关键词:
李雅普诺夫函数
吸引域
引力搜索算法
平方和
风电
交直流系统
摘要:
随着风电场和直流输电的接入,设备间的相互耦合特性使得系统具有更加复杂的暂态过程,准确地分析系统暂态稳定性对系统稳定运行具有十分重要的意义。基于平方和分解的李雅普诺夫函数法作为直接法的重要分支,不仅可以提供稳定裕度信息,而且相比传统能量函数法具有求解方便、高效的优势,具有很好的应用前景。然而,面对风电并网系统的强非线性以及更高的变量维数,该方法的保守性问题难以避免。此外,由于测量误差以及建模误差等不确定因素,使得电力系统的参数存在不确定性,这对暂态稳定评估方法的鲁棒性提出了更严格的要求。对此,本文基于李雅普诺夫函数法对含风电交直流系统的吸引域估计问题进行了研究,结合系统故障信息和智能优化算法对分析方法进行了研究和改进,以提高方法估计精度,并进一步考虑了系统参数不确定因素。论文的主要研究内容如下:(1)研究基于平方和方法的含风电交直流系统的吸引域估计问题。对此,本文首先基于李雅普诺夫稳定性理论及吸引域最佳估计思想,结合S-procedure定理构造含平方和约束的优化问题,利用V-s迭代方法实现对含风电交直流系统的吸引域估计,对比分析形状函数对估计结果的影响。算例结果表明V-s迭代方法具有性能提升的潜力,为后文对求解方法的改进奠定基础。(2)提出一种基于引力搜索算法的李雅普诺夫函数求解方法。现有基于平方和分解的李雅普诺夫函数法存在保守性问题,其仅利用系统数学模型信息,没有充分利用系统运行数据信息。对此,本文引入系统故障信息,首先基于预设的故障集,利用PSD-BPA仿真软件进行时域仿真来构建故障样本集。其次,利用引力搜索算法并结合故障样本集,搜索合适的初始形状函数,并在求解方法中引入形状函数的动态更新策略,以提升对系统吸引域的估计精度。最后,通过算例中的方法对比以及时域仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性,本文方法可用于对参数固定不变的含风电交直流系统的暂态稳定进行评估。(3)研究考虑系统参数不确定的电力系统吸引域估计问题。由于参数不确定系统含有未知参数变量,原参数确定系统的分析方法无法直接求解含未知参数变量系统的李雅普诺夫函数。对此,本文在李雅普诺夫稳定性理论的基础上,引入不变集原理来描述含参数不确定的系统吸引域集合,结合S-procedure定理构造含平方和约束的优化问题。其次,利用迭代框架构建基于不变集的吸引域估计方法,以寻找一个参数在不确定范围内均能满足稳定性理论的吸引域。最后,通过算例分析结合时域仿真结果验证了方法的有效性,本文方法可用于对含参数不确定的含风电交直流系统的暂态稳定进行评估。本文所提出的基于李雅普诺夫函数法的含风电交直流系统暂态稳定评估方法能够为大规模含风电交直流互联系统的暂态稳定性研究提供理论参考。