電力系統(tǒng)時變穩(wěn)定性分析及安全預(yù)警研究.pdf

1、大擾動下時變電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析本質(zhì)上屬于非線性動力學(xué)穩(wěn)定性的研究范疇。傳統(tǒng)方法常使用數(shù)值積分并根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，并不能給出量化的穩(wěn)定性指標(biāo);能量函數(shù)法通過構(gòu)造標(biāo)量函數(shù)直接判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，但具有一定的保守性。因此，迫切需要提出新型的Lyapunov函數(shù)構(gòu)造方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行臨界切除時間計算和穩(wěn)定裕度估計，以實(shí)現(xiàn)時變穩(wěn)定性分析和安全預(yù)警。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對能量函數(shù)難以構(gòu)造的問題，提出了一種基于LaSall

2、e不變原理的時變電力系統(tǒng)Lyapunov函數(shù)簇構(gòu)造方法。首先，構(gòu)造多機(jī)電力系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，并描繪出模型非線性部分的合理邊界;然后，基于非線性邊界和LaSalle不變原理，將電力系統(tǒng)Lyapunov函數(shù)的構(gòu)造問題轉(zhuǎn)化為一組線性矩陣不等式的可行解問題，由此構(gòu)造一系列Lyapunov函數(shù)，并將其定義為Lyapunov函數(shù)簇。與傳統(tǒng)構(gòu)造方法相比，本方法簡單有效，具有良好的可擴(kuò)展性。⑵針對現(xiàn)有極限切除時間耗時較長的問題，提出一種基于Lyap

3、unov函數(shù)簇的臨界切除時間估計方法。首先建立計及發(fā)電機(jī)和負(fù)荷動態(tài)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持模型，并通過時變函數(shù)刻畫出系統(tǒng)模型非線性部分的邊界;在此基礎(chǔ)上，構(gòu)造了故障電力系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù);進(jìn)一步，確定該函數(shù)導(dǎo)數(shù)在故障期間的可變上界，量化了故障過程的能量累積與故障電力系統(tǒng)所能承受的臨界切除時間的關(guān)系，從而將臨界切除時間的計算轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式約束下的凸優(yōu)化問題;最后，給出了臨界切除時間的顯式計算方法。仿真結(jié)果表明，本方法不依賴故障

4、軌跡，提高了計算效率。⑶針對暫態(tài)穩(wěn)定裕度難以在線動態(tài)評估的難題，提出一種Lyapunov函數(shù)優(yōu)選及暫態(tài)穩(wěn)定裕度評估方案，首先，針對電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保持模型，提出了適于暫態(tài)穩(wěn)定分析的Lyapunov函數(shù)簇;在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了三種不同形式的簡化Lyapunov函數(shù)，并給出了三類函數(shù)的綜合特性及穩(wěn)定邊界;然后，考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)狀態(tài)，基于前述Lyapunov函數(shù)定義了綜合穩(wěn)定指標(biāo)能量邊界因子，用于故障嚴(yán)重程度在線排序和控制策略優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安