电力系统电压稳定鞍结分岔控制研究(附件)【字数：16400】
摘 要本篇论文主要介绍了电压稳定的基本概念，还介绍了分岔理论的基本概念，着重研究了鞍结分岔的现象。电力系统是一个典型的非线性动力系统，其固有的分岔现象是鞍结分岔。我们可以采取加入控制器，延迟鞍结分岔点这些方法来控制鞍结分岔。本篇论文通过一个典型的单机-PQ动态负荷系统作为例子，运用Matlab数值分岔工具箱MATCONT对它进行了单参数分岔分析，成功地找出鞍结分岔点，在鞍结分岔点对系统分析了小扰动后的时域仿真，发现了电压崩溃在鞍结分岔点系统一个小的扰动后也会发生。针对这个问题，我们通过对系统进行了分别以发电机功角和负荷母线电压为反馈变量的线性状态反馈控制、STATCOM控制和SVC控制，与此同时，用MATCONT分岔分析来加入控制器对鞍结分岔的控制作用来提高系统个稳定性。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 电压稳定性的基本概念 3
2.1引言 3
2.2电压稳定性的意义 3
2.3电压失稳和电压崩溃的概念 4
2.4电压失稳的原因 5
2.5 PV法 5
2.6章节小结 6
第三章 分岔理论（鞍结分岔）的基本概念 7
3.1引言 7
3.2分岔理论概述 7
3.3电力系统中的分岔分析 8
3.4鞍结分岔的概念 10
3.5鞍结分岔控制 11
3.6章节小结 11
第四章 MATCONT介绍 12
4.1引言 12
4.2 MATCOT操作 12
4.2.1 MATCOT的操作页面 12
4.2.2建立模型 12
4.2.3鞍结分岔图绘制（平衡点） 13
4.3章节小结 14
第五章 单机PQ动态负荷系统鞍结分岔分析及控制 15
5.1系统模型 15
5.2鞍结分岔的分析 15
5.3 PQ负荷模型系统的线性状态反馈控制 18
5.4 PQ负荷模型系统的SVC控制 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
5.5 PQ负荷模型系统的STATCOM控制 27
5.6章节小结 31
结束语 32
致 谢 34
绪论
电力系统是一个极其复杂并且规模庞大的非线性动态系统，它的稳定性研究一直都是电力系统运行与规划的一个重要课题。在没有出现电压崩溃事故之前，电力系统的功角稳定问题一直是人们关注的主要问题[1]。但是，电压不稳定性目前已经成为了一个独立的研究课题( 至少已作为应加以特殊考虑的一个专题) 。已出现的许多“电压不稳定性”的事例是其原因之一, “角度不稳定”即将来临的迹象全然没有。它们最初是局部现象, 可怕的是能够发展为波及到范围广阔地域的电压崩溃。第二个原因是要加强教育人们注意在大区域互联系统中保持良好的电压分布, 鼓励对可控补偿在内的各种电压支撑手段，并且做好充分的考虑[2]。
最近这些年，电力系统随着科学技术日益飞速地发展，已经进入了一个全新的时代。由于日益复杂化的系统，电力系统中的电压稳定性问题也随之越来越突出，是现代电力系统去解决的首要问题之一。由于电压失稳而导致的大面积大区域停电的事故在各地先后发起，产生了非常大的经济损失，严重的社会影响，和人民恐慌。考虑到对环境的保护以及经济方面，发、输电设施使用的强度越来越接近它的极限值，这样使得系统经常在临界点运行；并联电容也增加了无功补偿，在电压降低时，这种补偿向系统供出的无功会按电压平方下降；很长的一段时间人们仅仅注意了研究功角的稳定性，很大的忽略了电压稳定性这一重要的问题，使其问题更加的严重。电压不稳定还有电压崩溃出现的条件同样在我国存在, 但是我国的电网更脆弱, 使用并联电容器的情况更甚, 而且在城市中的家用电器设备的每日剧增, 中国比其他国家可能出现电压不稳定问题更为严峻。现在国内电压稳定问题具有“暴露的不突出”这一表现, 其中的一个原因应该是很多有载调压变压器分接头(LTC) 并没有投入到自动和电力两个部门而通过甩负荷的措施, 而其后的一个措施应该是杜绝电压不稳定问题的最后防线, 不能太早地或过度地使用。如果电力实现市场化后, 就应该更大的限制甩负荷的使用。因此在我国应迅速加紧对电压稳定问题的深入研究[3]。
