电力系统倍周期分岔研究(附件)【字数：12839】
摘 要在国民经济的高速增长的这些年，电力行业呈现出井喷式发展的趋势，电力系统逐渐向大机组、大电网、高电压和远距离输电的方向发展。因此，电力系统的结构日趋复杂，长距离重负荷输电的情况日益增多，在发展的同时也对电力系统的安全运行提出了更高的要求。为保证电力系统的运行安全、稳定、可靠，对电力系统的电压稳定以及失稳的机理进行研究就成了十分必要的事情。而其中对倍周期分岔机理进行研究，寻找控制电力系统电压失稳的方法，对维持电力系统稳定性具有重要意义。本文首先介绍了电力系统电压稳定性，分岔理论，以及倍周期分岔的基本知识，然后利用Matlab的数值分岔分析工具箱Matcont对典型的简单电力系统进行了分岔分析，主要采用三节点系统，发电机采用二阶模型。通过对倍周期分岔进行了分岔仿真分析了该种分岔对电力系统电压稳定性的影响，以及导致电压失稳的途径，并且在上述系统中引入静止无功补偿器，研究其对系统分岔的控制效果。
Key words: voltage stability; bifurcation theory; doubling period bifurcation; Matcont 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究倍周期分岔的意义 1
1.3 本设计的主要内容 1
第二章 电力系统电压稳定性的基本概念 3
2.1电压稳定性的基本理论 3
2.2电力系统静态电压稳定性的分析方法 4
2.3动态电压稳定性的分析方法 4
2.3.1测量转速的方法 6
2.3.2两种测速方法的优缺点 7
2.4电力系统数学模型 7
2.5本章小结 9
第三章 分岔理论分析 10
3.1分岔的基本概念 10
3.2分岔的分析方法 10
3.3分岔理论在电压稳定中的研究现状 12
3.4分岔的控制理论 12
3.4本章小结 12
第四章 电力系统倍周期分岔分析 13
4.1倍周期分岔的基本理论 13
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2经典电力系统分析 13
4.3基于Matcont的简单电力系统分岔分析 14
4.4简单电力系统分岔控制效果研究 22
4.5本章小结 25
结束语 27
谢 辞 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1引言
在过去的几十年来，世界上的电力系统正在慢慢向大机组、大电网、超高压和远距离输电的方向发展，这就要求电力系统的运行更加稳定与安全。20世纪80年代以来，世界上发生了许许多多的电压崩溃的事故[1]，造成了大量的人力物力损失。从历史上发生的事故以及运行经验上来看，在现代发生的电力系统事故中，比较发生的事故的特点，由于电压稳定而发生的事故具有“突发性”和“隐蔽性”[2]。随着科研人员的研究与实践的结果的慢慢深入，电压稳定性这个问题逐渐成为国际电工学界关注的焦点，其中动态电压稳定是研究电压稳定性的一个重点。
1.2研究倍周期分岔的意义
分岔理论是研究非线性课题的一个重要组成部分，而电力系统从本质上来说是一个极为复杂的非线性系统。电力系统的失稳的状态[3]，这个其实就是一种稳态向非稳态（即分岔）转变，电压失稳从表面上来看体现为幅值的振荡失稳或电压量瞬间大幅度跌落。
微分动力系统中出现的非线性问题有静态分岔和动态分岔两个方面。从许多的现象与研究表明，电力系统从稳态到失稳状态的过程中可能经历亚临界Hopf分岔（UHB）、超临界Hopf分岔（SHB）、奇异诱导分岔（SIB）、鞍结点分岔（SNB）、鞍极限诱导分岔（SLIB）、环面折叠分岔(CFB）、倍周期分岔(PDB）等[4]。倍周期分岔学说应属于分岔中的动分岔学。
倍周期分岔（PDB,Perioddoubling Bifurcation）是一种环的局部分岔，在改变控制系统方程中系数时，控制系统中的一个或者多个极限环丧失了稳定性并出现了另外的稳定通道，改变后的系统相对于原系统的周期扩大了两倍，当控制参数继续增加时，系统会开始出现不稳定的情况，然后系统中又会出现另一条稳定的倍周期轨道，周期会变成原始轨道的四倍。我们从其他的一些系统中可以观察到一系列n倍变化，最终变化成为2nT的周期极限稳定环。若n→∞，则产生混沌，从而会导致电压失稳。
所以说，研究倍周期分岔可以完善分岔理论，对维持电压稳定具有重大的理论意义和实际意义。
1.3本设计的主要内容
本设计在第二章中将阐述电力系统电压稳定的一些基本概念，讨论了静态电压稳定性和现阶段动态电压稳定性的常用的一些分析方法，并介绍了基本的电力系统数学模型；在第三章中介绍了有关分岔的基础知识以及分岔的分析方法；第四章系统介绍了有关倍周期分岔的基本知识和对电压稳定性的影响，并且利用Matlab的数值分岔分析工具箱Matcont对简单电力系统进行分岔分析，仿真验证倍周期分岔对电压稳定性的影响,并且通过在简单电力系统中引入静止无功补偿器，利用Matcont研究了其对系统分岔的控制效果。
第二章 电力系统电压稳定性的基本概念
在日益发展的经济水平的当今社会，我国电力系统的结构也日趋复杂，长距离重负荷输电的情况日益增多，这就要求研究人员要研究出更加符合当前社会的产品和技术。电力系统电压奔溃事故在一些发达国家发达地区也时有发生，造成了大量的人力物力财力损失，所以电压稳定性的问题也渐渐进入了电力行业工作人员的视线当中。经过研究发现电压崩溃日趋严重的主要有以下几点原因：第一：考虑到经济环境方面的影响，发、输电设备的使用寿命也渐渐达到规定时间；第二：由于加入电容来增加无功补偿，所以当电压下降并不是线性的[5]；第三：人们对于投入过多的线路或设备从而引起电压失稳的重视程度往往比功角稳定大得多，所以说是重视程度不够。
