大干扰下发电机间三阶非线性相关作用

相关因子在模式分析中占有重要地位,它反映了系统中各台发电机对某一振荡模式相关程度。相关因子大,相关程度就强;相关因子小,相关就弱。目前广泛采用的线性模式分析法虽然能提供有价值的线性化系统频域信息,但却忽略了系统非线性特性和系统固有模式之间相互作用的影响,不适合大干扰的情况。基于模态级数法3阶解析解,提出了大干扰下识别系统主导低频振荡模式的方法,确定了大干扰下对系统动态特性和稳定性影响最大的主导低频振荡模式,推导了3阶情况下的非线性相关因子,确定了非线性振荡的振荡源。并用Prony方法,验证了3阶相关因子和主导模式鉴别式的正确性和有效性。     

基于模态级数法的复杂水电系统二阶振荡模式

针对水电站产生机理不明的低频振荡问题,采用模态级数法研究水电站二阶振荡模式。首先,给出考虑复杂水力系统耦合和水力管道弹性的详细水电站模型。然后基于模态记数法给出二阶振荡模式及非线性指标。最后,以两机共压力管道复杂水电系统为例,采用线弹性模型模拟水力系统,计算该水电站二阶振荡模式及非线性指标,仿真计算发现二阶振荡模式并未产生新的主导振荡模式,非线性对一阶振荡模式的幅值和阻尼影响较大。     

电力系统3阶解析解的推导及验证

推出基于模态级数法的电力系统动态方程3阶解析解，提出求解电力系统动态方程3阶偏导数的数值微分算法。分别在单机无穷大系统及4机2区域系统，应用2个指标定量对比1阶解析解、2阶解析解及3阶解析解在分析遭受大扰动电力系统动态特性的精确性；并应用prony算法检测数值积分曲线中3阶复合模式的存在。从而，验证采用该文推出的3阶解析解分析遭受大扰动时电力系统动态特性的有效性。     

计及二阶非线性特性的PSS配置

在正则形理论指导下,提出了计及2阶模态非线性相关作用的电力系统稳定器(PSS)配置新方法。通过辨识系统中准谐振模式和主导低频振荡模式,分析模式之间以及模式与状态变量之间的非线性相关性来确定与准谐振模式和主导低频振荡模式联系最紧密的状态变量和相关发电机,进一步利用非线性相关作用指标来评估模式之间2阶非线性相关作用的大小,以此为据来确定PSS配置。4机2区域系统和一个实际互联大系统的算例结果验证了这些新观点和这种PSS新配置方法的正确性和有效性。     

研究暂态扭矩的解析方法

根据模态级数方法,推导扭矩2阶解和1阶解,建立分析扭振动态特性的解析方法,可直接从物理概念上分析扭振特性。应用定量指标分析扭矩2阶解和1阶解描述扭振特性的可行性。另外,基于2扭矩阶解定义基本模态和复合非线性指标及模态非线性贡献因子,应用这些指标分析非线性模态互作用对暂态扭矩的影响。基本模态非线性指标描述非线性模态互作用对基本模态初始幅值和相角的影响,复合模态非线性指标描述基本模态与复合模态互作用的强度,模态非线性贡献因子描述基本模态和复合模态对扭矩2阶解的贡献。以IEEE第1标准模型作为算例进行研究,获得了一些新观点。     

基于向量场正规形理论的电力系统低频振荡分析

正规形分析方法在传统的线性模式分析法中计入了非线性的影响,能够从系统内部结构入手分析系统的动态特性,因而可将小信号稳定方法与时域仿真方法有效结合起来.基于非线性向量场的正规形变换推导了电力系统状态方程的二阶近似解析解,提出了度量电力系统非线性程度大小的非线性指标,并揭示了低频振荡模式间的非线性相关作用以及对电力系统动态特性的影响.仿真分析的结果验证了该方法的正确性和有效性,表明该方法是电力系统低频振荡分析的有效工具.     

基于模态级数法的交直流系统的非线性模式交互作用分析

模态级数法是一种新的用于反映非线性系统动态特性的方法.该方法基于泰勒级数,可以得到非线性系统零输入响应的封闭解,其结果既提供了系统的特征信息,又便于分析系统的非线性模式交互作用,适合于电力系统的动态行为分析.本文把模态级数法应用于HVDC/AC系统中.运用模态级数法得到交直流系统动态方程的封闭解、系统的频域信息以及非线性模态交互作用的参数,由此可以分析系统故障后的稳定性.本文将以一个三机交直流系统为例,用模态级数法分析其非线性动态特性.     

