電力系統(tǒng)低頻振蕩非線性模態(tài)分析方法及分析軟件開發(fā).pdf

1、我國電力工業(yè)正處于高速發(fā)展時期，電網的規(guī)模日漸龐大，“重負荷、弱聯系、快速勵磁、低阻尼”的情況日趨明顯。這使得當今的電力系統(tǒng)成了一個極其復雜的強非線性系統(tǒng)，它時常表現出如狀態(tài)變量和模式交互作用等非線性現象。而這些非線性作用已成為影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。 傳統(tǒng)的線性化分析方法，即使是全模型數值仿真，都很難計及系統(tǒng)內部非線性動態(tài)結構信息，并揭示這些非線性奇異現象的實質。目前，研究這類非線性的理論依據主要有正規(guī)形理論和模態(tài)級數法。前

2、者的2階解析解對電力系統(tǒng)2階非線性特性的分析和應用已經相當成熟，而后者相對較少?；谀B(tài)級數法的3階解析解因其表達式十分復雜而不利于編程實現。可見，對電力系統(tǒng)更高階非線性特性的分析和應用仍處于亟待研究的階段。如何方便、可靠地對這些非線性特性進行分析，已日益成為電力領域學者的一項重要工作。 本文從電力系統(tǒng)小信號分析的算法和軟件兩個方面進行了研究： 1．高階模態(tài)分析方法的研究。 本文基于正規(guī)形理論推導了形式更加簡潔的

3、電力系統(tǒng)3階解析解表達式，并定義了模態(tài)交互作用指標，如3階非線性參與因子、非線性度指標和非線性相互作用指標等。通過3個系統(tǒng)的仿真，驗證了該3階解析解的有效性。并導出了基于該3階解析解的振蕩分析表達式，進行了振蕩機理仿真分析。同時，應用正規(guī)形理論的2、3階解析解分析3機9母線系統(tǒng)的非線性相互作用。結果表明，非線性相互作用極其復雜，模態(tài)的高階交互作用具有多樣性，在電力系統(tǒng)模態(tài)分析中考慮2階以上的更高階項的影響是非常必要的。 2．電力

4、系統(tǒng)高階模態(tài)分析程序的開發(fā)。 目前國內外廣泛使用的電力仿真軟件無一例外的只提供了小信號穩(wěn)定分析(又稱小干擾穩(wěn)定分析)功能，這一功能只能進行線性模態(tài)分析，不具備2階及以上的高階模態(tài)分析功能。針對此空白，本文使用Matlab(R)編寫電力系統(tǒng)高階分析程序和操作界面，同時集成正規(guī)形理論和模態(tài)級數法。針對求取系統(tǒng)狀態(tài)方程的高階偏導數矩陣的關鍵和難點，采用了數值微分法來解決。針對高階偏導數矩陣維數高、稀疏性大的特點，采用現有的稀疏技術保證