章 随机噪声作用下电力系统、电力网络响应分析  41-48
  5.1 引言  41
  5.2 电力系统数学模型  41-42
  5.3 噪声诱导电力系统混沌振荡及其机制  42-44
  5.4 噪声诱导复杂电力网络崩溃  44-46
  5.5 本章小结  46
  参考文献  46-48
本文结论  48-49
攻读硕士学位期间已发表和待发表的论文  49-50
致谢  50-51

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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 > 电力系统稳定
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