应用模态级数3阶解析解分析大干扰低频振荡机理

在动态电力系统3阶解析解的基础上,分析了遭受大干扰的电力系统所表现出来的复杂的非线性动态特性.提出由于3阶解析解中非线性高阶项被大干扰激发,使系统模态间的高阶非线性相关作用加剧,才导致了系统出现增幅低频振荡这一新观点,从理论上有效地解释了大干扰下增幅低频振荡出现的原因.对一个电力系统算例的分析验证了上述观点的正确性,也证明了3阶解析解与2阶解析解相比在分析大干扰下系统动态特性的有效性.     

基于模态摄动法的电力系统动态模型降阶分析

对具有多台发电机和复杂电力网的电力系统进行运行分析与控制中．当考虑系统非线性的暂态过程时,常常面临高阶数学模型,给系统的分析和计算带来困难。模态摄动降阶法通过合理选择重要状态变量及相应的主导特征值,可以成功地将高阶电力系统降价。从理论上推导了逐次降阶方程,并以简单电力系统模型应用模态摄动法为例,从建模、降阶实现、效果分析验证了模态摄动法可获得较好的降阶效果.     

励磁调节器对模态非线性相关作用的影响

在非线性向量场2阶解析解的基础上,提出了利用数值方法求解系统参数对非线性相关作用指标敏感度的算法,通过分析控制模式与低频振荡模式之间以及控制模式与状态变量之间的非线性相关作用,可在大干扰下识别出了对系统稳定性影响较大的励磁调节器.研究了励磁调节器参数的改变对模式间的非线性相关性以及系统的动态特性和稳定性的影响.算例结果验证了本文方法和观点的正确性.     

双时间尺度电力系统动态模型降阶研究(一)——电力系统奇异摄动模型

电力系统是一个时间尺度的大规模非线性系统,其稳定性分析非常复杂,为提高稳定计算的效率,对复杂的电力系统模型进行化简,以实现系统化降阶非常必要。文中以电力系统物理电路为基础,导出了一个计及电磁快动态的电力系统奇异摄动模型。推导中,以感应电动机并联线性阻抗为负荷模型,并考虑了线路充电容与负荷补偿电容,该模型是一个标准的双时间尺度模型,为电力系统的系统化降阶与分析奠定了基础。     

多时间尺度电力系统的模型降阶及稳定性分析:(二)电力系统的降阶与中长期失稳

从元件的基本方程出发 ,导出了电力系统的三时间尺度模型。利用慢流形和快流形的概念 ,研究了电力系统三时间尺度动态模型降阶的条件。在感应电动机并联线性阻抗的负荷模型下 ,证明了在静态稳定和暂态稳定分析中略去发电机定子绕组阻尼磁链和负荷感应电动机转子绕组磁链动态的合理性 ;证明了在静态稳定分析中固定发电机组原动机力矩的合理性 ;通过一个利用固定负荷慢动态的降阶模型判断暂态稳定性导致误判的实例 ,说明了在暂态稳定分析中随意地固定负荷慢动态是不可取的 ,并指出未建模负荷慢动态是造成电力系统发生中长期失稳的原因     

模态级数理论的研究现状与展望

首先简单介绍常用的电力系统动态分析方法,接着介绍了一种新的分析非线性系统动态特性的方法—模态级数法,及其主要研究内容.最后总结了文献中的主要成果,并对进一步研究提出了展望.     

求解电力系统动态安全域的改进解析法

电力系统动态安全域是电力系统安全性研究的重要方面,其解析法求解速度很快,但误差较大。大量计算发现,解析法求得的安全域边界超平面系数和传统的拟合法求得的系数之间有较强的相关性,据此提出了求解电力系统动态安全域的改进解析法。首先在一个临界注入点处通过解析法计算得到一组平面系数,然后根据相关性和其它临界注入点的安全性信息,得到该组系数与真实值之间的偏移值,最后得到该系数的改进值。该方法在保留解析法快速性特点的基础上,显著减小了计算误差。用新英格兰10机39节点系统算例进行验证,最大误差由改进前的4.08%减小到0.50%,表明所提方法是有效的。     

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。     

电力系统非线性模式分析方法的比较

该文对2种电力系统非线性模式分析方法--模态级数法和正规形法进行比较。定性比较模态级数法和正规形法的2阶参与因子。在正规形法原有指标的基础上定义一个非线性指标,并以4机2区系统的算例验证该非线性指标的有效性。为比较模态级数法、正规形法和线性模式分析法所得解对时域仿真解的逼近程度,定义一误差指标,并在4机2区系统中做相关分析。发现模态级数法和线性模式分析法的有效性均不受系统共振的影响,而正规形法的有效性受系统共振情况的影响较大,在系统的2阶共振点附近,其有效域面积较小。通过延长故障的持续时间来改变系统的非线性程度,发现随着系统非线性的增强,模态级数法的误差及其增加速度都是最小的,正规形法次之。     

双时间尺度电力系统动态模型降阶研究(二)——降阶与分析

电力系统是一个多时间尺度的大规模非线性系统,其稳定性分析非常复杂。在实际的电力系统稳定分析中,具有快变特征的电磁变量的动态通常被略去,通过系统降阶使稳定性分析得以简化。然而,一个十分重要的问题是在什么条件下系统的降价不会引起质的错误。同时,降价后的系统代数方程的特征也需要进行充分的研究,以便对降价后的系统模型进行分析。文中以基于物理电路的计及快慢动态的电力系统奇异摄动模型为基础,研究了系统降价的条件,得到了当系统负荷模型为感应电动机和并联线性阻抗时系统降价对系统稳定分析不会引起质的错误的重要结论。另外,文中还证明了在上述负荷模型下,系统降价后的代数方程解流形是正则子流形。     

模态级数法在主导低频振荡模式鉴别方面的应用

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,并根据3阶情况下的非线性相关因子,确定主导低频振荡模式的强相关状态变量.最后用Prony方法,验证了主导模式鉴别式和3阶相关因子的正确性和有效性.     

2006年国际大电网会议系列报道（一）主题报告及综合讨论会

介绍2006年国际大电网会议(CIGRE)以\"能源工业的未来\"为题的主题报告,以及自然现象对电力系统设计和运行的影响、大扰动、电力工程教育等3个综合讨论会.     

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。     

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。     

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。     

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.