基于PSASP的多机系统暂态稳定性分析_开题报告

1.1 题目研究目的

电能由于其转换方便、易于输送和分配、应用模式多样灵活等优点是目前社会最重要亦是最方便的能源，电能广泛地特点应用于工农业、交通运输业、商业贸易、通信以及人民的日常生活之中。随着世界经济水平和科技技术水平的飞速发展，电力系统的规模日渐庞大，结构也越来越复杂，现我国电力行业发展迅猛，已形成了大容量、大功率、远距离的高压互联网，但随之而来的电力系统安全稳定的问题则成为电力系统运行中至关重要的内容。电力系统一但失稳，必将会造成大面积停电，所造成的经济损失将无法估计。

1.2 题目研究意义

根据国内外电力系统稳定破坏事故调查研究数据发现，在电力系统稳定破坏事故中，暂态稳定破坏的事故的发生率居于首位。可见对系统实施暂态稳定分析与控制对于提高系统运行的安全性和稳定性具有十分重要的意义，电力系统一旦失去稳定,往往造成大范围或较长时间停电,在最严重的情况下,则可能导致电力系统崩溃和瓦解，因此，快速、准确地分析电力系统在大扰动下的暂态稳定行为，必要时采取适当的控制措施，以确保系统对暂态稳定性的要求，是电力系统设计及运行人员最重要也是最复杂的任务之一，所以，对电力系统暂态稳定的研究便日益重要，具有深远意义。

1.3 暂态稳定性的研究现状

截止至今，电力系统的暂态稳定分析方法主要有三种，分别为直接法（又称暂态能量函数法）、时域仿真法（又称逐步积分法）、人工智能法[1]。

电力系统的暂态稳定分析三种方法作简单介绍：

①直接法

直接法的理论基础是李亚普洛夫稳定性定理，因此也称为拟李亚普洛夫直接法。该方法是通过比较扰动结束时暂态能量函数值与系统临界稳定时的暂态能量值来判别系统稳定性的。由于暂态能量函数法中不计算实际系统故障后的发电机转子摇摆曲线，所以临界能量Vcr都不是从临界轨迹获得的。由于临界能量Vcr的确定方法不同,形成了不同的直接暂态稳定分析方法,国内外研究的比较多的暂态能量函数法主要有相关不稳定平衡点法 (RUEP)、势能界面法(PEBS)[12,13]、基于稳定域边界的主导UEP(BCU)[14,15]法等。各种方法在计算Vcr时的近似都会带来误差。　　(1)在RUEP法中，主导失稳模式的准确判别是有困难的。而且，实际多机系统的运动轨迹并不经过RUEP点，所以用RUEP点的势能作为Vcr,也有一定的误差。　　(2)在PEBS法中，认为持续故障轨迹(代替临界轨迹 )与势能界面相交的一点就近似地等于UEP，以该点的势能作为该故障位置的临界能量。而这种近似是有条件的，因此会带来误差。　　(3)在BCU法中，是用经过主导UEP的恒值能量面 (代替稳定流形 )去近似出口点的。而且，与RUEP法类似，以偏差功率方程为零确定的主导UEP点的势能作为Vcr是有误差的。　　总之，直接法无需数值求解功角摇摆曲线，计算速度快，能给出稳定裕度。但是一般模型较简单，分析结果偏保守或乐观，且只能判别首摆稳定性。

②时域仿真法

时域仿真法是求解微分方程组和代数方程组，早期采用显式数值积分法，包括欧拉法、改进欧拉法和龙格一库塔法等，目前大多采用隐式梯形积分法，因其具有良好的数值稳定性和对刚性微分方程的适应性,它是求解电力系统稳定性问题的主要方法，时域仿真法具有数学模型详尽，能提供系统状态变量随时间响应的特点，所以适应于各种复杂模型和各种复杂扰动方式,但是计算量大,耗费机时不 适应于实时稳定控制,并且不能提供系统稳定程度的信息,为了弥补以上的缺点,现今正在研究一种超快速的时域仿真法,即借助于新的计算硬件,包括并行处理机的方法,此法在计算方法上要求并行就发电机方程控制器方程及网络方程,对中等规模网络的仿真可达到实时的效果,这种方法的限制是不易给出稳定的定量信息和对系统关键参数的灵敏度分析信息[2]。

③人工智能法  

 时域仿真法、直接法、混合法、EEAC法都是基于电力系统数学模型和理论的暂稳评估方法，计算精度和速度难以协调。而人工智能方法可进行非模型的电力系统暂态稳定判别，具有在线计算速度快、容易生成决策用的启发规则等优点，因此与传统暂态稳定分析方法构成了良好的互补。目前，人工智能方法主要有：模式识别、模糊理论、神经网络、支持向量机法。有文献针对传统方法难以解决输入特征选择的问题，提出了一种利用多信息融合技术的支持相量机暂态稳定评估方法。但是人工智能法在实际应用中的困难是：难以获取大量的、准确的学习样本，而实际电力系统运行方式、扰动类型、扰动地点复杂多变，借助于模拟仿真得到的样本数据可能与电力系统实际运行情况不符合；缺乏在线自动学习的有效算法，难以从大量数据中提取有效信息。

