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第1篇 电力受端系统暂态及中长期电压稳定的机理和判据研究3

第1章 概述3

1.1 电压稳定研究的目的和意义3

1.2 电压稳定的研究内容3

1.3 电压稳定的研究进展4

1.4 本课题的主要研究成果5

参考文献7

第2章 暂态及中长期电压稳定机理研究8

2.1 电压稳定性的定义9

2.2 电压失稳机理研究12

2.2.1 简单纯电阻电路电压稳定性12

2.2.2 简单纯电阻电路电压稳定性的数学描述14

2.2.3 交流电路的电压稳定性15

2.3 暂态电压失稳影响因素16

2.3.1 暂态电压失稳16

2.3.2 暂态电压失稳影响因素分析18

2.4 中长期电压稳定影响因素21

2.4.1 中长期电压稳定21

2.4.2 中长期电压失稳影响因素分析22

2.5 典型电压崩溃事故综述及电压崩溃特征分析22

2.5.1 典型电压崩溃事故综述23

2.5.2 暂态电压失稳的特征26

2.5.3 中长期电压失稳的特征26

2.6 小结27

参考文献27

第3章 暂态及中长期电压稳定判据研究30

3.1 暂态及中长期电压稳定判据研究现状30

3.2 基于时域仿真的戴维南等值参数跟踪计算方法32

3.2.1 数学描述33

3.2.2 准确性分析35

3.3 基于全微分的戴维南等值参数跟踪计算方法37

3.3.1 传统戴维南等值方法37

3.3.2 基于全微分的戴维南等值参数跟踪计算方法38

3.4 暂态及中长期电压稳定判据42

3.4.1 电压稳定判据的理论推导42

3.4.2 等阻抗法45

3.4.3 最大电磁功率法49

3.4.4 功率电流反向法54

3.5 小结60

参考文献60

第4章 暂态电压稳定与暂态功角稳定的判别62

4.1 基于戴维南等值跟踪的失稳模式判别63

4.1.1 理论基础63

4.1.2 简单电力系统的失稳模式判别64

4.1.3 复杂电力系统的失稳模式判别65

4.1.4 算例分析65

4.2 基于能量函数法和奇异诱导分岔的失稳模式判别68

4.2.1 研究现状68

4.2.2 理论基础69

4.2.3 算法原理78

4.2.4 算例分析81

4.3 小结84

参考文献84

第5章 交直流系统电压稳定分析86

5.1 多馈入短路比和临界短路比86

5.1.1 理论基础86

5.1.2 多馈入短路比定义89

5.1.3 多馈入短路比与单馈入短路比的关系94

5.1.4 多馈入临界短路比94

5.2 多馈入短路比与电压稳定性分析97

5.2.1 多馈入电压灵敏因子97

5.2.2 多馈入最大直流功率97

5.2.3 数学分析98

5.2.4 仿真分析102

5.3 小结104

参考文献105

第6章 暂态及中长期稳定算法研究和软件开发106

6.1 程序算法及流程图107

6.1.1 数值积分算法107

6.1.2 程序的流程图108

6.2 程序的仿真模型110

6.3 暂态及中长期电压稳定判据的实现112

6.4 算例验证114

6.4.1 算例一114

6.4.2 算例二116

6.5 小结120

参考文献121

附录A 本课题成果123

A.1 论著123

A.2 专利123

A.3 其他124

附录B 3机10节点系统126

附录C WSCC 4机11节点系统128

附录D NEW ENGLAND 10机39节点系统129

附录E 感应电动机负荷三阶机电暂态数学模型130

第2篇 电力受端系统广义负荷特性分析133

第7章 概述133

7.1 负荷建模的研究意义133

7.2 负荷建模的研究内容133

7.3 负荷建模研究进程134

7.4 本课题的研究成果134

参考文献135

第8章 负荷建模基础理论研究136

8.1 负荷模型的种类136

8.2 TVA负荷模型结构137

8.3 模型参数辨识方法研究139

8.3.1 参数综合优化算法139

8.3.2 参数辨识范围调整140

8.3.3 根据灵敏度对有功进行调整143

8.4 基于PMU的负荷建模145

8.4.1 PMU相量数据获取方法145

8.4.2 PMU数据的可辨识性研究146

8.4.3 实际PMU数据及处理147

8.4.4 基于PMU负荷建模实践148

8.5 小结150

参考文献150

第9章 负荷统计学特性研究151

9.1 负荷分类151

9.1.1 聚类分析151

9.1.2 特征向量选取152

9.2 负荷空间降维和模型泛化157

9.2.1 负荷空间降维的必要性157

9.2.2 支持向量机在负荷建模中的应用159

9.3 小结165

参考文献166

第10章 负荷的不确定性分析167

10.1 基于概率分配法的不确定性分析167