基于正则形理论的电力系统2阶模态谐振的研究

应用向量场正则形理论对电力系统2阶模态谐振现象进行了研究，并对发生2阶谐振时系统动态特性和稳定性所受到的影响进行了分析。在模态空间，从识别主导低频振荡模式出发，通过分析模式间的非线性相关作用以及模式和状态变量之间的非线性相关性来确定由谐振所强烈激励的状态变量和相关发电机。8机系统的算例结果验证了在模态2阶谐振情况下系统非线性振荡将加剧、动态特性和稳定性将变化的正确性。该方法揭示了以往稳定分析中没有触及的一些新问题，得到了一些新观点，为更深入地研究电力系统内部的非线性结构特性奠定了基础。     

基于模态级数法和轨迹灵敏度的励磁调节器参数优化

基于模态级数法及轨迹灵敏度分析的励磁调节器参数优化方法通过模态级数法得到较精确的系统状态轨迹的封闭解，利用数值微商算法得到系统的轨迹灵敏度，即目标函数的梯度信息，再应用共轭梯度技术优化励磁调节器参数。模态级数法考虑了系统非线性模式的影响，所得状态轨迹解逼近时域仿真结果，所以该方法能有效地阻尼系统受到大扰动后的振荡。通过算例可验证该方法的有效性。     

基于最简正规形的电力系统鞍结分岔分析

运用最简正规形理论,推导了电力系统原始微分方程模型鞍结分岔的2阶最简正规形,通过更高阶的变换,解决了共振项系数奇异的问题;利用近似解析解对电力系统鞍结分岔引起的系统失稳现象进行了分析;利用参与因子分析了共振模态对其他模态的影响,揭示了电力系统鞍结导致系统失稳的物理机制.由于共振模态的影响,鞍结分岔在引起电压崩溃的同时,也出现功角失稳.这对于深刻认识鞍结分岔导致系统失稳的机制有一定价值.     

Validation of power system non-linear modal analysis methods

The validity of two power system non-linear modal analysis methods, i.e. normal form method and modal series method, are investigated in this work. The second-order participation factors are derived for modal series method and qualitatively compared with that of normal form method. To evaluate the validity of analysis methods, a valid region that satisfies certain error index is defined. The test results of a two-area four-generator power system show that the valid regions of both modal series method and linear modal method are not affected by second-order resonance condition, while that of normal form method is affected significantly. It is found that as the system stress increases, the error index and its growing speed of modal series method are the smallest, and that of normal form method take second place. A non-linearity index for normal form method is defined based on the original index and its validity is verified by the case studies using the same test system.     

交直流互联电力系统非线性模态分析

模态级数是一种新的表示非线性系统动态特性的方法。文中将模态级数法应用于包含高压直流输电（HVDC）的电力系统动态响应分析，提出了一种基于模态级数和符号代数的综合分析技术，用于分析包含HVDC的电力系统。使用该方法，可以研究电力系统遭受大扰动后的振荡模式和非线性动态行为。其研究结果适合于复杂电力系统的稳定性分析和控制系统设计。所提出的方法可以扩展到包含其他FACTS装置的电力系统。一个测试系统的非线性时域仿真结果证明了该方法的有效性。     

应用模态级数方法分析电力系统模态谐振

本文推出了一种分析电力系统模态谐振的方法———模态级数(modalseries)方法。用该方法求取2阶解析解不用解高维非线性代数方程,而且把谐振情况和非谐振情况的公式融为一体,推导容易,计算简单。在2阶解析解的基础上推导出了系统谐振时非线性相关因子的表达式。用该方法分析了简单电力系统中出现的模态谐振情况,获得了良好的效果,由此验证了本文所提出方法及谐振时2阶非线性相关因子的正确性。     

正规形方法在互联电网低频振荡分析中的应用

该文介绍了正规形方法在互联电力系统低频振荡研究中的应用,详细讨论了其数学模型和处理过程.正规形方法揭示了非线性模式相关性对系统动态特性的影响.通过非线性向量场的正规形变换得到了电力系统状态方程的2阶解析解,扩展了线性相关因子的概念.正规形方法、特征值计算和Prony分析的综合应用将小信号稳定和时域仿真有效地结合起来.仿真分析的结果证明了该方法是低频振荡分析的有效工具.     

带功率调制的交直流系统非线性模态分析

模态级数法是一种新的用于反映非线性系统动态特性的方法。该方法基于泰勒级数,可以得到非线性系统零输入响应的封闭解,其结果既提供了系统特征信息,又便于分析系统非线性模态交互作用,却不需要非线性变换,适合于电力系统的动态行为分析。本文把模态级数法应用于带功率调制的HVDC/AC系统。运用模态级数法得到交直流系统动态方程的封闭解以及系统的频域信息,由此可以分析系统故障后的稳定性以及功率调制对系统稳定的影响。以一个三机交直流系统为例,运用模态级数法分析了其非线性动态特性。