2.1电压稳定性的基本理论
如果电力系统能够保证在负载增加、负载功率消耗增加的时候，电力系统是稳定的，称为系统是电压稳定。电压的不稳定性定义也很重要。
关于电压稳定性，除了它自身的定义外，我们还有必要了解其他几个相关的定义：
Key words: voltage stability; bifurcation theory; doubling period bifurcation; Matcont 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究倍周期分岔的意义 1
1.3 本设计的主要内容 1
第二章 电力系统电压稳定性的基本概念 3
2.1电压稳定性的基本理论 3
2.2电力系统静态电压稳定性的分析方法 4
2.3动态电压稳定性的分析方法 4
2.3.1测量转速的方法 6
2.3.2两种测速方法的优缺点 7
2.4电力系统数学模型 7
2.5本章小结 9
第三章 分岔理论分析 10
3.1分岔的基本概念 10
3.2分岔的分析方法 10
3.3分岔理论在电压稳定中的研究现状 12
3.4分岔的控制理论 12
3.4本章小结 12
第四章 电力系统倍周期分岔分析 13
4.1倍周期分岔的基本理论 13
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2经典电力系统分析 13
4.3基于Matcont的简单电力系统分岔分析 14
4.4简单电力系统分岔控制效果研究 22
4.5本章小结 25
结束语 27
谢 辞 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1引言
在过去的几十年来，世界上的电力系统正在慢慢向大机组、大电网、超高压和远距离输电的方向发展，这就要求电力系统的运行更加稳定与安全。20世纪80年代以来，世界上发生了许许多多的电压崩溃的事故[1]，造成了大量的人力物力损失。从历史上发生的事故以及运行经验上来看，在现代发生的电力系统事故中，比较发生的事故的特点，由于电压稳定而发生的事故具有“突发性”和“隐蔽性”[2]。随着科研人员的研究与实践的结果的慢慢深入，电压稳定性这个问题逐渐成为国际电工学界关注的焦点，其中动态电压稳定是研究电压稳定性的一个重点。
1.2研究倍周期分岔的意义
分岔理论是研究非线性课题的一个重要组成部分，而电力系统从本质上来说是一个极为复杂的非线性系统。电力系统的失稳的状态[3]，这个其实就是一种稳态向非稳态（即分岔）转变，电压失稳从表面上来看体现为幅值的振荡失稳或电压量瞬间大幅度跌落。
微分动力系统中出现的非线性问题有静态分岔和动态分岔两个方面。从许多的现象与研究表明，电力系统从稳态到失稳状态的过程中可能经历亚临界Hopf分岔（UHB）、超临界Hopf分岔（SHB）、奇异诱导分岔（SIB）、鞍结点分岔（SNB）、鞍极限诱导分岔（SLIB）、环面折叠分岔(CFB）、倍周期分岔(PDB）等[4]。倍周期分岔学说应属于分岔中的动分岔学。
倍周期分岔（PDB,Perioddoubling Bifurcation）是一种环的局部分岔，在改变控制系统方程中系数时，控制系统中的一个或者多个极限环丧失了稳定性并出现了另外的稳定通道，改变后的系统相对于原系统的周期扩大了两倍，当控制参数继续增加时，系统会开始出现不稳定的情况，然后系统中又会出现另一条稳定的倍周期轨道，周期会变成原始轨道的四倍。我们从其他的一些系统中可以观察到一系列n倍变化，最终变化成为2nT的周期极限稳定环。若n→∞，则产生混沌，从而会导致电压失稳。
所以说，研究倍周期分岔可以完善分岔理论，对维持电压稳定具有重大的理论意义和实际意义。
1.3本设计的主要内容
本设计在第二章中将阐述电力系统电压稳定的一些基本概念，讨论了静态电压稳定性和现阶段动态电压稳定性的常用的一些分析方法，并介绍了基本的电力系统数学模型；在第三章中介绍了有关分岔的基础知识以及分岔的分析方法；第四章系统介绍了有关倍周期分岔的基本知识和对电压稳定性的影响，并且利用Matlab的数值分岔分析工具箱Matcont对简单电力系统进行分岔分析，仿真验证倍周期分岔对电压稳定性的影响,并且通过在简单电力系统中引入静止无功补偿器，利用Matcont研究了其对系统分岔的控制效果。
第二章 电力系统电压稳定性的基本概念
在日益发展的经济水平的当今社会，我国电力系统的结构也日趋复杂，长距离重负荷输电的情况日益增多，这就要求研究人员要研究出更加符合当前社会的产品和技术。电力系统电压奔溃事故在一些发达国家发达地区也时有发生，造成了大量的人力物力财力损失，所以电压稳定性的问题也渐渐进入了电力行业工作人员的视线当中。经过研究发现电压崩溃日趋严重的主要有以下几点原因：第一：考虑到经济环境方面的影响，发、输电设备的使用寿命也渐渐达到规定时间；第二：由于加入电容来增加无功补偿，所以当电压下降并不是线性的[5]；第三：人们对于投入过多的线路或设备从而引起电压失稳的重视程度往往比功角稳定大得多，所以说是重视程度不够。
2.1电压稳定性的基本理论
如果电力系统能够保证在负载增加、负载功率消耗增加的时候，电力系统是稳定的，称为系统是电压稳定。电压的不稳定性定义也很重要。
关于电压稳定性，除了它自身的定义外，我们还有必要了解其他几个相关的定义：
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