40000字硕士毕业论文基于摄动理论的电力系统承载模式研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：40000字

论点：负荷,模型,摄动

论文概述：

负荷模型的变化对系统的潮流计算、暂态稳定及电压稳定的结果存在不同程度的影响，负荷模型的精确性影响着系统仿真结果的准确性，负荷模型的建立过程也逐步为人们重视。

论文正文：

第一章导言

1.1研究背景和主题的意义
系统中电压不稳定或崩溃事故所需的时间不同，从几秒钟到几十分钟不等。这一现象也引起了研究者的更多关注。因此，多时间尺度特征及其分析方法的应用不断发展。这一特性主要反映在系统组件的动态响应速度与其时间常数之间的巨大差异上。建立相应的电力系统数学模型的合理性和准确性是系统稳定性分析的基础。电力系统的复杂性将使相应的数学模型也非常复杂，具有大量的维数。很难找到精确的分析方法来求解该模型。因此，在研究过程中，学者们通常会突出主要因素，忽略次要因素，简化系统模型，这样不仅可以节省计算时间，还可以揭示相应的本质现象。然而，在大多数情况下，这种简化是基于经验和直觉，并且存在某些偶然情况。例如，在对电力系统建模时，经常会忽略快速变化的电磁瞬变(如定子绕组和充电电容的瞬变)。在这种情况下，可以采用多时间尺度分析方法来合理解释这一现象，使最终结果更加合理和准确。

1.2电力系统负荷模型研究现状
电力负荷是电力系统稳定运行中的一个变量。电力负荷是系统能量的消耗者，对整个系统的稳定运行起着至关重要的作用。负载模型描述了负载总线的电压和频率与其吸收的有功和无功功率之间的关系。合适的负荷模型对整个电力系统的各个方面都具有重要的现实意义。
负荷模型的准确性与系统仿真的结果有关，从而影响社会发展和效益。过去，人们常常把电压稳定问题归入静态研究的范畴。研究发现，考虑动态负载特性是电压稳定性研究的正确方向，现有研究成果发现负载模型对系统仿真结果有很大影响。在某些情况下，不同负荷模型得到的计算结果会有质的不同。目前，发电机组和输电网的模型与负荷模型相比相对成熟。负荷模型的建立通常基于物理概念。模型趋向于简化和理想化。粗糖负荷模型已成为制约系统电压稳定性准确分析的主要因素。因此，电压稳定性分析首先需要建立更准确的动态负荷模型。电力系统负荷的分类非常复杂。根据不同的负荷类型，相应的负荷模型分为常规负荷模型和特殊负荷模型，特殊负荷可分为两类负荷，一类是前端系统中以功耗为主体的广义负荷，包括静态负荷、动态负荷和一些中小容量发电设备，另一类是对系统有功率影响的负荷。
目前的负荷建模主要围绕常规负荷展开，常规负荷模型也能满足系统分析的需要。近年来，随着研究的深入，感应电机负载并联静态负载模型得到了广泛的应用。然而，系统负载包括大量动态和静态功耗设备、传输线和补偿设备。设备分布不均匀，运行状态和与母线的电气连接程度不同，不同区域的负荷特性也有很大差异。这些因素都增加了负荷建模的难度。自20世纪70年代以来，建模研究者对负荷模型做了大量的研究，并取得了一些成果。负载的特性非常复杂。目前，只能考虑最合适的负荷模型。最基本的是反映负载的实际特性。
自20世纪80年代以来，我国各大大学和研究所的研究人员相继开展了大量工作，取得了大量研究成果。文献[3]提出了一种基于统计综合负荷建模的方法。该方法基于各行业的构成比例、各行业典型消费类电气设备的构成比例以及各种电气设备负荷特性的逐步建模。文件
第二章负荷模型的分类提出通过对负载的动态特性进行分类和综合来解决由负载时间变化引起的问题。文件
近年来，随着中国电网规模的不断扩大，科学技术的不断进步，自动化技术在电力系统中的应用越来越广泛，一方面解决了中国一次能源地理分布不均的问题，减轻了运营商的负担，同时，电力系统运行和描述系统数学模型的复杂性也增加了。电力系统的复杂性不仅反映在运行中，而且对电力系统的描述也非常复杂。因此，必须采用更现实的数学模型来更准确地描述电力系统的运行。实现了感应电机并联静态负载模型与PSASP之间的接口，并对实际电网进行了稳定性仿真计算。

