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计及不确定性的电力系统时域仿真

作　者: 郑志杰
导　师: 王守相
学　校: 天津大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 时域仿真泰勒级数法不确定性蒙特卡罗仿真区间算法区间泰勒模型算法
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

电力系统时域仿真是电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可或缺的工具。由于模型参数的近似处理以及在测量、转换和传输等环节误差的存在,电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性;由于数字计算机的有限精度,时域仿真计算过程还存在舍入误差积累等问题。长期以来,电力系统时域仿真基本上是采用确定性的方法进行的,故产生的分析结果可能是不可靠的。因此,在电力系统时域仿真计算中对不确定性因素进行有效考虑,对电力系统的稳定运行有重要的意义。本文主要针对电力系统时域仿真中存在的不确定性问题,在泰勒级数积分法基础上,分别提出和实现了考虑不确定性的电力系统时域仿真的蒙特卡罗方法、区间算法和区间泰勒模型算法,并用相应的算例进行了验证。蒙特卡罗法是研究不确定性电力系统时域仿真的有效方法,它可以较精确分析发电机的原动机输入机械功率、发电机的转子惯性常数以及仿真计算的初值等参数的不确定性对仿真结果的影响,但计算负担较重。区间算法是可靠计算的重要工具。本文采用区间数来描述模型参数的不确定性,将系统微分方程的变量取为区间变量,从而提出了一种可以处理不确定性的电力系统时域仿真的区间算法。该算法只需一次仿真,就几乎可以严格分析任何形式不确定性对仿真的影响,相比于蒙特卡罗法具有时间节省的优点。区间泰勒模型算法是在普通区间算法基础上引入符号计算的思想形成的,它可以在一定程度上记录变量之间的相关性,从而削减普通区间算法由于过估计产生的保守性问题。本文提出了一种电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法,该算法克服了普通区间算法的结果过于保守的缺点,可以得到与蒙特卡罗法相当接近的结果,计算量却比蒙特卡罗法要小得多。对WSCC 3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统的算例分析结果验证了方法的有效性和应用价值。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-13
  1.1 电力系统计算中的不确定性  6-9
    1.1.1 数据的不确定性  6-7
    1.1.2 计算机数值计算中的不确定性  7-9
  1.2 考虑不确定性的电力系统时域仿真的研究意义  9-10
  1.3 考虑不确定性的电力系统时域仿真的研究现状  10-11
  1.4 论文主要内容介绍  11-13
第二章泰勒级数法时域仿真计算  13-22
  2.1 暂态稳定分析概述  13-14
  2.2 泰勒级数法的主要思想  14-15
  2.3 经典模型下暂态稳定计算  15-20
    2.3.1 惯性中心参考系下发电机转子运动方程  15-16
    2.3.2 泰勒级数法的应用  16-19
    2.3.3 算法的实现  19-20
  2.4 小结  20-22
第三章计及不确定性的电力系统时域仿真的蒙特卡罗法  22-33
  3.1 蒙特卡罗法概述  22-24
    3.1.1 蒙特卡罗法基本原理  22-23
    3.1.2 随机数与伪随机数  23-24
  3.2 算例分析  24-32
    3.2.1 WSCC 三机算例  24-28
    3.2.2 新英格兰十机算例  28-32
  3.3 小结  32-33
第四章计及不确定性的电力系统时域仿真的区间算法  33-47
  4.1 区间算法概述  33-40
    4.1.1 引言  33-34
    4.1.2 区间及相关定义  34-36
    4.1.3 区间基本运算和函数及相关性质  36-39
    4.1.4 区间线性方程组的解法  39-40
  4.2 算例分析  40-45
  4.3 小结  45-47
第五章计及不确定性的电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法  47-58
  5.1 区间泰勒模型概论  47-52
    5.1.1 引言  47
    5.1.2 区间泰勒模型的定义和性质  47-48
    5.1.3 区间泰勒模型的四则运算和函数  48-51
    5.1.4 区间泰勒模型应用举例  51-52
  5.2 算例分析  52-57
  5.3 小结  57-58
第六章结论及展望  58-60
  6.1 结论  58-59
  6.2 未来工作展望  59-60
参考文献  60-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

计及不确定性的电力系统时域仿真

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