电力系统动力学与稳定性EEEN40342

课程内容：

本课程旨在向学生介绍电力系统动力学与稳定性，并培养其对电力系统动态行为变化原因的认识，尤其是在电力电子变换器技术广泛应用的背景下。课程将帮助学生复习并深化电气/机械系统及电力网络的控制系统分析。此外，课程还将开发用于系统研究和可再生能源集成研究的模型。这些模型包括电机、电力电子变换器、其他执行器、控制机制以及电气和热学考虑因素。本课程还将复习故障电力系统的动态分析技术，并将其应用于更大规模的网络，以评估故障后系统的性能。

课程大纲：

1、电力系统动力学

- 介绍电力系统动力学的基本概念，回顾电力系统的动态特性及控制要求，并分类电力系统稳定与不稳定现象。

- 电力系统主要设备及控制系统的建模，用于电力系统动力学研究，包括：同步发电机运行及简化动态模型，包括相关控制器；电力系统负荷、励磁系统及调速器，以及输电线路和变压器模型。

- 小扰动与大扰动稳定性研究方法，包括电力系统模态分析、等面积准则、经典暂态稳定性模型，以及评估小扰动与大扰动下小规模与大规模电力系统稳定性的技术。理论稳定性极限及其实际应用，包括非线性影响。

- 阻尼控制器设计与调谐方法，以及提升小扰动与大扰动下电力系统稳定性的技术。

- 频率与电压稳定性基础。低频现象

2、电力系统动态研究中的换流器接口单元建模与控制

- 换流器暂态建模：换流器建模保真度；不同类型研究的建模层次（RMS与EMT仿真框架）。

- FACTS与HVDC的静态与动态建模：简化三相逆变器表示；逆变器DQ电流控制与Q/P/Vac/Vdc控制。

- 可再生能源与储能：控制方面与方案；建模与仿真。

- 变换器稳定性与系统相互作用：高频现象。

3、示例课程与计算机仿真实验室

- 示例课程

- 计算机仿真实验室，涵盖稳态电压稳定性评估和大扰动（暂态）稳定性评估要素。实验室将涵盖负荷建模对电压稳定性的影响、自动电压调节器（AVR）的影响、阻尼控制器、故障定位与故障关键清除时间、发电机负荷与惯性对大扰动稳定性的影响。

学习成果：

完成本课程学习后，学生将能够：

1、阐述、判断并解释现代电力系统中电力系统动态的基本原理及其成因。

2、阐述低碳技术普及对电力系统动态行为变化的原因；分类并比较电力系统动态与稳定性现象的细分领域。

3、推导电力系统组件的模型，包括同步发电机、可再生能源发电、储能技术及相关控制系统，以及变压器、转换器、交流与高压直流输电线路和最常用的电力系统暂态分析用柔性输电设备（FACTS）；评估、分析并比较其行为。

4、评估和分析电力系统稳定性的不同方面，包括转子角度稳定性、电压稳定性、频率稳定性、共振稳定性和变换器驱动稳定性。

5、设计软件模型，应用软件工具模拟和分析电力系统动态行为和稳定性的不同方面。

6、设计和评估改善或确保电力系统稳定性的适当措施；开发和分析电力系统控制器调谐的程序。