风电系统中平衡解流形上分岔点搜索方法的改进及分岔控制

作     者：梁欢 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周雪松;李国栋

授予年度：2015年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：风电系统 电压稳定性 平衡解流形 分岔点 静态无功补偿器 

摘      要：近几十年来能源短缺和环境恶化两大问题对人类发展的制约越来越明显,可再生能源的探索和利用的比例正逐年递增。风电是一种清洁可再生的能源,对风电的研究越来越受到人们的关注。然而,人们在利用风电的过程中也伴随着一系列的问题,其中风电系统电压稳定性问题是制约风电发展的关键性难题。本文以这个问题为切入点展开研究,用研究动力学系统的分岔理论来研究风电系统的电压稳定性。本文的主要研究内容包括两个方面:首先,我们提出了一种搜索平衡解流形上分岔点的新方法,然后我们基于此方法要求解矩阵最大模特征值的问题,提出了改进的乘幂法。其次,针对分岔现象对风电系统造成的不利影响,我们提出了相应的解决和抑制分岔的方法。主要研究内容及结论如下:其一,针对风电系统中平衡解流形上的分岔点搜索展开研究,介绍了风电系统的基本结构和数学建模过程,利用MATCONT软件对模型进行编程,然后获得了系统的平衡解流形。我们用单位圆法对平衡解流形上的分岔点进行搜索,并用MATLAB仿真的方法对搜索结果进行验证分析。在此过程中,我们提出了改进的乘幂法来加速最大模特征值的求取,并用数学证明的方法对改进的乘幂法的快速性和有效性进行了说明,且在应用中收到了良好的效果。其二,由于分岔现象的发生会给电力系统带来不利影响,我们提出了通过无功补偿的方法来增加系统电压稳定性的措施。我们选择SVC(静态无功补偿器)作为无功补偿装置,利用分岔理论对以无功为参数的风电系统模型进行了仿真分析,结果表明SVC作为无功补偿装置的加入能够有效延迟分岔现象的发生,在一定程度上增大了电力系统的稳定裕度进而提高电压的稳定性。