《電力系統時滯穩定性》重在闡述電力系統時滯穩定性研究中涉及的一些基本概念、適用模型、關鍵問題和相關分析方法。在簡單回顧電力系統時滯環節的一些特點后,重點分析時滯現象帶給電力系統穩定性的影響。內容涉及時滯系統穩定性的頻域和時域兩類分析方法、電力系統時滯穩定裕度計算方法、時滯穩定域的構建及求解方法、時滯電力系統的模型降維以及分岔分析等部分。
《電力系統時滯穩定性》可作為高等院校電氣工程專業的高年級本科生和研究生的參考教材,也可作為從事電力系統穩定性研究的相關技術人員的參考資料。
時滯是自然界中的一種常見現象,會對動力系統的穩定運行產生重要影響,如:時滯動力系統作為典型的無窮維系統,理論上存在無窮多的特征根,分析甚為困難;時滯會導致系統原有振蕩模態發生改變,引起控制器失效;時滯可能誘發多種復雜的分岔現象,甚至導致系統出現混沌等,因此在航空航天、信息通信、工業生產、能源交通、社會調控等諸多領域內,都需要科學考慮時滯因素影響。電力系統作為最大的人造動力系統之一,時滯對其穩定運行也至關重要。本書是探討時滯現象對電力系統穩定性影響的一本專業書籍,內容涉及電力系統時滯現象的成因和特點、電力系統時滯穩定性分析的適用模型和常見方法、時滯電力系統小擾動穩定域和時滯電力系統分岔現象等內容。通過本書,希望讀者對電力系統時滯穩定性有一個基本認知。
作者所在課題組的研究生的科研工作構成了本書的主要內容,對尚蕊、陳建華、曹曉東、謝星星、宋婷婷、姜懿郎、安海云、姜濤、李曉萌、董朝宇、董曉紅、王蕾等的辛勤工作表示感謝。在本書撰寫過程中,天津大學的余曉丹副教授和穆云飛副教授給予了大力支持和幫助;本書初稿承蒙天津大學余貽鑫院士和王成山教授審閱,提出了很多寶貴的意見和建議,在此一并表示衷心感謝。
本書研究成果曾獲得國家自然科學基金項目“基于自由權矩陣的電力系統數據延時可接受性研究”(50707019)和“基于空間分解及變換技術的高維隨機時滯電力系統穩定性研究”(51277128)的共同資助。
由于作者水平有限,書中難免存在不足之處,敬請讀者批評指正。
前言
第1章 電力系統與時滯環節概述
1.1 時滯動力系統
1.2 電力系統時滯環節及變化規律
1.2.1 廣域協調控制中的時滯環節
1.2.2 智能電網場景中的時滯環節
1.2.3 電力系統時滯環節的特點
1.3 時滯動力系統穩定性分析方法概述
1.3.1 時域仿真法
1.3.2 線性時滯系統穩定性分析方法
1.3.3 基于Lyapunov穩定性理論的方法
1.4 電力系統時滯穩定分析的需求及本書關注
第2章 時滯電力系統模型及其穩定性
2.1 動力系統基本概念
2.2 動力系統平衡點的穩定性
2.2.1 平衡點及周期點
2.2.2 平衡點的分類
2.2.3 穩定平衡點的吸引域
2.2.4 Lyaptmov穩定理論初步
2.3 動力系統結構穩定性
2.3.1 結構穩定性
2.3.2 動力系統分岔
2.3.3 中心流形定理
2.3.4 幾類常見分岔
2.4 電力系統微分-代數方程模型
2.4.1 電力系統模型簡化
2.4.2 DAE模型的平衡點及其穩定性
2.4.3 DAE模型的分岔現象
2.4.4 電力系統小擾動穩定域及其邊界
2.5 時滯電力系統穩定性研究所用模型
2.5.1 時滯微分方程模型及其線性化形式
2.5.2 時滯微分-代數方程模型及其線性化形式
2.5.3 時滯系統特征方程及其穩定性
2.6 時滯對系統穩定性影響示例
2.6.1 單機無窮大等值系統
2.6.2 不含時滯情況下的系統特征值及變動軌跡
2.6.3 考慮時滯時的系統特征值軌跡
2.6.4 小結與討論
2.7 本章小結
第3章 電力系統時滯穩定裕度及其求解方法
3.1 電力系統時滯穩定裕度
3.2 基于Rekasius變換的單時滯系統時滯穩定裕度求解方法
3.2.1 線性單時滯系統模型及其時滯穩定裕度
3.2.2 基于Rekasius變換的時滯穩定裕度求解方法
3.2.3 算法驗證及示例