电力系统暂态稳定性分析对于运行部门必不可少，对电力系统的规划设计部门选择方案也有重要的参考价值，是一个长久不衰的研究领域。目前，在电力系统中取得实际应用的暂态稳定分析方法主要有两类，即直接法和时域仿真法，直接法出现于上世纪五十年代，是目前惟一基于稳定理论分析电力系统暂态稳定性的方法，由于该方法尚存在某些问题，现在只能作为电力系统暂态稳定性分析的辅助手段，鉴于它具有完善的理论基础并具有定量分析的优势仍不失为电力系统暂态稳定性分析的重要工具。

时域仿真法是分析电力系统动态稳定最成熟有效的方法，该方法最大的优点是，直观可靠展示了电力系统的机电暂态过程，可以提供系统各种变量的时间响应，并且具有广泛的模型适应性，缺点就是计算工作量大，而且不能给出定量的稳定指标。并己有许多应用时域仿真法的商业软件相继问世。如我国电力科学研究院编制的电力系统分析综合程序PSASP、美国的BPA开发的暂态稳定分析程序、加拿大的IREQ的暂态稳定程序、PTI开发的PSS/E以及德国的VISTA程序等。

综上所述，传统的暂态稳定分析方法虽然为电力系统的暂态稳定分析与控制做出很大的贡献，然而随着互联电网的动态特性更加复杂多变，分析和控制难度加剧，这些传统方法大多已不适应电网发展的需要，迫切需要对互联电网现状的暂态稳定分析方法进行改进。目前，PMU(同步相量测量单元)测量技术的出现，为暂态稳定分析的研究提供了新的契机。由多个PMU装置通过通讯设备互联就组成了WAMS(广域测量系统)，如今已陆续在我国电网中装设，未来几年有望在我国电网中得到普及。

1.4 本^范文主要内容

    第一章主要介绍了研究电力系统暂态稳定的意义，并简单介绍3种暂态稳定分析方法。

    第二章主要讲述电力系统中同步发电机的数学模型及系统的网络模型，同时介绍电力系统暂态稳定性的基本理论。

第三章主要介绍了电网仿真软件PSASP，并简要介绍其在电力系统潮流计算、暂态稳定计算中的用处及其使用流程。

第四章主要利用仿真软件PSASP对电力系统三机模型的暂态稳定进行仿真研究，并采取不同措施来验证其对暂态稳定的作用。

第五章通过全文的总结，再次强调电力系统暂态稳定的重要性，展望暂态稳定分析研究新技术。

二、^范文提纲

1 绪论 

题目研究目的 

1.2 题目研究意义

1.3 暂态稳定性的研究现状 

1.4 本^范文主要内容 

2 电力系统模型及暂态稳定性基本理论 

2.1 同步发电机的数学模型 

2.1.1 原始方程式 

2.1.2 实用模型 

2.2 发电机励磁调节系统的数学模型 

2.3 电力系统稳定器(PSS)的数学模型 

2.4 电力系统暂态稳定性的基本理论 

2.4.1 电力系统稳定性的基本概念 

2.4.2 电力系统暂态稳定性的基本概念 

2.4.3 暂态稳定性分析原理 

2.4.4 提高暂态稳定性的措施 

3 PSASP程序介绍 

3.1 PSASP简介 

3.2 PSASP的三层体系结构 

3.3 PSASP的潮流计算功能 

3.4 PSASP的暂态稳定计算功能 

4 基于PSASP的多机系统暂态稳定性分析 

4.1 利用PSASP对多机系统进行仿真建模 

4.2 采用PASAP仿真验证各种提高系统暂态稳定性的措施 

4.2.1 快切故障对暂态稳定的影响 

4.2.2 重合闸对暂态稳定的影响 

4.2.3 切机切负荷对暂态稳定的影响 

4.2.4 串联电容器补偿对暂态稳定的影响 

4.2.5 加AVR和PSS对暂态稳定的影响 

4.3 本章小结 

5 全文总结 

参考文献 

致 谢

三、参考文献

[1] 倪以信，陈寿孙，张宝霖等.动态电力理论和分析[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2] 诸骏伟. 电力系统分析[M]. 北京：中国电力出版社，2004.

[3] [加]PRABHAKUNDUR著.电力系统稳定与控制[M]. 北京：中国电力出版社，2002.

[4] 何仰赞，温增银. 电力系统分析（下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[5] 周永旺，毛晓明，李惜玉.电力系统分析实验指导书[M].广州：广东工业大学自动化

    学院，2012.

[6] 丁宣文.基于PSASP的电力系统暂态稳定分析[J].机电信息,2010-12-25(36A).

[7] 中国电力科学研究院.电力系统分析综合程序用户手册(6.2)[M]北京:中国电力科学

    研究院,2002.

[8] 常向伟. 基于PSASP的电力系统稳定性分析及负荷建模[D].太原：太原理工大学， 

    2007.

[9] 李惜玉. 区域电网稳定性分析应用研究[D]. 广州：广东工业大学,2006.

[10] 徐英. 基于PSASP的山西电网稳定性分析[D]. 太原：太原理工大学,2007.

[11] 李惜玉.基于PSASP的电力网潮流和暂态稳定性分析[J].实验室科学，2009-02-28（01A）.

[12] 李兴源. 高压直流输电系统[M]. 北京：科学出版社.，2010.