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基于轨迹灵敏度分析的TCSC阻尼控制器参数优化设计

作　者: 吴吟
导　师: 陈星莺
学　校: 河海大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 晶闸管控制的串联电容器参数优化轨迹灵敏度时域仿真法共轭梯度优化技术
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

大区域电网的互联的目的是提高系统运行的经济性和稳定性,但多个地区之间的互联又引发了许多新的动态问题,使系统失去稳定性的可能性增大,严重制约了区域间功率相互支援。晶闸管控制的串联电容器(TCSC)作为FACTS元件的一种,其等效电抗值可以在一定的范围内平滑快速地变化,因此,TCSC不但可以用来补偿线路的电抗,而且可以抑制低频振荡和次同步谐振,提高系统的静态和暂态稳定性。 90年代以来,阻尼控制成为FACTS研究的重点课题之一,用于抑制低频振荡,提高系统的静态和暂态稳定性。但是大部分研究仍然沿用传统的电力系统小干扰稳定性分析方法。这些线性控制方法已在实际应用中取得了一定的效果。但是电力系统是一个复杂的非线性系统,而线性控制理论仅适用于系统运行在某一特定运行点上,对非线性振荡抑制效果有限,如我国华北、东北电网出现了不明机理的低频振荡,就是由电力系统的强非线性引起的。因此,找到合适的非线性分析和控制方法是解决此问题的关键。时域仿真法利用系统非线性微分代数方程为数学模型,可以充分考虑系统的非线性性质。故障后的轨迹灵敏度可以反映系统轨迹对系统参数变化的灵敏程度,是一种比较精确、可靠地反映系统参数对系统响应影响的方法。本文把轨迹灵敏度方法和时域仿真法相结合应用于TCSC阻尼控制器参数优化,以扰动后系统发电机转速时域积分值最小为目标函数,通过轨迹灵敏度信息分析目标函数梯度,然后使用共轭梯度优化技术对TCSC阻尼控制器参数进行优化。以单机无穷大系统和四机十一节点系统为例,对所提方法进行了数字仿真试验,结果表明了使用该方法的实用性和有效性。

全文目录

第一章绪论  8-17
  1.1 电力系统稳定控制  8-11
    1.1.1 电力系统稳定控制的意义  8
    1.1.2 电力系统稳定控制的主要部件  8-9
    1.1.3 FACTS控制的研究背景  9-11
  1.2 灵活交流输电技术(FACTS)  11-14
    1.2.1 灵活交流输电技术的概念  11-12
    1.2.1 FACTS技术的国内外研究和应用现状  12-14
  1.3 可控串联补偿器的研究现状  14-16
    1.3.1 TCSC模型的研究现状  14-15
    1.3.2 TCSC稳定控制策略的研究现状  15-16
  1.4 本文的主要工作  16-17
第二章装设TCSC阻尼控制器的电力系统非线性模型  17-29
  2.1 可控串联补偿器的原理与模型  17-24
    2.1.1 输电线路的串联补偿  17-18
    2.1.2 TCSC的物理结构和工作原理  18-19
    2.1.3 TCSC的数学模型  19-24
  2.2 电力系统与TCSC阻尼控制器综合建模  24-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章装设TCSC阻尼控制器的电力系统轨迹灵敏度模型  29-47
  3.1 轨迹灵敏度分析方法应用于TCSC阻尼控制器参数优化设计的意义  29-30
  3.2 轨迹灵敏度的模型  30-34
    3.2.1 轨迹灵敏度的基本概念  30-31
    3.2.2 轨迹灵敏度的数学模型及求解  31-34
  3.3 含TCSC阻尼控制器的电力系统轨迹及其轨迹灵敏度模型  34-44
    3.3.1 含TCSC阻尼控制器的电力系统的轨迹系统模型  34-37
    3.3.2 含TCSC阻尼控制器的电力系统的轨迹灵敏度系统模型  37-44
  3.4 电力系统暂态稳定性仿真  44-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章应用轨迹灵敏度分析方法优化TCSC阻尼控制器参数  47-64
  4.1 优化问题的目标函数  47-48
  4.2 约束条件的处理  48-50
  4.3 优化方法  50-56
    4.3.1 共轭梯度法的基本原理  50-53
    4.3.2 黄金分割法基本原理  53
    4.3.3 进退法基本原理  53-54
    4.3.4 优化算法实现  54-56
  4.4 算例分析  56-63
    4.4.1 单机无穷大系统算例  56-60
    4.4.2 4机11节点系统算例  60-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章总结与展望  64-66
附录  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

基于轨迹灵敏度分析的TCSC阻尼控制器参数优化设计

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