多项式逼近方法及其在电力系统稳定性问题中的应用研究

In the environment with increasing complexity, volatility and uncertainty, power system stability analysis encounters massive problems concerning the influences of different factors on different types of stability. Most of these problems can be described as stability parametric problems, which concern the relationship between parameters and stability states or performances. Current methods for these problems are quite disperse and not well fitted to the requirements of strong nonlinear system stability analysis under large parameter variations..For that reason, this project plans to 1) focusing on the parametric problems from static stability, small-signal stability and transient stability, develop practical globally high accurate polynomial approximation method and generalized polynomial chaos method, where the versatile polynomial approximation method and power system computation technology are combined; 2) propose a bunch of analysis methods for different stability problems, relating to not only the relationship between stability state and parameters, stability extremity and parameters, transient trajectory and parameters, but also stability regions, security regions, stochastic stability; 3) based on the proposed methods, study practical stability problems, e.g., characteristics of stability states and performances, low frequency oscillation, stability control and risk dispatch..The above researches will provide not only a set of new approaches for power system stability analysis and control, but also new ideas and technologies for general research on power system parametric problem, and hence, this project has prominent theoretical and application value.

日益复杂、多变、不确定环境下的电力系统稳定性分析面对着众多不同因素对各种稳定性影响的问题。大量的这些问题可统一描述为稳定性的参数问题，即研究稳定性状态和性能与各参数关系的问题。对此类问题，现有研究方法较为零散，且不能很好地满足强非线性系统、大范围参数变化的研究需要。鉴于此，本项目拟：1）聚焦于静态稳定、小扰动稳定和暂态稳定性中的参数问题，将普适的多项式逼近方法与电力系统计算技术相结合，发展全局高精度的实用多项式逼近方法和广义多项式混沌法；2）提出针对稳定状态与参数的关系、暂态轨迹与参数的关系、稳定极限与参数的关系、稳定域和安全域、随机稳定性等问题的多项式逼近分析方法；3）基于所提方法，研究稳定性状态和性能的特征、低频振荡、稳定控制、风险调度等问题。项目的研究成果不仅将为电力系统稳定性的分析和控制提供一套新方法，也将为电力系统参数问题的一般研究提供新思路、新技术，具有较好的理论和应用价值。

在国家自然科学基金面上项目《多项式逼近方法及其在电力系统稳定性问题中的应用研究》的支持下，课题组提出了电力系统参数化问题的概念，并聚焦于静态稳定、小扰动稳定和暂态稳定性中的参数问题，将普适的多项式逼近方法与电力系统计算技术相结合，发展出了全局高精度的实用多项式逼近方法和广义多项式混沌法；较好地完成了电力系统稳定性中参数化问题的多项式逼近方法、基于多项式逼近方法的静态稳定性和小扰动稳定性研究、基于多项式逼近方法的暂态稳定性研究等3项研究内容的研究工作；较好地解决了高维电力系统参数问题的实用多项式逼近方法、电力系统静态/小扰动安全域的建模与多项式逼近方法、电力系统参数化暂态过程的多项式逼近方法等3个关键科学问题；提出了针对稳定状态与参数的关系、暂态轨迹与参数的关系、稳定极限与参数的关系、稳定域和安全域、随机稳定性等问题的多项式逼近分析方法；进而基于所提方法，研究了稳定性状态和性能的特征、稳定控制、风险调度等问题。相关研究成果为电力系统稳定性的分析和控制提供了一套新方法，也将为电力系统参数化问题的一般研究提供了新思路、新技术。.项目共发表/录用英文SCI期刊论文11篇（其中专业顶级英文SCI期刊IEEE Trans. on Power Systems论文4篇）、中文EI期刊论文1篇、中英文会议论文4篇、其他中文期刊论文2篇，超额完成项目预定目标。项目培养博士研究生4人、硕士研究生4人，完成项目预定目标。