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含有FACTS元件的交直流混合输电系统的小干扰稳定分析

作　者: 尚慧玉
导　师: 印永华；郭强
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 小干扰稳定 直流输电 可控串联补偿装置 静止无功补偿装置 特征值分析方法 小干扰稳定模型
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


我国幅员辽阔,西部、中部和东部能源分布和供需不均衡、各大区电网电源结构差异较大、地理位置差别悬殊等因素,表明实现电网互联有着巨大的经济和社会效益。随着三峡电站以及西部和北部电源基地的开发,我国开始逐步实施西电东送和全国联网的战略工程,到2005年已形成全国跨大区互联电网。在电网互联进程中,大容量远距离的输电需求,显示出我国大型电力系统输电能力弱的问题,在这种形势下,HVDC(超高压直流输电)和FACTS(柔性交流输电)技术得到了较多的应用,在一定程度上满足了大容量、远距离输电和增强电力系统安全稳定性的要求。随着大量HVDC工程的投入使用以及FACTS技术的广泛应用,这些设备对系统动态稳定性的影响以及如何利用其快速调节特性提高系统稳定性已经成为日益突出的问题,对加入了FACTS元件的交直流混合系统的小干扰稳定性分析的需要越来越迫切。本文对直流输电系统以及FACTS元件(主要是静止无功补偿装置SVC和可控串联补偿装置TCSC)的小干扰稳定性分析模型和算法进行了研究,在由电科院系统所开发的电力系统小干扰分析软件PSD-SSAP的基础上开发了包含直流输电系统以及FACTS元件的小干扰分析软件。本文的主要内容包括:1.通过收集和研究与论文相关的重要文献资料,进行系统性的综述,包括小干扰稳定分析的基础理论以及小干扰稳定分析的方法,并重点介绍了PSD-SSAP小干扰稳定分析软件中采用的特征值计算方法。2.在分析静止无功补偿装置(SVC)和可控串联补偿装置(TCSC)的基本原理和应用的基础上,研究静止无功补偿装置(SVC)和可控串联补偿装置(TCSC)的小干扰分析模型。通过对原有PSD-SSAP小干扰稳定分析方法的研究,提出了基于隐式重启动Arnoldi算法的SVC和TCSC电力系统小干扰稳定分析算法。3.研究HVDC系统及其控制系统在小干扰稳定分析中的建模问题。建立了在小干扰稳定分析中具有足够精度又不至于过分复杂,并可以方便获得参数的直流输电及其控制系统模型。4.开发了以上模型算法的相应程序。通过实际系统计算,验证了小干扰稳定分析模型和算法的准确性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 跨区联网动态稳定问题  8
  1.2 小干扰稳定分析方法和分析软件现状  8-10
  1.3 高压直流输电技术在我国电力系统中的应用  10-11
  1.4 FACTS元件及其引入对小干扰稳定性的影响  11-12
  1.5 论文的主要内容  12-13
第二章 电力系统小干扰稳定分析简介  13-32
  2.1 概述  13-14
  2.2 状态空间表示法  14-15
  2.3 状态矩阵  15-22
    2.3.1 特征值  16-17
    2.3.2 特征向量  17-18
    2.3.3 动态系统的自由运动  18-19
    2.3.4 模式、模态、灵敏度、参与因子和相关比  19-22
  2.4 电力系统小干扰稳定的特征值分析方法  22-28
    2.4.1 降阶选择模式分析法  23-24
    2.4.2 全维部分特征值分析法  24-28
      2.4.2.1 序贯法  24
      2.4.2.2 子空间法  24-28
  2.5 PSD-SSAP程序简介  28-31
    2.5.1 特征值计算方法  28-29
    2.5.2 预处理技术  29-31
    2.5.3 使用方法小结  31
  2.6 小结  31-32
第三章 FACTS元件基础  32-39
  3.1 SVC的基本原理和应用  32-35
    3.1.1 SVC的基本原理  32-33
    3.1.2 SVC控制部件  33-34
    3.1.3 SVC的应用  34-35
  3.2 TCSC的基本原理和系统应用  35-38
    3.2.1 TCSC的基本概念和原理  35-37
    3.2.2 TCSC的系统应用  37-38
  3.3 小结  38-39
第四章 SVC和TCSC元件的小干扰稳定分析及模型  39-56
  4.1 概述  39
  4.2 SVC小干扰稳定分析模型  39-42
  4.3 TCSC小干扰稳定分析模型  42-47
  4.4 网络方程的建立  47-48
  4.5 稀释矩阵技术在电力系统小干扰稳定分析中的应用  48-52
    4.5.1 概述  48-50
    4.5.2 TCSC和SVC的矩阵形成  50-52
  4.6 全系统线性微分方程的形成  52-55
    4.6.1 面向对象建模法  52-53
    4.6.2 全系统线性微分方程  53-55
  4.7 小结  55-56
第五章 高压直流输电基本原理  56-63
  5.1 高压直流输电系统的构成  56-59
    5.1.1 高压直流联络线的分类  56-58
    5.1.2 构成高压直流系统的元件  58-59
  5.2 高压直流输电系统的控制方式  59-62
    5.2.1 基本控制手段  59-60
    5.2.2 直流输电极控级控制功能  60-62
  5.3 小结  62-63
第六章 高压直流输电系统小干扰模型的建立  63-74
  6.1 直流输电系统小干扰分析数学模型  63-69
    6.1.1 直流输电系统换流器模型  63-65
    6.1.2 直流电路模型  65-66
    6.1.3 交、直流接口  66-69
  6.2 直流控制系统模型  69-73
  6.3 小结  73-74
第七章 软件设计、测试和结果分析  74-86
  7.1 软件设计  74-75
  7.2 软件测试  75-85
    7.2.1 SVC的加入对电力系统小干扰稳定性的影响  75-78
    7.2.2 TCSC的加入对系统小干扰稳定性的影响  78-82
    7.2.3 含有HVDC的电力系统小干扰稳定性分析软件测试  82-85
  7.3 小结  85-86
第八章 结论  86-88
参考文献  88-90
致谢  90

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 电力系统稳定
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