分岔现象是针对非线性科学而进行研究的一种现象, 它主要研究的是当一组微分方程方程所含参数的取值与其所描述的解的动态特性相关, 并参数取值的改变而引发其解也变化, 其中也包括系统一些主要特性, 例如稳定性的变化、稳定域的变化和平衡点的变化。非线性科学日益发展, 科学家与工程人员也越来越重视非线性问题。分岔理论是非线性研究中一个极其重要的方面，最近这十几年分岔理论在非线性代数系统和非线性微分动力系统中得到日益重大的发展。在本质的角度上看, 系统失稳能够认为是一个含参数系统,当它的参数变化并恰巧经过某一个临界的值的时候, 系统的定性性态在这时发生了突然变化, 这种变化被称之为分岔[1]。电力系统是一个极为典型的非线性系统，电力系统的稳定性的研究中广泛的运用了分岔理论。我们把电力系统看作是一个非线性动力系统，把电压稳定看作结构性稳定的问题，分岔现象就是发生电压失稳的一个重要的原因。分岔点也不尽相同，我们可以将其分为静分岔与动分岔。鞍结分岔、转换分岔、叉形分岔等称之为静分岔。我们最常见的一种静分岔现象是鞍结分岔；霍普夫分岔、周期分岔、奇异诱导分岔是动分岔。电力系统有着两类主要的分岔形式:其一是鞍结分岔( Saddlenode Bifurcation, SNB)，它对应着系统单调失稳;其二是霍普夫分岔(Hopf Bifurcation, HB)，针对系统振荡失稳[4]。
我的毕业设计的课题是：电力系统电压稳定鞍结分岔控制研究。主要研究何种主要分岔形式会引起电压失稳：鞍结分岔(SNB)如何影响电力系统电压稳定性，说明了分岔理论的基本概念和改分岔的现象，并通过MTALAB的数值分岔分析工具箱MATCONT进行分岔分析经典的单机动态负荷系统模型，而且设计了线性负反馈控制和SVC控制对其分岔现象进行控制，与此同时对此进行了讨论。这篇论文分为：第2章——电压稳定性的基本概念，第3章——分岔理论的基本概念，第4章——MATCONT软件介绍，第5章——单机PQ动态负荷系统分岔分析及控制还有第6章——总结。
电压稳定性的基本概念
2.1引言
开发可以随时对交流电机测速的测速仪，该测速仪能够与外部进行RS485通信，能够进行转速显示，检测时间等功能。当电动机转速超速的情况下可以闪光报警。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 电压稳定性的基本概念 3
2.1引言 3
2.2电压稳定性的意义 3
2.3电压失稳和电压崩溃的概念 4
2.4电压失稳的原因 5
2.5 PV法 5
2.6章节小结 6
第三章 分岔理论（鞍结分岔）的基本概念 7
3.1引言 7
3.2分岔理论概述 7
3.3电力系统中的分岔分析 8
3.4鞍结分岔的概念 10
3.5鞍结分岔控制 11
3.6章节小结 11
第四章 MATCONT介绍 12
4.1引言 12
4.2 MATCOT操作 12
4.2.1 MATCOT的操作页面 12
4.2.2建立模型 12
4.2.3鞍结分岔图绘制（平衡点） 13
4.3章节小结 14
第五章 单机PQ动态负荷系统鞍结分岔分析及控制 15
5.1系统模型 15
5.2鞍结分岔的分析 15
5.3 PQ负荷模型系统的线性状态反馈控制 18
5.4 PQ负荷模型系统的SVC控制 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
5.5 PQ负荷模型系统的STATCOM控制 27
5.6章节小结 31
结束语 32
致 谢 34
绪论
