系统动态过程中输电线路小扰动关系及调制频率对其特征的影响分析

作     者：季雨西 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁小明

授予年度：2023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：幅频调制 内电势 小扰动振荡 输电线路 调制频率 

摘      要：随着电力电子设备的大规模接入,如今的电力系统在多种场景下出现了小扰动振荡事故。小扰动动态过程分析是电力系统的迫切需要。然而现有的研究未能认识到动态过程中设备内电势幅值/频率被调制这一本质,以及相应的交流电压瞬时值非周期的特征。动态过程中网络激励响应之间的小扰动关系并不能以工频或谐波阻抗的物理概念描述。为此本文首先揭示了动态过程中设备内电势幅值/频率调制的本质,其次提出了分析系统小扰动动态过程所需要的输电线路内电势幅值/频率-有功/无功功率小扰动原始关系,最后分析了调制频率对该关系可线性化区域及敏感度的影响。具体研究内容分为以下几个方面:(1)通过同步机和电力电子设备动态过程中内电势形成机制阐明了其在动态过程中幅值/频率调制的本质,分析得到了此时内电势瞬时值非平稳非周期的特征,并通过时域仿真加以验证。(2)以简化的电压源型变换器系统为例,阐明了系统动态过程中内电势幅值/频率连续调制过程,通过该过程说明了建立内电势幅值/频率演化的物理图像对理解小扰动振荡机理和线性化解析分析小扰动动态过程的必要性。阐明了输电线路以内电势幅值/频率为激励,有功/无功功率为响应的小扰动关系能够反映网络参与幅值/频率演化的机制。因此认识调制频率对该关系特征的影响是建立不同时间尺度幅值/频率演化的物理图像的基础。最后结合内电势瞬时值特征,提出了以数值仿真研究该关系特征这一基本思路。(3)推导了一种输电线路激励响应原始关系的简洁表达式,阐明了在此基础上实现数值仿真程序的基本思路。研究了小扰动关系可线性化区域受调制频率影响的规律,为系统不同时间尺度动态过程线性化解析分析适用性评估奠定基础。研究了可线性化区域内小扰动关系敏感度受调制频率影响的规律,为系统不同时间尺度相互作用分析奠定基础。初步探讨了该影响规律产生的机制,并通过仿真分析得到该影响规律可能使得系统中高频振荡与低频振荡传播相同的空间距离,打破了高频振荡涉及区域通常较小这一固有印象。