考虑励磁顶值与PSS的混沌的分岔现象

电力系统中的混沌对传统的稳定分析和安全控制而言,是一个巨大的挑战。文中研究了发电机励磁顶值和PSS回路对电力系统的振荡失稳和混沌现象的影响。研究表明,当计及励磁顶值极限时,或在PSS参数配置合理情况下,可能导致系统Hopf分岔（HB）现象不出现或HB点与鞍一节分岔（SNB）点十分接近。由于在小扰动稳定框架下,HB出现是混沌产生的前提,HB不能出现时,混沌现象也就消失。合理配置PSS参数,可为系统提供正阻尼,从而能够显著抑制HB及混沌现象的产生。文中的研究也是作为找到有效抑制电力振荡失稳和混沌现象措施的一种有益尝试。     

辽宁蒲石河抽水蓄能电站PSS系统测试及分析

介绍了辽宁蒲石河水电站的励磁系统PSS参数整定,通过测试和计算对励磁系统PSS参数进行了调整,改善了励磁系统对电网稳定的调节性能,具备了PSS功能投入的条件,为抑制可能出现的电力系统低频振荡、提高电力系统稳定性奠定了基础。     

水电机组电力系统稳定器(PSS)试验及参数整定

分析了励磁调节器励磁调节不当引起电力系统产生低频振荡的原因,然后阐述了电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的原理;介绍了某水轮发电机组PSS参数试验步骤,验证PSS抑制低频振荡的效果,进而证实了PSS参数整定的正确性。     

电力系统分岔与混沌研究综述

简单介绍了分岔、混沌的基本概念以及电力系统发生的分岔现象,总结了电力系统非线性振荡、次同步谐振、电压失稳和崩溃的机理;电力系统通往混沌的途径以及抑止、延迟电力系统分岔、混沌现象发生以提高电力系统稳定性的方法;混沌理论在电力系统短期负荷预测中的应用.指出了揭示多机电力系统分岔、混沌现象,各种分岔点的快速搜寻方法,电力系统FACTS控制策略,电力系统分岔、混沌控制方法,利用混沌理论对短期负荷进行快速、准确预测是电力系统分岔、混沌研究的发展趋势.     

电力系统稳定器PSS4B的仿真研究

现代电网中大量快速励磁装置的投入应用使得低频振荡现象日趋严重,造成对电力系统安全稳定运行的潜在威胁。新型电力系统稳定器PSS4B对低频振荡具有很好的抑制效果。分析了低频振荡产生的原因,介绍了PSS4B的模型、优点和参数整定。将PSS4B应用于四机两区域系统,并与无PSS、加装普通PSS的仿真结果对比,证明了新型电力系统稳定器PSS4B能够更加有效地抑制区域模式和本地模式下的低频振荡,从而提高电力系统的稳定性。     

基于扩展方程法的电力系统双参数分岔边界的计算

通过对电力系统某些模型的研究,发现系统在鞍结分岔(SNB)前会经历Hopf分岔(HB)的失稳,采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性性态,深入揭示系统失稳的机理。然而以往的间接法在计算Hopf分岔点时,每次改变参数都要计算系统雅可比(Jacob ian)矩阵的特征值并判断是否出现一对实部为零的共轭虚根,导致计算量较大。而直接法对初值的要求比较严格。文中引入双参数构造系统的扩展方程求解SNB分岔曲线,并寻找系统的高阶分岔点TB点,由于TB点是SNB曲线与HB曲线的交点,以该点为初始值,采用扩展方程可以直接求解双参数下的Hopf分岔曲线,进而得到系统在双参数下的分岔边界。     

基于扩展方程法的电力系统双参数分岔边界的计算

通过对电力系统某些模型的研究,发现系统在鞍结分岔(SNB)前会经历Hopf分岔(HB)的失稳,采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性性态,深入揭示系统失稳的机理.然而以往的间接法在计算Hopf分岔点时,每次改变参数都要计算系统雅可比(Jacobian)矩阵的特征值并判断是否出现一对实部为零的共轭虚根,导致计算量较大.而直接法对初值的要求比较严格.文中引入双参数构造系统的扩展方程求解SNB分岔曲线,并寻找系统的高阶分岔点TB点,由于TB点是SNB曲线与HB曲线的交点,以该点为初始值,采用扩展方程可以直接求解双参数下的Hopf分岔曲线,进而得到系统在双参数下的分岔边界.     

基于Walve负荷模型的励磁系统多参数分岔分析

文中以通用非线性系统分岔分析软件AUTO97为工具，以负荷功率、AVR控制参考电压、励磁增益和励磁极限为分岔参数，对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。文中以负荷功率、AVR控制参考电压Vref、励磁增益KAVR和励磁极限Efdlim为分析参数，研究了Vref、KAVR以及Efdlim对系统电压稳定与运行情况的影响，得到了一些更接近实际的结论。分析过程表明：多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。分析结果表明：不考虑励磁极限时，选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR，不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度，而且有利于避免系统电压振荡失稳Vref、KAVR之间具有一定的互补特性，可通过Vref和KAVR的协调运用，避开Hopf分岔，保证系统安全运行：大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定。     

励磁参数对奇异诱导分岔的影响

针对一单机—单负荷简单系统,利用分岔理论探讨了励磁放大倍数、电压控制点和励磁顶值等励磁参数对奇异诱导分岔点的影响。分析表明:提高励磁放大倍数、将控制点向系统侧推动能有效推后奇异诱导分岔的发生,提高系统稳定边界。计及励磁顶值后,系统稳定域可大大缩小。如果P—U曲线上半支遭遇励磁顶值,系统在发生奇异诱导分岔前不再经历Hopf分岔,励磁顶值的数值对系统动态行为有较大影响,其值较低时系统不会出现奇异诱导分岔。     