10.1.1 概率分配法基本原理167

10.1.2 概率分配法的适用性分析169

10.2 基于随机响应面法的不确定性分析170

10.2.1 随机响应面法基本原理170

10.2.2 随机响应面法的适用性分析173

10.3 负荷模型结构的不确定性分析175

10.3.1 静态负荷模型的不确定性75

10.3.2 综合负荷模型的不确定度177

10.4 负荷模型参数的不确定性分析178

10.4.1 实测负荷模型参数的有效性验证179

10.4.2 极限切除时间下的不确定性分析181

10.5 小结183

参考文献183

第11章 含分布式发电的负荷建模185

11.1 简介185

11.2 含同步发电机的负荷建模185

11.2.1 动态仿真系统介绍185

11.2.2 同步发电机容量大小对负荷建模的影响186

11.2.3 含同步发电机的负荷建模188

11.2.4 异步机并联静特性负荷模型191

11.2.5 异步机并联静特性模型仿真结果191

11.3 含风电场的负荷建模192

11.3.1 简介192

11.3.2 风电场对负荷建模的影响193

11.3.3 含风电场的负荷建模194

11.4 小结197

参考文献197

第12章 电力系统冲击负荷建模199

12.1 冲击负荷建模思路199

12.1.1 冲击负荷的范畴199

12.1.2 冲击负荷建模思路199

12.1.3 冲击负荷测量设备启动判据分析200

12.2 冲击负荷生产特点分析200

12.2.1 硅铁200

12.2.2 电解铝202

12.2.3 小结204

12.3 冲击负荷的模型结构研究204

12.4 冲击负荷的冲击特性建模205

12.4.1 硅铁冲击负荷205

12.4.2 模型检验206

12.4.3 分析讨论206

12.5 冲击负荷的负荷特性建模207

12.5.1 异步电动机综合负荷模型207

12.5.2 10％异步电动机+90％恒电流208

12.5.3 配网阻抗模型209

12.5.4 本文提出的负荷模型209

12.6 小结210

参考文献210

附录F 本课题成果211

F.1 论著211

F.2 专利211

F.3 其他212

附录G213

第3篇 电力受端系统的动态等值理论217

第13章 概述217

13.1 动态等值的目的意义217

13.2 动态等值的研究内容217

13.3 动态等值的研究进展218

13.4 本课题的主要成果219

参考文献220

第14章 动态等值的方式222

14.1 动态等值的方式222

14.2 异步迭代算法223

14.2.1 基于灵敏度的校正算法224

14.2.2 合理选择可调节点225

14.2.3 算例分析226

14.3 小结229

参考文献229

第15章 动态等值的模型230

15.1 动态等值模型的结构230

15.2 缓冲网节点的选择231

15.3 动态等值模型的方程232

15.3.1 以相角作为输入的模型232

15.3.2 以频率作为输入的模型233

15.4 小结234

参考文献234

第16章 动态等值的同调方法235

16.1 基本原理235

16.2 发电机群的动态等值236

16.2.1 同调发电机群的判别236

16.2.2 同调发电机母线的化简237

16.2.3 发电机本体的聚合239

16.2.4 励磁系统与PSS的聚合241

16.2.5 原动机调速系统的聚合248

16.3 电动机群的动态等值253

16.3.1 基本原理253

16.3.2 电动机群的判别254

16.3.3 电动机负荷母线的化简255

16.3.4 电动机负荷的参数聚合255

16.3.5 不同负荷模型影响对比255

16.4 剩余网络的化简258

16.4.1 REI法258

16.4.2 CSR法258

16.5 小结259

参考文献260

第17章 动态等值的辨识方法262

17.1 基本原理262

17.2 动态等值模型的结构特性262

17.2.1 参数灵敏度262

17.2.2 参数可辨识性266

17.2.3 参数辨识难易度272

17.3 动态等值模型的参数辨识272

17.4 动态等值的混合方法273

17.5 仿真算例274

17.6 工程实例276

17.7 小结277

参考文献277

第18章 动态等值的模态方法278

18.1 近似线性化模态方法278

18.1.1 基本步骤278

18.1.2 主要问题278

18.2 精确线性化模态方法279

18.2.1 结构分解279

18.2.2 精确线性化模态等值280

18.2.3 总体框架284

18.3 小结285

参考文献285

第19章 动态等值软件开发286

19.1 软件结构与算法流程286

