阻尼轉(zhuǎn)矩法在大規(guī)模電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析中應(yīng)用.pdf

1、阻尼電力系統(tǒng)低頻振蕩的機(jī)理分析和控制設(shè)計(jì)在國際上一直是一項(xiàng)長期沒有得到有效解決的,復(fù)雜的,前沿性的研究和應(yīng)用課題。經(jīng)過近三十年的理論研究和實(shí)踐,目前廣泛使用的理論方法有二種：阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法和模態(tài)分析方法?；诮?jīng)典控制理論的阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法是針對(duì)單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)提出的,它簡單易懂,物理意義清晰。在阻尼轉(zhuǎn)矩分析的理論基礎(chǔ)上而提出的設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的相位補(bǔ)償法,至今仍然是工程實(shí)踐中使用最廣泛的方法。但是,阻尼轉(zhuǎn)矩分析是建立在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)

2、動(dòng)所獲得的阻尼轉(zhuǎn)矩這一概念上的,當(dāng)將它推廣到復(fù)雜多機(jī)電力系統(tǒng)時(shí),低頻振蕩分析將涉及到系統(tǒng)中所有的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)而變得十分復(fù)雜。此時(shí)PSS相位補(bǔ)償?shù)母拍钜膊辉俪闪?使得阻尼轉(zhuǎn)矩分析在多機(jī)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用失去了意義。模態(tài)分析來源于現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間方法,是目前大規(guī)模復(fù)雜多機(jī)電力系統(tǒng)低頻振蕩分析和控制設(shè)計(jì)可以使用的唯一方法。它的理論依據(jù)是線性系統(tǒng)的振蕩模態(tài),應(yīng)而分析和控制設(shè)計(jì)都依賴于振蕩模態(tài)的計(jì)算；對(duì)電力系統(tǒng)部分物理信息的了解可以通過計(jì)

3、算參與性,可控性指標(biāo)和可觀性指標(biāo)進(jìn)行。在模態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)上,PSS的設(shè)計(jì)可以歸化為普通的控制器設(shè)計(jì)或者最優(yōu)化計(jì)算問題。模態(tài)分析方法一切通過計(jì)算解決的特點(diǎn)造成了這一方法的主要缺陷是,在很多情況下它能回答怎么樣,而不能回答為什么和怎么辦,因?yàn)樗狈ψ枘徂D(zhuǎn)矩分析所具有的清晰的物理意義。
　　 本文針對(duì)這一情況,從理論上實(shí)現(xiàn)了阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法從單機(jī)理論到多機(jī)理論的推廣,很好地回答了工程上所要求的為什么和怎么辦的問題；并且由于電力系統(tǒng)中多種

4、類型的控制器都對(duì)振蕩模式存在著影響,將阻尼轉(zhuǎn)矩理論從在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用拓展到了在勵(lì)磁控制器和高壓直流控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。本文正是從以上兩個(gè)角度入手,做了一些有意義的研究工作。首先說明了電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性問題的背景與意義,分析了小干擾穩(wěn)定性分析方法的國內(nèi)外現(xiàn)狀,揭示了本課題所研究的內(nèi)容、解決問題及實(shí)際應(yīng)用意義。然后研究了阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法(DTA)。在介紹了幾種低頻振蕩理論分析方法及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了阻

5、尼轉(zhuǎn)矩分析方法的多機(jī)理論推導(dǎo),將其與MA方法進(jìn)行了比較,得到了兩者一致性的證明,并且簡述了阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法的基本應(yīng)用領(lǐng)域,為阻尼轉(zhuǎn)矩分析理論的推廣與拓展提供了必要的理論基礎(chǔ)。隨后分別從PSS、勵(lì)磁控制器和高壓直流(HVDC)控制器三個(gè)領(lǐng)域?qū)π「蓴_穩(wěn)定性阻尼轉(zhuǎn)矩分析理論進(jìn)行了拓展,并且用3機(jī)9節(jié)點(diǎn)計(jì)算示例驗(yàn)證了所推廣的多機(jī)理論推導(dǎo)的正確性。最后將PSS、勵(lì)磁控制器和高壓直流(HVDC)控制器的小干擾穩(wěn)定性阻尼轉(zhuǎn)矩分析理論在大規(guī)模電力系統(tǒng)中