电力系统是一个极其复杂并且规模庞大的非线性动态系统，它的稳定性研究一直都是电力系统运行与规划的一个重要课题。在没有出现电压崩溃事故之前，电力系统的功角稳定问题一直是人们关注的主要问题[1]。但是，电压不稳定性目前已经成为了一个独立的研究课题( 至少已作为应加以特殊考虑的一个专题) 。已出现的许多“电压不稳定性”的事例是其原因之一, “角度不稳定”即将来临的迹象全然没有。它们最初是局部现象, 可怕的是能够发展为波及到范围广阔地域的电压崩溃。第二个原因是要加强教育人们注意在大区域互联系统中保持良好的电压分布, 鼓励对可控补偿在内的各种电压支撑手段，并且做好充分的考虑[2]。
最近这些年，电力系统随着科学技术日益飞速地发展，已经进入了一个全新的时代。由于日益复杂化的系统，电力系统中的电压稳定性问题也随之越来越突出，是现代电力系统去解决的首要问题之一。由于电压失稳而导致的大面积大区域停电的事故在各地先后发起，产生了非常大的经济损失，严重的社会影响，和人民恐慌。考虑到对环境的保护以及经济方面，发、输电设施使用的强度越来越接近它的极限值，这样使得系统经常在临界点运行；并联电容也增加了无功补偿，在电压降低时，这种补偿向系统供出的无功会按电压平方下降；很长的一段时间人们仅仅注意了研究功角的稳定性，很大的忽略了电压稳定性这一重要的问题，使其问题更加的严重。电压不稳定还有电压崩溃出现的条件同样在我国存在, 但是我国的电网更脆弱, 使用并联电容器的情况更甚, 而且在城市中的家用电器设备的每日剧增, 中国比其他国家可能出现电压不稳定问题更为严峻。现在国内电压稳定问题具有“暴露的不突出”这一表现, 其中的一个原因应该是很多有载调压变压器分接头(LTC) 并没有投入到自动和电力两个部门而通过甩负荷的措施, 而其后的一个措施应该是杜绝电压不稳定问题的最后防线, 不能太早地或过度地使用。如果电力实现市场化后, 就应该更大的限制甩负荷的使用。因此在我国应迅速加紧对电压稳定问题的深入研究[3]。
分岔现象是针对非线性科学而进行研究的一种现象, 它主要研究的是当一组微分方程方程所含参数的取值与其所描述的解的动态特性相关, 并参数取值的改变而引发其解也变化, 其中也包括系统一些主要特性, 例如稳定性的变化、稳定域的变化和平衡点的变化。非线性科学日益发展, 科学家与工程人员也越来越重视非线性问题。分岔理论是非线性研究中一个极其重要的方面，最近这十几年分岔理论在非线性代数系统和非线性微分动力系统中得到日益重大的发展。在本质的角度上看, 系统失稳能够认为是一个含参数系统,当它的参数变化并恰巧经过某一个临界的值的时候, 系统的定性性态在这时发生了突然变化, 这种变化被称之为分岔[1]。电力系统是一个极为典型的非线性系统，电力系统的稳定性的研究中广泛的运用了分岔理论。我们把电力系统看作是一个非线性动力系统，把电压稳定看作结构性稳定的问题，分岔现象就是发生电压失稳的一个重要的原因。分岔点也不尽相同，我们可以将其分为静分岔与动分岔。鞍结分岔、转换分岔、叉形分岔等称之为静分岔。我们最常见的一种静分岔现象是鞍结分岔；霍普夫分岔、周期分岔、奇异诱导分岔是动分岔。电力系统有着两类主要的分岔形式:其一是鞍结分岔( Saddlenode Bifurcation, SNB)，它对应着系统单调失稳;其二是霍普夫分岔(Hopf Bifurcation, HB)，针对系统振荡失稳[4]。
我的毕业设计的课题是：电力系统电压稳定鞍结分岔控制研究。主要研究何种主要分岔形式会引起电压失稳：鞍结分岔(SNB)如何影响电力系统电压稳定性，说明了分岔理论的基本概念和改分岔的现象，并通过MTALAB的数值分岔分析工具箱MATCONT进行分岔分析经典的单机动态负荷系统模型，而且设计了线性负反馈控制和SVC控制对其分岔现象进行控制，与此同时对此进行了讨论。这篇论文分为：第2章——电压稳定性的基本概念，第3章——分岔理论的基本概念，第4章——MATCONT软件介绍，第5章——单机PQ动态负荷系统分岔分析及控制还有第6章——总结。
电压稳定性的基本概念
2.1引言
开发可以随时对交流电机测速的测速仪，该测速仪能够与外部进行RS485通信，能够进行转速显示，检测时间等功能。当电动机转速超速的情况下可以闪光报警。
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