电力系统实用动态安全域的研究

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1、摘要现代大型电力系统的互联在带来巨大的经济和社会效益的同时，也使得系统暂态稳定性事故破坏的范围更加广泛，危害更加严重。因此如何有效地分析系统的暂态稳定性并在此基础上进行动态安全分析是系统规划以及运行部门十分关心的重要问题。动态安全域是定义在事故前注入空间上的集合，当系统注入位于其中时，对于给定事故，系统不会失去暂态稳定。相对于传统的“逐点”分析的动态安全评估方法，动态安全域由于其在安全性监视、评估与最优控制方面的优越性而逐渐被人们所接受和重视。本文对电力系统实用动态安全域进行系统而深入的研究，取得了如下的一些成果：1．应用电力系统暂态

2、稳定性的基本理论和方法，对注入空间上的动态安全分析进行了系统的阐述：通过暂态能量函数的概念描述了不同注入功率下系统暂态稳定性之间的关系，从而把注入空间上的动态安全分析与事故后系统的暂态稳定性分析联系了起来。并由此借助功率小扰动分析推导出了电力系统动态安全分析的实用判据。2．首次将动态安全域应用到一个实际电力大系统——华中电力系统当中，该系统结构被全部保留，同时使用系统调度暂态稳定计算的实际数据和仿真程序。通过对仿真所得的大量数据的分析，证明了“动态安全域的暂态稳定临界面可近似表示为超平面”这一性质的可信性。这一结论也用10机39节点美

3、国NewEngland系统的大量计算予以证实。3．应用前述的电力系统动态安全分析的实用判据，给出了一种获取动态安全域临界面的实用解析描述的新方法。该方法立足于“动态安全域边界可近似表示为超平面”这一性质，分别通过对事故前、事故中和事故后系统进行有功功率的小扰动分析从而获得了动态安全域临界面的解析表达式。这种方法计算速度很快，其精度亦可为工程所接受。4．通过给出一个基于能量函数定义的动态安全域，本文还证明了动态安全域的内部无洞性，即动态安全域是稠密的；同时对动态安全域边界的非纽扩性和紧致性也进行了证明。动态安全域的这些微分拓扑特性为实用

4、动态安全域的应用提供了理论保证。关键词：电力系统，动态安全域，暂态能量函数，功率小扰动分析，实用解析描述，微分拓扑特性天津大学博士学位论文ABSTRACTThemodeminterconnectedbulkpowersystemswillnotonlybringUShugeeconomicandsocialbenefits，butalsosuffermoretransientstabilityanddynamicsecurityproblemsthatusuallycausemoreextensiveandseriousdamages

5、andlosses．Therefore，howtOanalysisthemisanextremelyimportanttaskforpowersystemplanningandoperation．DynamicSecurityRegion(DSR、isdefmedasaregionininjectionspaceinwhichapowersystemwillbetransientstableforagivenfault，Comparedwithtraditional“point-wise”approach，theDSRisgradua

6、llybeingacceptedbyengineersforitsadvantageOildynamicsecuritymonitoring，assessmentandoptimalcontrolofpowersystems．Inthispaper,theDSRinpowerinjectionspaceissystematicallyandthoroughlystudied，andsomeimportantpracticalandtheoreticalconclusionsarederivedasfoltows：1．Basedonth

7、etheoriesoftransientstabilityofelectricalpowersystem，thedynamicsecurityanalysisininjectionspaceshowsthatunderdifferentinjectionsthechangeofcriticalenergyisapproximatelyequaltothechangeofenergyatcontrollingUEP,whichrelatesdynamicsecurityanalysisininjectionspacetotransien

8、tstabilityanalysisofpost—faultsystem．Thenapracticalcriterionofdynamicsecurityisdeducedbasedontransientenergyfu