电力系统自动电压控制建模与仿真

发布时间：2017-09-04 07:08

  本文关键词：电力系统自动电压控制建模与仿真

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【摘要】：目前,随着我国电压等级逐步提升,远距离大容量交直流混合输电技术的推广,无功功率的需求及电压的控制问题显得尤为突出。在大规模电力系统的无功电压控制中,传统的人工控制方法存在重大缺陷,在实时性,精确性方面有诸多不足。自动电压控制(Automatic voltage control, AVC)的提出,一方面迫于现实控制的需要；一方面得益于现代控制理论和信息技术的快速发展。如今自动电压控制技术已在各省地级电力公司得到普遍应用,成为了电力系统经济调度的重要组成部分。类似于有功频率的自动发电控制,针对无功电压问题的自动电压控制在优化系统无功分布,减小系统有功损耗,维持电压水平,提高电力系统稳定性方面发挥着重要作用。本文针对国内普遍采用的三级电压控制的基本框架,提出了适用于电力系统仿真的自动电压控制建模方案,并通过实例验证模型的有效性。首先,采用经典控制论的方法建立基于比例积分(PI)控制器的自动电压控制方案；其次,考虑到模型预测控制(Model predictive control, MPC)在工程控制中的突出优势以及近年来电力系统领域对MPC控制的研究方兴未艾,构建了基于MPC的自动电压控制模型：最后,结合PI控制和MPC两种控制理论,提出了混合系统的自动电压控制思路,建立电力系统AVC的集中控制模型,将AVC系统的控制范围由传统的发电厂扩展至变电站,在控制变量上由发电机组连续变量扩展至变电站电容器、变压器变比等离散变量的控制。并且针对AVC仿真模型的特点,阐述了适用于电力系统 AVC 仿真的Gear变步长算法,最后在中国电力科学研究院PSD-FDS仿真平台上编写仿真程序,通过新英格兰10机39节点案例和实际大系统案例验证了模型的可靠性。
【关键词】：自动电压控制 AVC建模 AVC仿真
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM714.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 自动电压控制结构9-11
• 1.2.1 两层电压控制10
• 1.2.2 三层电压控制10-11
• 1.3 自动电压控制的发展情况11-16
• 1.3.1 传统AVC发展情况11-13
• 1.3.2 新一代AVC发展情况13-16
• 1.4 本文主要工作16-18
• 第2章 电力系统AVC建模方法及仿真算法18-26
• 2.1 电力系统AVC建模方法18-21
• 2.1.1 AVC各级电压控制建模方法概述18-19
• 2.1.2 AVC控制区域划分和先导节点的选择19-21
• 2.2 仿真算法21-25
• 2.2.1 暂态仿真算法21-23
• 2.2.2 中长期仿真算法23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 电力系统AVC的一级电压控制建模26-34
• 3.1 发电机建模26-29
• 3.1.1 发电机模型26-27
• 3.1.2 励磁系统模型27-28
• 3.1.3 过励限制模型28-29
• 3.2 电容器组模型29-30
• 3.3 变压器模型30-32
• 3.3.1 离散模型30-31
• 3.3.2 混合模型31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 基于PI调节器的二级电压控制34-39
• 4.1 基于PI调节器的二级电压控制模型34-35
• 4.2 案例验证35-38
• 4.2.1 案例一35-37
• 4.2.2 案例二37-38
• 4.3 本章小结38-39
• 第5章 基于MPC的二级电压控制39-48
• 5.1 MPC的基本原理39-41
• 5.2 基于MPC的二级电压控制模型41-45
• 5.2.1 求解方法42-43
• 5.2.2 灵敏度的算法43-45
• 5.3 案例验证45-47
• 5.3.1 案例一45-46
• 5.3.2 案例二46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第6章 混合AVC控制48-54
• 6.1 基本原理48
• 6.2 建模方案48-49
• 6.3 求解方法49-51
• 6.4 案例验证51-53
• 6.5 本章小结53-54
• 第7章 总结与展望54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61

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本文编号：790035