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地方电网低频振荡抑制的方案研究

作　者: 郑禄
导　师: 吕厚余
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 低频振荡 电力系统稳定器（PSS） 灵活交流输电技术（FACTS） 统一潮流控制器（UPFC） 线性最优控制
分类号: TM752
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 274次
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内容摘要


本文对电力系统中常见的低频振荡现象进行了相关的理论分析，并针对控制方式提出了几种抑制低频振荡的方法，通过对这几种方法的优缺点的比较，最终提出了统一潮流控制器（unified power flow controller-简称UPFC）的状态反馈线性最优控制器的设计方法。首先简要描述了电力系统低频振荡现象，分析了与电力系统低频振荡有关的理论基础。从而得出，电力系统低频振荡是由于系统正阻尼不足甚至产生负阻尼而引起的，可以将其归类为动态稳定问题。在介绍了励磁方式的分类及发展之后，提出了附加励磁控制设计的原则和方法；基于电力电子技术发展起来的灵活交流输电技术近年来引起了学术界的广泛关注，为抑制低频振荡提供了新的有效手段。其中UPFC更是研究的热点。本文先采用传统的PID控制原理，基于UPFC静态模型及其控制量设计了UPFC的PI控制器。通过分析比较电力系统稳定器（power system stabilizer-简称PSS）、PID及线性最优控制的优缺点及使用范围，从而应用现代控制理论中的最优线性控制理论，基于UPFC的动态模型，构造了UPFC的状态反馈线性最优控制器，有效地抑制了系统的低频振荡，提高了电力系统的动态稳定性。最后，考虑到工程实践的需要，提出了更加符合工程实际的次最优控制理论。结合三峡水利电力公司电网的具体情况采用了PSS来抑制系统的低频振荡，经实践证明效果显著。

全文目录


中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 绪论  9-17
  1．1 引言  9
  1．2 电力系统低频振荡的定义、产生及危害  9-10
  1．3 与低频振荡相关的理论基础  10-16
    1．3．1 电力系统稳定性的基本概念  10-11
    1．3．2 电力系统静态稳定  11-13
    1．3．3 电力系统暂态稳定  13
    1．3．4 电力系统动态稳定  13-14
    1．3．5 重庆三峡水利电力集团电网的基本情况  14-15
    1．3．6 重庆三峡水利电力集团电网的稳定性问题  15-16
  1．4 本章小结  16-17
2 励磁系统及附加励磁控制  17-30
  2．1 引言  17
  2．2 励磁方式的分类和发展  17-19
    2．2．1 励磁方式的分类  17-18
    2．2．2 励磁控制的发展  18-19
  2．3 低阶同步发电机模型  19-22
    2．3．1二 阶同步发电机模型  19-20
    2．3．2三 阶同步发电机模型  20-21
    2．3．3 高阶同步发电机模型  21-22
  2．4 附加励磁控制  22-25
    2．4．1 研究低频振荡的一个电力系统模型  22
    2．4．2 低频振荡研究用的传递函数  22-23
    2．4．3 定子电流的d和q分量  23-25
  2．5 用附加励磁改善系统的阻尼  25-29
    2．5．1 减弱低频振荡所需要的阻尼  26-27
    2．5．2 附加励磁控制的设计  27-29
  2．6 本章小结  29-30
3 灵活交流输电技术  30-39
  3．1 灵活交流输电技术的综述  30-32
    3．1．1 FACTS的主要功能  30
    3．1．2 FACTS主要控制器简介  30-32
  3．2 FACTS装置用于电力系统稳定控制的分类  32-33
  3．3 统一潮流控制器  33-38
    3．3．1 统一潮流控制器的结构  33-34
    3．3．2 UPFC的工作原理  34-35
    3．3．3 UPFC的工作方式  35-38
  3．4 本章小结  38-39
4 控制系统PID设计  39-45
  4．1 PID简介  39-41
  4．2 UPFC的PID控制器设计  41-44
    4．2．1 统一潮流控制器的静态模型  41-42
    4．2．2 基于UPFC静态模型的PID控制器设计  42-44
  4．3 本章小结  44-45
5 基于线性最优控制理论设计UPFC的控制器  45-53
  5．1 引言  45
  5．2 UPFC的状态反馈线性最优控制器的设计  45-48
    5．2．1 UPFC的动态模型  45-46
    5．2．2 线性最优控制及UPFC控制器的设计  46-48
  5．3 用主导特征值位移法进行线性最优控制设计的算法  48-49
  5．4 线性最优与常规PSS设计的区别  49
  5．5 次最优控制  49-52
  5．6 本章小结  52-53
6 提高重庆三峡水利电力集团电网动态稳定性与静态稳定性的方案比较及确定  53-56
  6．1 引言  53
  6．2 PSS方案与FACTS方案的比较  53-54
    6．2．1 经济有效的PSS  53
    6．2．2 FACTS应用前景的展望  53-54
  6．3 实际解决方案  54-55
  6．4 本章小结  55-56
7 结论  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
附录  61-69

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