上海交通大学博士学位论文含FACTS装置的电力系统动态建模及协调控制研究姓名：苏建设申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：陈陈20030613摘要含FACTS装置的电力系统动态建模及协调控制研究摘要随着我国电力系统的快速发展，当前已经到了大区电网互联、全国统一联网的新阶段。大区电网互联具有很强的优势，但由此带来的电力系统稳定问题将更加突出。电网的扩大容易发生故障的可能性大大增加，而且长距离交直流混合互联电网的联络线上更易发生危及系统安全稳定运行的低频振荡等情况。FACTS技术的出现带来了新的控制技术和应用手段，它可以缩短线路电气距离、提高系统暂态稳定水平、增加线路输电容量。然而包含FACTS装置的电力系统的动态建模以及制定不同的FACTS装置稳定控制策略一直是人们研究的热点和难点。本文针对包含SVC的电力系统进行了动态建模及稳定性分析研究，并在考虑非线性负荷的影响下研究了SVC的非线性控制规律，同时针对我国阳城—淮阴输电工程，深入研究了配置串补和并补后，TCSC、SVC以及发电机励磁之间的协调设计策略。主要成果归纳如下：l对于包含SVC的电力系统，针对SVC调制工作过程建立了包括发电机在内的详细动态模型，利用Poincaré映射对系统动态稳定性进行了分析，并将自动微分技术引入Poincaré映射中Jacobian矩阵的运算。同时还与基于Floquet理论建立的平均模型进行了分析与比较，通过仿真计算验证，获得了满意的效果。l考虑电力系统非线性负荷的影响，结合微分代数理论研究了具有非线性负荷的电力系统SVC的控制，得到了非线性控制规律。同时还利用非线性系统微分几何理论中的零动态设计原理协调设计了励磁控制器和SVC控制器以同时提高电力系统的暂态稳定和电压稳定。仿真结果表明，该控制规律十分有效。l研究了2005年华东系统的阳城—淮阴远距离输电工程中将现有的固定串补改为可控串补后，采用基于能量函数的控制策略改进暂稳水平。仿真说明系统暂态稳定性明显提高，大大减少了故障切机的可能性，且在最严重故障时还要切除阳城电厂一台发电机以保证系统暂稳水平。I摘要l利用NETOMAC软件对SVC和STATCOM进行了动态建模及装置级数值仿真，并对两者的功能与特点进行了定性分析和仿真比较，然后考查了它们对上海电网正常运行方式及事故情况下电压的动态支持能力，并为协调设计串补装置与并补装置以提高电力系统稳定性提供了理论依据。l针对阳城—淮阴远距离输电工程研究了考虑在三堡处加装相应的并联补偿装置以快速支撑安装点电压，并基于影射控制理论、采样调节器设计技术和非线性最优变目标协调策略分别进行了TCSC、SVC及发电机励磁等的协调设计与控制。大量仿真结果表明，加装SVC后，临界故障清除时间得到提高，因此大大提高了单机远距离与电网互联系统的暂态稳定性。与传统的单个FACTS装置PID控制相比，协调设计方案有更强的阻尼特性及提高暂稳的能力。而且只要SVC容量选择适当，协调设计就能够保证发生严重故障时不再切机。关键词：电力系统，灵活交流输电系统(FACTS)，Poincaré映射，Floquet理论,自动微分技术，微分代数理论，发电机励磁系统，协调设计与控制，最优变目标协调策略，暂态稳定，NETOMAC软件仿真II摘要STUDYONDYNAMICMODELINGANDCOORDINATEDCONTROLOFPOWERSYSTEMSWITHFACTSABSTRACTTheinterconnectionoflargeregionalpowersystems,andtheformingoftheunifiedpowersystemgeographicallydistributedalloverthenationwillbeputintoanewstagewiththerapiddevelopmentofpowersystemsinourcountry.Thepowersystemstabilitywillalsofaceagreatchallengeindespiteofmanyadvantagesoftheinterconnectionofpowersystems.Afaultoccursmuchprobably,andasmallsignalpoweroscillationismucheasiertobeinvokedonthetielineofthelongdistancealternativecurrent(AC)andd