19.2 算例289

附录H 本课题成果292

H.1 论著292

H.2 其他293

附录I IEEE 39节点系统294

第4篇 超高压交、直流混合输电系统的交互影响和直流系统换流站换相失败的机理分析301

第20章 概述301

20.1 本课题的研究意义301

20.2 本课题的研究内容及其成果302

参考文献302

第21章 交直流混合输电系统交互影响的模态级数分析304

21.1 非线性系统的模态级数表示305

21.2 数学模型306

21.2.1 交流系统模型306

21.2.2 直流系统模型307

21.2.3 发电机的电磁功率特性和AC/DC接口方程308

21.3 模态级数法的应用309

21.4 仿真算例分析310

21.5 小结312

参考文献312

第22章 交直流混合输电系统的优化控制措施314

22.1 基于模态级数法和轨迹灵敏度的励磁调节器参数的优化314

22.1.1 模态级数法简介314

22.1.2 数值微商算法315

22.1.3 励磁调节器参数优化设计316

22.1.4 仿真算例分析316

22.2 考虑未建模动态的直流输电系统鲁棒自适应控制320

22.2.1 带未建模动态的鲁棒自适应非线性控制原理简介320

22.2.2 直流线路附加控制器设计321

22.2.3 仿真算例分析322

22.3 多馈入高压直流输电系统非线性附加控制器的设计323

22.3.1 控制系统的数学模型323

22.3.2 控制器设计325

22.3.3 仿真算例分析327

22.4 多馈入交直流输电系统的分散协调控制328

22.4.1 基于可选择控制结构的部分输出量反馈最优分散协调控制328

22.4.2 基于PMU的多馈入交直流系统的分散协调控制334

22.4.3 基于最优变目标的交直流混合输电系统分层协调控制338

22.5 小结344

参考文献344

第23章 交直流混合输电系统的机电暂态和电磁暂态混合仿真346

23.1 典型数字仿真程序在交直流输电系统仿真中的应用346

23.1.1 机电暂态仿真程序346

23.1.2 电磁暂态仿真程序347

23.1.3 本文采用的仿真程序347

23.2 电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真的理论基础347

23.2.1 机电暂态和电磁暂态数学模型347

23.2.2 快、慢子系统的划分352

23.2.3 混合仿真模型的数据接口分析方法及其算法流程352

23.2.4 双时标混合仿真方法355

23.3 仿真算例分析356

23.4 小结359

参考文献359

第24章 高压直流输电系统换相失败判断标准的理论分析研究361

24.1 数学模型的建立及机理分析362

24.2 仿真算例分析365

24.3 小结367

参考文献367

第25章 影响多馈入高压直流输电换相失败的因素369

25.1 系统强度对多馈入高压直流换相失败的影响369

25.1.1 数学模型的建立及理论分析369

25.1.2 仿真算例分析375

25.2 耦合导纳对多馈入高压直流换相失败的影响377

25.2.1 数学模型的建立及理论分析377

25.2.2 仿真算例分析382

25.3 多馈入直流交互作用因子对换相失败的影响384

25.3.1 多馈入交互因子与换相失败的关系385

25.3.2 仿真工具及换相失败判据386

25.3.3 系统模型387

25.3.4 仿真算例分析387

25.4 小结392

参考文献393

第26章 高压直流输电系统换相失败临界指标研究394

26.1 换相失败临界指标394

26.1.1 换相失败免疫因子（CFII）394

26.1.2 基于EMTDC优化仿真的换相失败临界指标求解396

26.2 两端直流系统换相失败临界指标分析397

26.3 多馈入情况下电气距离对换相失败的指标影响分析398

26.4 小结399

参考文献399

第27章 多馈入高压直流输电系统换相失败的预防控制和换相失败后直流系统快速恢复策略400

27.1 避免逆变器换相失败的预防措施400

27.1.1 换相失败的预防措施400

27.1.2 换相失败后直流系统快速恢复的策略401

27.2 高压直流输电系统对换相失败的控制402

27.2.1 换相失败的控制402

27.2.2 抑制复杂系统换相失败交互作用的多层协调控制404

27.3 换相失败的控制策略在南方电力系统中的仿真分析验证研究406

27.3.1 未采取任何控制措施时系统的仿真分析研究407

27.3.2 采用多层协调控制后复杂系统换相失败的仿真分析408

27.4 小结409

参考文献410

附录J 本课题成果411

J.1 论著411

J.2 专利412

J.3 其他413