复杂电力系统次同步振荡问题特征值分析的建模与算法研究

由于我国能源资源与需求重心的逆向分布，远距离大容量输电应用广泛，而远距离大容量输电所采用的串联电容补偿技术和高压直流输电技术均会产生次同步振荡问题。近年来我国多个电厂发生了次同步振荡现象，因此，对可能产生次同步振荡现象的电力系统进行分析具有非常重要的意义。特征值分析法是分析系统小扰动稳定性的经典方法，可用于分析次同步振荡问题。 利用特征值法分析复杂电力系统次同步振荡问题，在系统各元件数学建模方面不同于常规电力系统低频振荡分析，因此尚没有一种通用的分析软件可用。本文对复杂电力系统次同步振荡问题进行了特征值分析的建模与算法研究。以在任意复杂电力系统中进行特征值分析为目标，基于元件的模块化建模设计了相关算法，该算法可用于次同步振荡特征值分析通用软件的开发。 论文首先研究了发电机组、输电线路、控制器等元件的模块化建模问题，其中网络元件的模型不能像研究低频振荡那样采用准稳态模型，需要计及各个元件的电磁暂态过程。 在此基础上，论文提出了一种适用于复杂电力系统次同步振荡问题特征值分析的状态空间方程形成方法并实现了相关算法。该方法基于系统元件的模块化建模，考虑了发电机组和系统之间的坐标转换关系，对于任意复杂的电力系统具有通用性。为实现该方法，本文对状态变量的选取规则、网络常态树的生成规则，以及这些规则如何在软件中实现进行了研究。 论文选取两个算例应用所开发的特征值分析方法，并与时域仿真结果进行对比，对所开发的算法进行了验证。