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2.1负荷模型对电力系统仿真的影响
研究表明，负荷特性对系统仿真结果有很大影响。不同的负荷模型对系统潮流计算等研究结果有不同程度的影响，甚至在临界情况下有质的差异。这里，介绍以下几个方面。

1)对潮流计算的影响
目前，用于电力系统潮流计算的负荷模型通常采用恒功率模型。正常运行条件下，系统负载节点电压运行在额定值附近，潮流有解决方案，不存在收敛问题。当电网受到很大干扰时，相应节点的电压远离系统额定值，相角偏差较大，因此潮流计算可能没有解决方案或收敛问题。如果吸收功率随电压变化的负载模型，例如幕帘函数模型，则可以提高潮流的收敛性和计算精度。因此，建立一个能够真实反映实际物理过程的负荷模型，可以很好地提高潮流的收敛性和计算精度。

第三章负荷模型聚合等效性研究.........................................24-36
3.1感应电机等效电路.........................................24
3.2综合统计负荷建模.........................................24-27 [/BR/] 3.2.1负荷数据分类统计.........................................25-26
3.2.2物理负荷模型.........................................26-27 [/BR/] 3.3负荷模型总量.........................................27-31
3.3.1等效静载荷.........................................27-29
3.3.2感应电机等效物.........................................29-31
3.4等效总线负载.........................................31-32
3.5示例分析.........................................32-34
3.6本章概述.........................................34-36
第四章扰动模型和模型简化.........................................36-56
4.1摄动理论.........................................36-38
4.2摄动法的研究现状.........................................38-39
4.3数学推导.........................................42-46
基于.........................................39-42
4.4多时标综合负荷模型方法4.5推导.........................................46-48
4.6模拟示例.........................................48-54
4.7本章概述.........................................54-56
第五章小干扰稳定性分析.........................................56-76
5.1小干扰稳定性的定义.........................................56-57 [/BR/] 5.2小干扰稳定性研究方法.........................................57-62
5.3小扰动稳定性分析.........................................62-68 [/BR/] 5.4感应电机型号.........................................68-74
5.5本章概述.........................................74-76

结论

电力负荷是系统中所有电气设备的总称。在研究过程中连接这些电气设备可以称为“综合负载”。电力系统仿真计算是电网设计规划和运行中一项重要的日常工作。然而，电力系统固有的强非线性使得仿真过程相当复杂和耗时，对电压稳定性的影响也至关重要。电压稳定性的动态特性主要取决于电压和负载的综合控制。在某些情况下，电压稳定性也可以称为负载稳定性。小干扰稳定性的研究丰富了电力系统稳定性的内涵。综合负荷模型的分析和研究是电力系统研究的一个重要课题。本文采用摄动法对载荷模型进行了如下一系列分析研究:
1)通过查阅大量文献，考虑到本课题的需求和研究背景条件，综合考虑了静载荷和动载荷。基于综合统计方法清晰的物理概念和相对简单的特性，确定了综合总线上负载的综合方法。
2)动载荷主要由感应电机载荷组成。本文将机构载荷模型确定为待研究的动态载荷模型。对象中的静态负载和感应电机负载通过聚合方法等同于综合负载。根据实例对这一系列过程进行了说明，并获得了后续研究所需的数据。
3)通过对摄动法和多时间尺度法的研究，以及对其数学基础的分析，验证了多时间尺度法的合理性。
4)推导并比较了感应电动机的五阶、三阶和一阶模型。结果表明，摄动法可以在五阶模型的基础上降低三阶模型的阶次，同时保证高精度，减少计算量。根据实际例子，采用多时间尺度法分离区分快变量和慢变量的小参数。找到了一种判断组件属性快速和慢速变化程度的方法，避免了依赖于经验的盲目性和随机性。算例结果表明，在相同参数作用下，三阶简化模型的相应结果存在一定误差，而扰动简化模型的结果与五阶完全模型的结果基本一致，扰动简化模型的仿真时间相对较短。4验证了扰动简化模型的合理性和及时性。扰动的降阶使得放弃一些次要因素是合理的。