《基于广域信息的互联电力系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于广域信息的互联电力系统（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于广域信息的互联电力系统鲁棒励磁控制理论和方法研究Research of excitation control in interconnected power system based on wide-area information Graduate Student: Sun WanshengAcademic Adviser: Prof. Chen YunpingSchool of Electrical Engineering, Wuhan UniversityWuhan, China郑 重 声 明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学
2、术规范和侵权行为，本人愿意承担由此而引起的法律后果和法律责任，特此郑重声明。 学位论文作者： 年 月 日武汉大学硕士学位论文 摘要摘 要低频振荡是互联电力系统固有的现象，随着系统互联程度和复杂程度的不断增加，这种情况更易发生，其振荡的稳定性是保障系统安全运行的先决条件，因此得到极大的关注。本文根据电力系统发展的特点，提出了针对低频振荡问题的分析方法和控制策略，对抑制互联系统低频振荡、提高系统的稳定运行水平，具有一定的参考价值。 论文首先论述了低频振荡的基本概念，概述了现代电力系统控制技术和励磁控制技术的研究现状和发展趋势。接着介绍了系统低频振荡分析控制所需用到的数学模型，其中包括主要设备模型和
3、系统线性化模型。在上述模型的基础上，结合系统的小干扰稳定性基本理论，本文设计了互联系统的潮流分析和小干扰稳定分析程序，考虑到合理选择电力系统稳定器（PSS）安装地点对于振荡抑制的关键作用，提出了用于确定多机系统中PSS最佳安装地点的PSS作用敏感度法。针对传统的基于单机无穷大系统设计的电力系统稳定器的不足和现代电力系统的控制目标，基于系统控制理论分析方法和线性矩阵不等式方法，本文设计了一个基于广域信息的鲁棒稳定控制器，使得系统具有更强的鲁棒性。最后，以两区域四机系统为例进行仿真验证，分析结果表明，本文提出的分析方法和控制策略对于系统运行方式的变化具有较强的鲁棒性，抑制振荡效果也更好。 关键词：
4、低频振荡， 电力系统稳定器， PSS作用敏感度法（SPE），鲁棒控制， 线性矩阵不等式（LMI） Abstract Low frequency oscillation is common in power system, especially in modern interconnected network. As it plays an important part on system security and stability, researchers in and abroad have been paying great attention. Here the paper intro
5、duces a new method for analysis and control, it is helpful for improvement of system stability. Firstly, here gives the basic definition of low frequency oscillation, summarize the development of power system control as well as excitation control. The model of power system units and the lineartion e
6、xpression is also discussed. With the theory of small-disturbance stability, analysis program of power flow and small-disturbance stability is developed. As the selection of installation of power system stabilizers is playing an important role in oscillation control, the sensitivity of PSS effect is
7、 used to confirm the best destination. According to the disadvantage of PSS based on single-machine infinite-bus system, on the basis of system control and linear matrix inequality, a robust PSS based on wide-area information is designed concerning the control objective of modern power system. It ma
8、kes the system robust. Finally, it is tested through simulation in four-machine system, the results shows the effectiveness of the robust control, it has a satisfying performance both for various operating mode and fault mode.Key Words: Low frequency oscillation, power system stabilizer (PSS),the se
9、nsitivity of PSS effect(SPE), robust control,linear matrix inequality(LMI) I 武汉大学硕士学位论文 目录目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 电力系统低频振荡问题概述11.2 选题的目的和意义11.3 国内外的研究现状和发展趋势21.3.1 电力系统控制技术研究现状和发展21.3.2 低频振荡控制技术发展31.4 本文的研究内容52 低频振荡分析数学模型2062.1概述62.2 电力系统主要设备模型62.2 .1 同步发电机数学模型62.2.2 励磁系统及其附加控制的数学模型72.2.3 负荷
10、和网络元件的数学模型92.3 电力系统线性化模型102.3.1 单机无穷大系统线性化模型102.3.2 多机系统线性化模型113 小干扰稳定问题的基本理论和分析方法133.1 小干扰稳定分析方法133.1.1 各种分析方法的综述133.1.2 特征值分析法及其基本理论153.2 实际系统小干扰稳定分析设计183.2.1 潮流程序设计46193.2.2 状态方程设计和小干扰稳定计算204 电力系统励磁控制策略的设计224.1 励磁控制方法概述224.1.1 PSS的最初发展阶段224.1.2 PSS控制技术的发展224.2 PSS的最佳安装地点的选择234.2.1 选址的重要性234.2.2 选
11、址方法概述244.3 鲁棒控制器设计254.3.1 鲁棒控制理论概述254.3.2实际系统控制器设计265 实验仿真结果285.1 系统特征值分析和最佳安装地点分析285.1.1 运行方式（一）的频域分析285.1.2 运行方式（二）的频域分析315.1.3 运行方式（三）的频域分析325.2 控制器作用下的Simulink仿真结果335.2.1 运行方式（一）的时域分析335.2.2 运行方式（二）的时域分析375.2.3 运行方式（三）的时域分析406 结论与展望446.1 结论446.2 展望44参考文献46致 谢49附 录50附录1：全系统线性化状态系数矩阵：50附录2：PSS作用敏感
12、度（SPE）的基本原理：53附录3：两区域四机系统的单线图和数据54作者攻读硕士学位期间发表的论文55III 武汉大学硕士学位论文 1 绪论1 绪论1.1 电力系统低频振荡问题概述电力系统中发电机经输电线并列运行时，在扰动下会发生发电机转子间的相对摇摆，当阻尼不足时引起持续振荡。此时，输电线路上功率也发生相应振荡，由于振荡频率较低，一般为0.2-2.5Hz,故称为低频振荡1。近年来，随着互联电力系统的不断壮大以及高顶值快速励磁系统等控制设备的投入，低频振荡问题日益突出，它不仅限制了系统的传输容量，并严重威胁电力系统的安全运行。低频振荡按其所涉及的范围及其频率划分大致可以分为两类2：一类为区间振
13、荡模式，它是系统的一部分机群相对于另一部分机群的振荡，其频率范围为0.20.7Hz，这种振荡的危害性较大，一经发生会通过联络线向全系统传播；另一类为局部振荡模式，它是电气距离很近的几个发电机与系统内的其余发电机之间的振荡（可以是厂内或地区型的），其频率范围为0.72.5Hz。低频振荡的起因主要可以从三方面加以描述3：由于系统调节器的作用，基于线性系统理论，可知系统的特征根发生变化，产生了附加的负阻尼，抵消了系统的固有正阻尼，从而导致了增幅振荡；系统的输入或者扰动信号与系统的自然频率存在某种特定的关系时，会诱发谐振，当其处于低频区域时表现为低频振荡；由于系统的非线性特性的影响，使得系统在某些运行范围内稳定结构发生变化，引发低频振荡。它不仅限制了系统的传输功率，甚至导致系统解列或失稳，因此它是大型电力系统互联引起的影响系统稳定的最重要的问题之一。目前抑制低频振荡方面主要有两方面的对策1：一次系统方面（即输电侧）：包括增强网架，减少重负荷输电线路；采用串联电容补偿；采用直流输电方案；装设静止无功补偿器（SVS）等；二次系统方面（即发电侧）：主要是采用电力系统稳定器（PSS）等附加励磁控制方案。1.2 选题的目的和意义随着电力系统的不断发展，我国绝
