大规模综合电力系统动态安全分析的局部建模与参数识别反问题研究

针对舰船综合电力系统动态安全分析时不能采用现有陆用电力系统和传统舰船电力系统在电网局部动态建模及其参数辨识的方法方面存在的问题进行研究，分析舰船综合电力系统元部件与整个系统的控制之间的关系，建立能反映舰船交直流系统结构和元件变化的参数辨识建模方法，揭示哪类模型结构可有效描述系统的规律, 研究舰船综合电力系统局部动态等值中的状态空间可观性和可控性问题，确定交直流舰船综合电力系统电网局部动态等值模型的表示方法，阐明舰船综合电力系统电网局部动态建模及其参数可辨识性的基本原理，找出能处理系统建模与辨识中面临的病态问题、高阶问题以及实时性问题的算法，得到综合电力系统动态安全分析的电网局部动态建模及其参数辨识问题的统一的最优控制解的理论和方法，解决大规模舰船综合电力系统稳态和暂态分析的动态模型精确性及局部网络动态等值问题，为交直流舰船综合电力系统网络的实时计算、控制以及解析分析提供理论及实践上的依据。

本项目围绕既定的研究目标，解决了各项关键技术难点，完成了项目协议所规定的研究内容，各项研究成果达到考核指标要求，圆满实现了研究目标并取得了多项创新性研究成果，具体情况如下：.1) 基于奇异摄动理论分析了局部网络能控性与状态量同调的关系，从数学角度确立了同调动态等值的依据。提出了状态量同调的概念，给出了相应的模型聚合方法，并分析了该方法在舰船综合电力系统降阶中的适用性，为舰船综合电力系统局部网络动态等值奠定了理论基础。.2) 通过研究线性系统降阶前后静态稳定性一般规律、奇异摄动参数范围的计算、降阶前后系统动态特性误差的定量预测，提出了小扰动下多时间尺度系统的降阶条件；通过研究非线性系统降阶前后暂态稳定性的一般规律、降阶后系统暂态稳定裕度指标的定量预测，提出了大扰动下忽略快动态的降阶条件；通过定量计算降阶前后系统暂态稳定裕度指标，给出了大扰动下固定慢动态的降阶条件;构建了典型舰船综合电力系统，验证所提出降阶条件的有效性。.3) 建立了基于可控状态变量同调性分析和判断的舰船电力系统局部网络动态等值方法，提出基于线性化系统模型的同调聚合方法；建立交流干馈式/环形供电辐射状配电、交流干馈式/环形供电直流区域配电系统的动态等值模型，仿真验证同调聚合等值方法的有效性；根据状态量同调思想研究了共母线感应电动机局部网络同调等值条件，实现了感应电动机的同调分类，并通过计及初始转差率的改进加权聚合算法对其进行同调动态等值，仿真结果验证了该等值方法的有效性;通过将状态量同调思想和奇异摄动理论相结合，给出了共母线发电机局部网络同调等值的条件，仿真结果验证了同调等值的可行性。.4) 提出了舰船综合电力系统局部网络的阶次辨识及等值模型校验方法。该方法采用改进的奇异值分解定阶方法对舰船电力系统共母线发电机和共母线感应电动机局部网络进行了阶次辨识，并分析了系统局部网络端口的动态响应数据，仿真结果表明改进奇异值分解定阶方法能够有效辨识局部网络的阶次，验证了所选等值模型的有效性。.5)分析了局部网络动态等值模型参数的可辨识性，提出并验证非线性最小二乘混合算法，能解决因迭代矩阵奇异或病态而出现参数辨识不收敛的问题；开发了船综合电力系统同调等值与模型降阶分析软件。最后将舰船综合电力系统局部网络的等值系统与原型系统进行了分析比较，仿真结果表明局部网络动态等值模型能够很好地反映原型系统的动态特性。