基于本征正交分解理论的电力系统模型降阶方法研究

发布时间：2017-08-07 02:16

  本文关键词：基于本征正交分解理论的电力系统模型降阶方法研究

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【摘要】：电力系统数学模型是描述系统全局运行状态的数据文件,也是电网各项服务的基础。随着电力系统规模的扩大以及复杂度的增加,系统数学模型的维数也在快速增大,计算时间也明显增长,这直接导致了电力系统控制器设计、仿真分析等问题越来越突出。因此,研究如何简化系统模型,降低系统模型维数,具有十分重大的学术意义和工程应用价值。本文利用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)理论对电力系统模型降阶方法进行研究,主要内容包括以下几个方面：(1)介绍国内外各种降阶方法的研究现状,对各种降阶方法的优缺点进行分析和比较,提出基于本征正交分解理论的电力系统模型降阶方法。(2)分别针对一般线性和非线性系统数学模型,介绍了本征正交分解算法的基本原理。同时,分析了基于本征正交分解理论的系统数学模型基本降阶过程：通过采集系统样本向量集,得到该向量集按降序排列的奇异值和对应的右奇异值向量；根据奇异值大小分布情况确定系统主要状态维数；由Galerkin映射将这些重要奇异值对应的状态投影到子空间得到降阶模型。另外,论文分别给出线性和非线性系统降阶模型的误差估计方法和稳定性判定依据。(3)研究电力系统线性模型的建立方法,得到可以应用于电力系统模型降阶的线性模型。以单机无穷大系统和九阶二区电力系统为例,对电力系统线性模型的降阶过程进行编程,并对线性电力系统降阶模型进行仿真分析,仿真结果验证了基于本征正交分解理论的降阶方法在电力系统线性模型降阶应用中的有效性。(4)研究电力系统非线性模型的建立方法：将发电机模型、网络模型和负荷模型等接口通过坐标变换进行处理,得到电力系统非线性数学模型。以单机无穷大系统和三机九节点系统为例,对电力系统非线性模型的降阶过程进行编程。同时,对非线性电力系统降阶模型进行仿真分析,仿真结果验证了基于本征正交分解理论的降阶方法在电力系统非线性模型降阶应用中的有效性。本文提出的电力系统模型降阶方法的创新意义主要体现在以下三个方面：该方法既适用于线性也适用于非线性电力系统的模型降阶；与传统降阶方法相比,该方法降阶过程相对简单；该降阶算法具备一般适用性,有广泛的应用范围。
【关键词】：电力系统模型 本征正交分解 基向量 矩阵 降阶
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 第2章 基于本征正交分解的模型降阶理论16-25
• 2.1 本征正交分解原理16-18
• 2.2 基本降阶过程18-19
• 2.3 误差估计19-22
• 2.4 稳定性分析22-24
• 2.4.1 线性系统稳定性分析22
• 2.4.2 非线性系统稳定性分析22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 电力系统线性模型的POD降阶与仿真25-35
• 3.1 电力系统线性模型25-28
• 3.1.1 线性系统25-27
• 3.1.2 电力系统线性模型建立27-28
• 3.2 电力系统线性模型仿真分析28-33
• 3.2.1 单机无穷大线性电力系统仿真28-31
• 3.2.2 九阶二区线性电力系统仿真31-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第4章 电力系统非线性模型的POD降阶与仿真35-52
• 4.1 电力系统非线性模型35-44
• 4.1.1 非线性系统35-37
• 4.1.2 电力系统非线性模型建立37-44
• 4.2 电力系统非线性模型的形成44-46
• 4.2.1 发电机方程与网络方程的联网45
• 4.2.2 电力系统非线性方程的程序实现45-46
• 4.3 电力系统非线性模型的仿真分析46-51
• 4.3.1 单机无穷大非线性电力系统仿真46-48
• 4.3.2 三机九节点非线性电力系统仿真48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-59
• 致谢59-60
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)60-61
• 附录B (攻读学位期间所参加的科研项目目录)61

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本文编号：632429