论文总字数：24778字

摘 要

本文主要探讨了广域信号在传输过程中考虑通信特性后对广域阻尼控制产生的影响。本文的研究成果归纳如下：

1. 具体阐述了时滞电力系统稳定性分析方法中的Pade近似理论和线性矩阵不等式(LMI)方法，为下文对考虑通信特性的电力系统广域阻尼控制研究提供了理论工具。分析了信号传输时延与丢包对电力系统广域控制性能的影响，采用Pade近似对时滞环节进行处理，分析表明所采用的测试系统中三阶Pade近似已经具有良好的效果。基于Pade近似获得了经典两区四机系统维持小干扰稳定的时滞稳定裕度。并继续研究了同时考虑延时与丢包后的系统裕度以及对系统稳定的影响，得出了一些初步的结论。
2. 采用了等效时滞的概念去衡量广域阻尼控制器的控制效果。使用广域信号的控制器需要同更简单和更便宜的使用本地信号输入的控制器相竞争，只有广域阻尼控制器通信过程中具有最大时滞时依然能提供优于本地控制器的系统阻尼时，广域阻尼控制器才值得建设。
3. 使用LMI方法对单机无穷大系统与经典两区四机系统的时滞裕度进行了求解。验证了LMI方法具有一定保守性与局限性的结论。
4. 最后对测试系统的时域仿真结果，验证了论文中理论的正确性。表明Pade近似能够为计及通信特性的电力系统广域阻尼的控制研究提供有效的分析方法。

关键词：时滞；低频振荡；电力系统稳定器；广域测量系统；Pade近似

Abstract

The paper analyze the effect of the wide-area damping control when the wide-area signal consider communication characteristic .The main content of this thesis includes the following parts:

1. The Pade approximation method and LMI method is elaborated .Analysis the effect of the power system wide-area controller using wide-area signal with transmission delay and data dropout ,using the Pade approximation method express the time delays.Analysis shows that the three-oeder Pade delay approximation already has good effect on the test system.Analyzing the delay margin to maintain small signal stability in the well known Klein-Rogers-Kundur system,And research the delay margin and stability influence while considering the time delays and data dropout.
2. Using the concept ‘equivalent time delay(ETD)’as a criteria to evaluation the wide-area controller .remote input signals need to compete with simpler and cheaper controllers that make use of local input signals.When using remote input signals, the controller needs to at least match the performance of the controller that uses local input signals.
3. The LMI method is utilized to solve the test systems delay margin.The conclusion of LMI methods with conservative and limitations was verified.
4. The simulations in test system verify the correctness of the theory in the thesis.The Pade approximation can provide a effective method analyzing the power system wide area control when considering communication characteristic.

Keywords: time delays,low frequency；power system stabilizer(PSS)；Wide-Area measurement system(WAMS)；Pade approximation

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 计及通信特性的电力系统广域阻尼控制研究 1

1.2.1 时滞特性 1

1.2.2 数据包丢失特性 3

1.3 考虑时滞的广域控制研究现状 3

1.4 本论文的主要工作及章节安排 4

第二章 时滞系统分析及算法研究 6

2.1 引言 6

2.2 时滞系统的Pade逼近 6

2.3 基于线性矩阵不等式的时滞裕度求解 9

2.3.1 线性矩阵不等式理论 9

2.3.2 时滞系统稳定判据 9

2.4 本章小结 11

第三章 电力系统的小干扰稳定分析 12

3.1 引言 12

3.2 小干扰稳定的特征值分析方法 12

3.2.1 电力系统状态方程 12

3.2.2 特征值分析基本原理 13

3.3 相关因子与机电回路相关比 14

3.4 本章小结 15

第四章 考虑通信特性的电力系统广域阻尼控制研究 16

4.1 引言 16

4.2 仿真模型的线性化 16

4.3 信号传输时滞对广域阻尼控制器的影响 21

4.3.1 信号传输延时的要求 28

4.4同时考虑传输延时与丢包的控制器研究 30

4.5 基于LMI的时滞裕度研究 32

4.6 本章小结 34

第五章 总结与展望 35

5.1 总结 35

5.2 研究工作展望 35

致谢 37

参考文献 38

附录 39

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

目前，电力行业不断朝着电网互联的方向发展，使得电力网络的规模越来越大。在提高整体经济性的同时，也使得电网运行越来越接近于系统的稳定极限。互联电网的动态过程相当复杂，研究如何提高互联电网的运行稳定水平一直都是国内外学者关注的焦点。区域间的系统低频振荡问题阻碍着互联电力网络中区域间电能的大规模输送，严重影响电力系统的可靠稳定运行，如何有效防止区域间低频振荡的发生和快速有效的抑制区域间低频振荡，成为电网不断向大规模发展的过程中必须要解决的问题。

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