电力系统混杂建模与分析

本文针对电力系统非线性混杂动态现象问题,结合高等学校博士学科点专项科研基金资助课题“混杂电力系统建模研究”(项目编号20030079002),采用混杂动态系统建模理论,重点研究了电力系统的混杂建模方法和混杂动态分析方法,并利用面向对象的MODELICA建模语言开发了一套基于Dymola的混杂电力系统模型库,主要工作和研究成果如下: 对电力系统的混杂建模方法进行了深入的分析和研究,定义了混杂电力系统的一些基本概念,首次提出了混杂电力系统GHPN建模方法,并总结了电力系统混杂建模的一般步骤。 提出了基于面向对象技术的电力系统分层混杂建模结构,深入地研究了电力元件模型的描述方法和模型模板的定义,详细地分析了电力系统各元件模型互连与实现技术。同时,还提出了用于研究电力系统全过程动态仿真分析的“多域”模型研究方法。 以电力元件微机距离保护为例,利用GHPN建模方法和抽象技术详细地研究了其建模过程。通过对保护GHPN模型仿真,并与实际保护装置测试结果比较,验证了保护GHPN软模型的有效性。所建立的保护GHPN软模型能够非常详细地描述保护系统的内部动态行为。 开发了面向对象的、模型代码完全开放的混杂电力系统模型库—HybPowLib,介绍了混杂电力系统模型库的构成及其内部元件模型的种类。并通过一些算例,利用HybPowLib中的模型,仿真分析了电力系统离散事件与连续动态相互作用和相互影响的混杂动态变化过程。 详细地推导了混杂系统轨迹灵敏度的计算过程,分析了偏导数计算方法和计算轨迹灵敏度的程序算法,并编程予以实现。利用轨迹灵敏度方法仿真分析了电力系统离散控制事件与系统连续动态之间的相互作用和相互影响,使轨迹灵敏度分析的灵敏性和精确性得到了验证。 本文研究成果可用于电力系统的混杂建模和动态过程仿真,而电力系统动态过程仿真是电力系统规划、设计和安全防御与运行控制研究的基础,故具有重要的学术意义和应用价值。