基于分岔理論和時(shí)域軌跡的電壓穩(wěn)定性研究.pdf

1、近年來，國內(nèi)外先后發(fā)生多起因電壓失穩(wěn)乃至崩潰造成的大規(guī)模停電事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電壓穩(wěn)定問題受到電工學(xué)界和工程界的重視，成為被關(guān)注的焦點(diǎn)，期間出現(xiàn)了很多的研究方法。
　　電壓穩(wěn)定是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要問題之一，研究和分析的目的不僅是為了理清系統(tǒng)的穩(wěn)定機(jī)理，重要的是為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供條件。基于分岔理論和軌跡，本文主要研究了電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問題，應(yīng)用分岔理論研究了分岔點(diǎn)的探測(cè)方法和極限誘導(dǎo)分岔

2、問題;基于時(shí)域軌跡分析了電壓穩(wěn)定，并提出了電壓失穩(wěn)的判據(jù);最后研究了無功補(bǔ)償和優(yōu)化及SVC的控制方法。論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)電力系統(tǒng)是典型的非線性系統(tǒng)，分岔理論是揭示非線性特性的理想工具，其中Hopf分岔是其中的主要分岔類型之一。在分析Hopf分岔特性的基礎(chǔ)上，提出了一種新的Hopf分岔點(diǎn)的探測(cè)方法。該方法是一種間接探測(cè)Hopf分岔點(diǎn)的方法，給出了探測(cè)Hopf分岔的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它有別于傳統(tǒng)的直接求解法。該方法計(jì)算量更少，

3、經(jīng)仿真驗(yàn)算表明能滿足工程精度要求。
　　(2)針對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的由于變量限制導(dǎo)致的電壓失穩(wěn)現(xiàn)象，在簡(jiǎn)要論述分岔概念的基礎(chǔ)上，利用分岔理論研究了影響電壓穩(wěn)定的極限誘導(dǎo)分岔的理論分析方法;分析了發(fā)電機(jī)無功容量限制和STATCOM的容量限制對(duì)電壓穩(wěn)定影響;推導(dǎo)了系統(tǒng)出現(xiàn)極限誘導(dǎo)分岔的必要條件;提出了若變量達(dá)到輸出極限引起極限誘導(dǎo)分岔時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與否的判據(jù)，并用數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)證明了其正確性;此判據(jù)只需計(jì)算G-函數(shù)迭代矩陣的譜半徑，避免

4、雅克比矩陣特征值等運(yùn)算，與傳統(tǒng)計(jì)算雅克比矩陣特征值方法相比，具有原理清晰，計(jì)算量小的特點(diǎn)。
　　(3)從理論上分析了應(yīng)用分岔理論和軌跡方法研究電壓穩(wěn)定的不同之處和各自不同的適用特點(diǎn)。應(yīng)用數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)了不同靜態(tài)負(fù)荷類型對(duì)電壓穩(wěn)定的不同影響，分析了P-V曲線“鼻點(diǎn)”處的電壓值和鞍結(jié)分岔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值之間的差異;基于分岔理論研究了具有動(dòng)態(tài)負(fù)荷的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，驗(yàn)證了負(fù)荷的穩(wěn)定性并不完全等價(jià)于電壓穩(wěn)定。探討了基于軌跡分析電壓穩(wěn)定的可行

5、性及難點(diǎn)所在，并討論了有別于傳統(tǒng)平衡點(diǎn)特征值的軌跡特征值分析電壓穩(wěn)定的適應(yīng)性。以上分析內(nèi)容應(yīng)用算例進(jìn)行了數(shù)值仿真，使其正確性得以驗(yàn)證。
　　(4)研究了基于軌跡特征值分析電壓穩(wěn)定的方法。應(yīng)用數(shù)學(xué)變換和等價(jià)簡(jiǎn)化方法，推導(dǎo)了適應(yīng)于軌跡特征值分析的電壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程，對(duì)該動(dòng)態(tài)方程求解軌跡特征值的方法分析電壓穩(wěn)定性。同時(shí)對(duì)該分析方法的魯棒性進(jìn)行了數(shù)學(xué)證明;軌跡特征值分析方法有別于傳統(tǒng)平衡點(diǎn)特征值方法，它能應(yīng)用于大、小擾動(dòng)的電壓穩(wěn)定性分析。在

6、綜合分析P-V曲線和V-Q曲線特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)學(xué)理論證明了該兩類曲線所對(duì)應(yīng)電壓極限值之間的關(guān)系，解釋了電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的機(jī)理?；谲壽E提出了電壓失穩(wěn)判據(jù)，該判據(jù)原理清晰、簡(jiǎn)單，只需觀測(cè)母線電流、功率的動(dòng)態(tài)變化，無需人為設(shè)定電壓門檻值。
　　(5)探討了無功優(yōu)化、補(bǔ)償及控制問題。討論了無功優(yōu)化中多種算法的特點(diǎn)，提出了無功優(yōu)化的多目標(biāo)模型，該模型在優(yōu)化過程中所建立的目標(biāo)函數(shù)不僅考慮有功損耗最小目標(biāo)還考慮了電壓偏離最小的目標(biāo)。定義和