计及随机扰动的电力系统暂态稳定与评估分析

作     者：黄通 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王杰

授予年度：2019年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：随机电力系统 随机微分方程 EEAC 暂态稳定 

摘      要：随着新能源等分布式电源的大量并网,插电式电动汽车的渗透率不断提高等,随机性成为了电力系统的显著特性之一。以往由于随机性并不突出,暂态稳定分析多采用确定性的模型和方法,无法应用于随机系统当中。对于受到随机扰动的系统,其暂态稳定性如何变化,以及如何快速和准确的分析评估其暂态稳定性是一个新的研究课题。在随机性日益显著的今天,该课题的研究对维持电力系统安全稳定运行具有重要的前瞻意义。本文首先对计及随机扰动的电力系统稳定性研究现状和现有的暂态稳定分析方法进行了综述。其次,基于It?随机微分方程理论,分类建模了常见的随机扰动,给出了相应的数值模拟方法。建立了计及随机扰动的电力系统数学模型,提出了一种新的随机电力系统暂态稳定评估框架。通过随机微分方程的数值方法,可以得到系统的暂态稳定评估结果。然后,确定了随机电力系统暂态稳定的指标——稳定概率。基于经典的等面积法则,结合电力系统随机微分方程模型,运用It?积分推导了适用于外部随机激励下单机无穷大系统暂态稳定分析的改进EAC法;应用所提方法对单机无穷大系统的极限切除时间进行了测算,通过与时域仿真法结果的对比证明了该方法的正确性。根据随机扰动的存在区间划分成了不同情况进行了讨论和对比,着重对比了随机扰动全局存在和随机扰动只存在于故障期间两种情况下的系统稳定概率,结果差别较为明显,实际应用中需要根据故障和随机扰动的相关性进行甄别。然后将暂态稳定分析扩展至多随机扰动的多机系统中,根据随机微分方程理论和运动稳定性量化理论,推导了适用于分析随机系统暂态稳定的改进EEAC方法。将随机扰动进行等效,通过模型聚合降维,简化了系统模型。在4机系统中进行测算,所提方法与数值仿真方法的结果对比表明了所提方法能够在保证精度的情况下显著减少计算量。通过所提方法,研究和评估了随机扰动的强度和类型对电力系统暂态稳定性的影响,并将同等强度的Poisson白噪声型和Gauss白噪声型随机扰动下电力系统的暂态稳定性进行了对比。