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含柔性元件的电力系统小扰动稳定研究

作　者: 刘喜成
导　师: 刘宪林
学　校: 郑州大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统小扰动稳定分析线性化模型 FACTS SVC TCSC
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

灵活交流输电系统（FACTS）兼容现有电力系统,可实现对系统的灵活控制,有效解决当前困扰电力系统发展的各种瓶颈问题。近年来,含FACTS元件电力系统的小扰动稳定问题日益引起各国电力工作者的重视,新的研究成果不断出现。目前,这方面的分析研究大都以扩展的Phillips-Heffron模型为基础。但是,Phillips-Heffron模型本身没有严格地考虑发电机阻尼绕组的作用,在某些情况下使用它分析难免会有偏差。最近,虽然出现了更加详细的包含FACTS元件的直观线性化模型,但它直接套用了扩展Phillips-Heffron模型的形式,也不尽完善。本文以考虑发电机阻尼绕组作用的电力系统直观线性化模型(单机c₁～c₁₂模型和多机c₁～c₁₈模型)为基础,就含FACTS元件的电力系统的线性化模型以及小扰动稳定问题开展研究工作。主要成果如下:本文建立了考虑发电机阻尼绕组作用的单机-SVC-TCSC-无穷大系统的直观线性化模型,即计及SVC和TCSC的扩展c₁～c₁₂模型;推导了SVC和TCSC向系统提供的阻尼转矩解析式,探讨了SVC和TCSC联合运行时影响其阻尼作用的相关因素。分析得出:SVC和TCSC联合运行时,它们向系统提供的总阻尼随着有功负荷的增大而增大;在有功轻载且阻尼控制增益偏小时SVC和TCSC向系统提供的阻尼作用较弱,但始终为正;SVC和TCSC向系统提供的总阻尼还与线路参数、TCSC补偿度以及控制器参数等紧密相关。为了得到良好的控制效果,两者联合运行时需对控制器进行协调优化设计。文中推导了含SVC和TCSC的扩展Phillips-Heffron模型,以此模型分析发现,在同时考虑发电机参数和运行工况下存在这样的可能:系统有功轻载时,如果TCSC的阻尼控制增益偏小,则SVC和TCSC联合运行可能向系统提供负阻尼,这与扩展的c₁～c₁₂模型下的分析有所偏差。鉴于此种情况,建议今后进行深入研究应采用详细模型,以尽可能减小分析偏差。本文对多机电力系统,建立了计及SVC和TCSC作用的扩展c₁～c₁₈模型,此模型与现有的某些模型相比更具有灵活性和适用性。将此模型进行推广,得到装设多台SVC和TCSC的多机系统模型。最后,以扩展的c₁～c₁₈模型为基础,进行小扰动稳定分析。结果表明在多机系统中,SVC和TCSC的联合运行能够有效提高系统稳定性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-18
  1.1 柔性交流输电系统(FACTS)  12-14
  1.2 课题研究背景及意义  14-15
  1.3 含柔性元件的电力系统小扰动稳定研究现状  15-17
  1.4 本文的主要工作  17-18
2 SVC和TCSC的工作原理及其数学模型  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 静止无功补偿器(SVC)的工作原理与数学模型  18-23
  2.3 可控串联电容补偿器(TCSC)的工作原理与数学模型  23-28
  2.4 小结  28-29
3 计及柔性元件的扩展c_1～c_(12)模型及其应用  29-45
  3.1 引言  29
  3.2 单机无穷大系统详细直观线性化模型(c_1～c_(12)模型)  29-30
  3.3 计及SVC和TCSC的扩展c_1～c_(12)模型  30-34
  3.4 SVC和TCSC联合运行特性分析  34-37
  3.5 发电机模型对SVC和TCSC特性分析的影响  37-40
  3.6 实例仿真  40-44
  3.7 小结  44-45
4 计及柔性元件的多机扩展c_1～c_(18)模型及其应用  45-60
  4.1 引言  45
  4.2 c_1～c_(18)模型  45-46
  4.3 计及SVC和TCSC的扩展c_1～c_(18)模型  46-53
  4.4 小扰动稳定特征值分析  53-55
  4.5 算例分析  55-59
  4.6 小结  59-60
5 结论  60-62
  5.1 本文的主要研究成果  60-61
  5.2 后续工作展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-69
附录Ⅱ 线性化系数表达式  69-71
附录Ⅲ 四机两区域系统参数  71-72

含柔性元件的电力系统小扰动稳定研究

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