随机复杂电力系统稳定性分析与应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文随机复杂电力系统稳定性分析与应用研究硕士研究生：许纹碧学号：1120319021导师：王杰教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterTHESTABILITYANALYSISANDAPPLICATIONRESEARCHOFSTOCHASTICCOMPLEXPOWERSYSTEMCandidate：

2、XuWenBiStudentID:1120319021Supervisor：Prof.WangJieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniver

3、sity随机复杂电力系统稳定性分析与应用研究摘要随着国民经济的发展，电能的需求量不断增长，电力系统的规模变得更加庞大，系统的结构也变得更加复杂多元化，此时故障发生的随机性、负荷大小的随机波动、各次谐波的随机性等随机扰动，使得现代电力系统成为一个含有诸多随机扰动的多维数复杂非线性动态系统，随机电力系统的安全稳定分析变得尤为重要。现有的确定型系统分析方法已不能满足随机系统稳定分析的要求。因此，在分析电力系统随机扰动特征的基础上，将随机系统理论的思想和方法应用于电力系统，建立更准确的含有诸多随机扰动的电力系统模型，分析随机系统的稳

4、定性具有重要的理论与应用价值。随机微分代数方程作为概率论和微分方程的交叉领域，能够直接把不确定的随机扰动项引入到系统的动态方程组中，近年来在金融学、数理学、物理学等领域取得了一系列的理论研究成果，然而该理论方法在电力系统稳定分析的领域中尚处于起步阶段。本文首先对存在于系统中的各种随机扰动进行详细地分析与分类，并结合随机微分方程理论以及其数值解法，针对外部型随机激励，构建了含随机扰动项的线性电力系统模型，证明了该线性电力系统在随机小扰动下的均值稳定性与均方稳定性，给出了该随机线性系统的临界稳定判据。然后在随机线性系统模型基础上

5、，基于非线性电力系统建模理论，构建了含随机扰动项的非线性电力系统模型。对于各发电机的随机扰动归为同一个随机项和各发电机的随机扰动归为不同随机项的两种情况，本文证明了含有随机小扰动的非线性电力系统的均值稳定性与均方稳定性。最后，结合随机微分代数方程理论和电力系统特征，给出了状态变量、代数变量和参数常量本身含有随机扰动的随机电力系统微分代I数方程建模方法，并验证了该方法具有广泛的普适性意义。随机系统理论能够更进一步地给出电力系统中所存在的随机扰动的物理意义，从而可使得电力系统模型具有更为清晰准确的表达形式，该理论为随机电力系统的

6、安全稳定分析提供了更为有效的解决方法，在复杂多机电力系统中具有广阔的发展前景。关键词：随机扰动，稳定性，随机微分方程，随机微分代数方程，多机电力系统IITHESTABILITYANALYSISANDAPPLICATIONRESEARCHOFSTOCHASTICCOMPLEXPOWERSYSTEMABSTRACTWiththedevelopmentofthenationaleconomy,thedemandforelectricityhasbeengrowing,thescaleofpowersystemhasbecomebi

7、gger,andsystemstructurehasbecomemorecomplexdiversity.Therandomnesslikethestochasticfaults,thestochasticloadfluctuations,thestochasticharmonic,makesthemodernpowersystembecomeamultidimensionalcomplexnonlineardynamicsystemwithlotsofstochasticperturbations,andthestabil

8、ityandsecurityanalysisofstochasticpowersystemisbecomingmoreimportant.However,theexistingdeterministicsystemanalysismethodcannolongermeettherequir