基于迭代無窮小生成元離散化的時(shí)滯特征值分析方法研究.pdf

1、通信技術(shù)對電力系統(tǒng)控制的影響日益增大。對于大規(guī)?；ヂ?lián)系統(tǒng)而言，基于同步相量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)的廣域量測系統(tǒng)(Wide-AreaMeasurement System，WAMS)能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)距離采集動(dòng)態(tài)參數(shù)，為電力系統(tǒng)搭建了新的信息平臺，給出了新的實(shí)現(xiàn)手段。此外，小規(guī)模的微電網(wǎng)的運(yùn)行與控制也依賴于一個(gè)可靠的信息系統(tǒng)。然而，信息在Wifi、Zigbee等公用、低成本的無線通信系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信中的傳輸必

2、然引入幾十到幾百毫秒的時(shí)滯，電力系統(tǒng)因此成為時(shí)滯信息物理融合的電力系統(tǒng)(delayed cyber-physical power system，DCPPS)。時(shí)滯會使電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)蛊涫Х€(wěn)。因此，需要對DCPPS進(jìn)行小干擾穩(wěn)定性分析。
　　面向DCPPS，本文開展了對基于迭代無窮小生成元離散化(Iterative Infinitesimal Generator Discretization，IIGD)的時(shí)滯

3、特征值分析方法及其在微電網(wǎng)中應(yīng)用的研究，同時(shí)，對時(shí)滯依賴穩(wěn)定性判據(jù)、Padé近似和基于IIGD的特征值分析方法從理論和數(shù)值仿真兩方面進(jìn)行了對比分析。主要的研究工作和成果如下:
　　(1)分析了DCPPS的物理特性，構(gòu)建了其小干擾模型。提出了基于IIGD的大規(guī)模DCPPS關(guān)鍵特征值計(jì)算方法。首先，將無窮小生成元離散化近似矩陣的主要塊行轉(zhuǎn)換為拉格朗日常數(shù)向量和系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的Kronecker積之和的形式，以利用其稀疏性。然后，利用位移

4、逆變換技術(shù)將要求的特征值變換為主特征值。其次，利用降維誘導(dǎo)算法(Induced Dimension Reduction Method，IDR(s))迭代實(shí)現(xiàn)稀疏特征值計(jì)算中的矩陣逆-向量乘積。再次，利用牛頓校驗(yàn)求得精確特征值。最終，該方法的有效性在四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)和實(shí)際山東電網(wǎng)上進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(2)利用IIGD方法分析了考慮時(shí)滯影響的微電網(wǎng)的小干擾穩(wěn)定性。首先，搭建了兩個(gè)微電網(wǎng)，其中一個(gè)包含同步發(fā)電機(jī)與基于逆變器的分布式電源(D

5、istributed Generator, DG)，另外一個(gè)僅含有基于逆變器的電源。采用了一種改進(jìn)的下垂控制策略，該控制策略對逆變器輸出的功率進(jìn)行重新分配，在功率信息傳輸時(shí)引入了時(shí)滯。然后，構(gòu)建了兩個(gè)微網(wǎng)完整的數(shù)學(xué)模型。其次，使用基于IIGD的特征值計(jì)算方法分別求解了兩個(gè)系統(tǒng)在孤島狀態(tài)下的特征值，驗(yàn)證了IIGD方法在分析微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性時(shí)的有效性和精確性，對比了兩個(gè)系統(tǒng)的特征值分布。最終，研究了控制策略參數(shù)和時(shí)滯對DCPPS小干擾穩(wěn)定