3.2.4 小結
3.3 基于矩陣變換技術的時滯穩定裕度求解方法
3.3.1 特定方向上的時滯穩定裕度求解
3.3.2 全局時滯穩定裕度的求解
3.3.3 單機無窮大系統算例
3.3.4 WSCC三機九節點系統算例
3.3.5 小結
3.4 實用時滯穩定裕度及其求解方法
3.4.1 實用時滯穩定裕度
3.4.2 實用時滯穩定裕度求解方法
3.4.3 單機無窮大系統算例
3.4.4 WSCC三機九節點系統算例
3.4.5 小結
3.5 本章小結
第4章 電力系統Lyapunov時滯穩定分析方法
4.1 基于Lyapunov穩定性理論的時滯系統判穩方法
4.1.1 時滯系統穩定性
4.1.2 Lyapunov-Krasovskii判穩方法和Lyapunov-Razumikhin判穩方法
4.2 線性矩陣不等式
4.2.1 LMI的一般表示
4.2.2 LMI的標準問題
4.3 改進自由權矩陣方法
4.3.1 自由權矩陣方法原理
4.3.2 改進自由權矩陣方法
4.3.3 時滯穩定裕度求解
4.3.4 算例驗證
4.3.5 小結
4.4 考慮時滯軌跡影響的改進穩定判據
4.4.1 改進時滯穩定判據
4.4.2 新判據改進機理分析
4.4.3 判據待求變量及效率提升分析
4.4.4 新判據與基于自由權矩陣判據間的內在聯系分析
4.4.5 算例驗證
4.4.6 小結
4.5 含積分二次型的時滯穩定性改進分析方法
4.5.1 單時滯場景
4.5.2 多時滯場景
4.5.3 算例驗證
4.6 本章小結
第5章 時滯電力系統模型改進與降維
5.1 電力系統時滯環節規律分析
5.2 時滯電力系統的改進模型
5.2.1 CTODE模型及其線性化形式
5.2.2 CTDAE模型及其線性化形式
5.2.3 算例
5.2.4 小結
5.3 一種單時滯電力系統的模型降維方法
5.3.1 模型降維方法概述
5.3.2 模型降維方法詳細推導
5.3.3 算例分析與驗證.
5.3.4 小結
5.4 一種多時滯電力系統的模型降維方法
5.4.1 系統模型
5.4.2 模型降維方法
5.4.3 算例
5.4.4 小結
5.5 本章小結
第6章 電力系統時滯小擾動穩定域
6.1 電力系統時滯小擾動穩定域概述
6.2 不含時滯的系統小擾動穩定域
6.2.1 電力系統小擾動穩定域邊界構成
6.2.2 小擾動穩定域邊界追蹤算法的實現思路
6.2.3 小擾動穩定域邊界追蹤算法的具體實現
6.2.4 算例分析
6.2.5 小結
6.3 含時滯情況下的電力系統小擾動穩定域
6.3.1 電力系統時滯小擾動穩定域及其邊界構成
6.3.2 電力系統時滯小擾動穩定域邊界追蹤算法
6.3.3 算例分析
6.3.4 小結
6.4 時滯空間中的電力系統小擾動穩定域
6.4.1 時滯參數空間中的小擾動穩定域及其邊界
6.4.2 時滯參數空間中的小擾動穩定域邊界求解算法
6.4.3 算例分析
6.4.4 小結
6.5 本章小結
第7章 時滯電力系統的兩類分岔
7.1 時滯動力系統的兩類獨特分岔現象
7.1.1 動力系統分岔概述
7.1.2 OEB和ODB
7.2 基于朗伯W函數的兩類分岔機理分析
7.2.1 朗伯W函數簡介
7.2.2 朗伯W函數在實數域內的性質
7.2.3 朗伯W函數與OEB和ODB的關系
7.3 一階單時滯系統的OEB和ODB
7.3.1 用朗伯W函數表示的一階單時滯系統特征方程
7.3.2 基于朗伯W函數的一階單時滯系統分岔分析
7.3.3 示例分析
7.3.4 小結
7.4 二階單時滯系統的OEB判斷方法
7.4.1 OEB分岔判別方法.
7.4.2 系統示例
7.4.3 小結
7.5 高階單時滯系統的OEB判斷方法
7.5.1 OEB分岔判別方法
7.5.2 高階時滯系統特征值追蹤算法
7.5.3 三階單時滯系統算例
7.5.4 WSCC三機九節點時滯系統算例
7.5.5 小結
7.6 本章小結
參考文獻
后記
查看全部↓