一种典型电力系统模型的电压稳定分岔分析

基于Walve综合负荷模型,采用非线性动力学理论中的分岔分析方法,对一种典型电力系统模型进行了电压失稳机理研究。研究结果表明该系统有4种引起电压失稳的方式：鞍结分岔导致电压单调失稳, Hopf分岔导致电压周期振荡或低频振荡失稳,倍周期分岔走向混沌引起电压失稳,吸引子共存、状态扰动改变运行状态导致电压失稳。研究结果还表明相邻母线的负荷相互作用将对电压稳定的定性定量性质产生影响;保证电压稳定的控制措施应首先考虑较低电压等级母线负荷的调整,条件许可时限制本地发电机的出力也不失为一种避免电压振荡失稳的方法。     

基于2阶段家族保护遗传算法的电压稳定霍普夫分岔控制

系统的电压稳定裕度由亚临界霍普夫分岔值表征,如何延迟甚至消除霍普夫分岔,提高稳定裕度,对于防止系统电压失稳具有重要意义。根据一种新的霍普夫分岔指标建立了电压稳定霍普夫分岔控制的最优化模型。该模型考虑了更为切合实际的约束条件,包括系统阻尼限制、PV节点无功出力限制、励磁电压限制以及各节点电压限制等。为有效求解该优化模型,提出了一种2阶段家族保护遗传算法。算法利用混沌变量的遍历性生成初始种群,第1阶段完成家族内部的选择,使得每个家族成员都是优良个体;第2阶段实现家族间的选择,这是一种优–优选择,使算法能以更快的速度收敛到全局最优解。通过对测试函数和WSCC-9节点系统的仿真表明该模型和算法的有效性和可行性。     

运用分岔理论研究电力系统电压稳定性

为研究电力系统电压稳定性问题,用分岔理论的基本原理分析了电力系统中常见的分岔现象及其对电压稳定的影响。从静态分岔和动态分岔两个方面阐述了分岔理论在电压稳定分析中的具体应用后,论述了引起电压失稳的鞍结点分岔(SNB)、Hopf分岔(HB)及奇异诱导分岔(SIB)等3种主要分岔形式的定义、分岔发生的条件及分岔点的数值计算方法,并给出了相应的数学模型及适应范围,比较了各种分析方法的优缺点,还讨论了各种分岔之间相互作用对电压稳定的影响。最后,展望了分岔理论在电压稳定分析应用中需进一步深入探讨的问题。     

Assessment of oscillatory stability constrained available transfer capability

This paper utilizes a bifurcation approach to compute oscillatory stability constrained available transfer capability (ATC) in an electricity market having bilateral as well as multilateral transactions. Oscillatory instability in non-linear systems can be related to Hopf bifurcation. At the Hopf bifurcation, one pair of the critical eigenvalues of the system Jacobian reaches imaginary axis. A new optimization formulation, including Hopf bifurcation conditions, has been developed in this paper to obtain the dynamic ATC. An oscillatory stability based contingency screening index, which takes into account the impact of transactions on severity of contingency, has been utilized to identify critical contingencies to be considered in determining ATC. The proposed method has been applied for dynamic ATC determination on a 39-bus New England system and a practical 75-bus Indian system considering composite static load as well as dynamic load models.     

小扰动稳定域微分拓扑学性质初探:(二)小扰动稳定域内部空洞出现机理分析

对所发现的小扰动稳定域内部存在空洞现象进行了机理分析,力图找到这一现象出现的原因.对分岔问题进行深入分析后,发现算例系统小扰动稳定域内部空洞现象的产生是由该系统的Hopf分岔退化现象导致的,而空洞区域的破裂和最后消失则与该系统不同Hopf分岔曲线的相交有关.该研究思路和研究方法,希望能对进一步探求真实电力系统小扰动稳定域的微分拓扑学性质起到一定的启示作用.     

Chaotic oscillations control in the voltage transformer including nonlinear core loss model by a nonlinear robust adaptive controller

In this paper, control of chaos is done in presence of ferroresonant oscillations in a voltage transformer with nonlinear model of core losses. In order to control the chaotic oscillations, nonlinear adaptive approach is employed. Moreover, a Time Delay Feedback Controller (TDFC) is implemented to stabilize Unstable Periodic Orbits (UPOs). Also multiple scales method to analyze chaotic behavior and types of fixed points in ferroresonance occurrence at voltage transformers considering different types of core loss models is applied. In the literature ferroresonance phenomenon in voltage transformers is proved to be classified in chaotic dynamics systems. In this contribution, chaos occurs in the system from a sequence of Period Doubling Bifurcation (PDB). This phenomenon consists of different types of bifurcations such as Period Doubling Bifurcation (PDB), Saddle Node Bifurcation (SNB), Hopf Bifurcation (HB) and chaos. Dynamic analysis of ferroresonant circuit is performed using bifurcation theory. bifurcation diagrams and phase plane diagrams are illustrated using a continuation method for linear and nonlinear core loss models. For analyzing ferroresonance phenomenon, Lyapunov exponents are calculated using multiple scales method and feigenbaum numbers are obtained. Bifurcation diagrams illustrate variation of parameter control and as a result chaos is created and increased in the system.     

并网VSC的大扰动失稳模式

目前并网电压源变换器(VSC)的大扰动稳定研究主要集中于锁相环(PLL)同步稳定问题,缺乏对大扰动失稳模式系统性的研究。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,提出了VSC控制环节失稳的定义和判据。发现外环控制、PLL均存在大扰动稳定问题,并存在单调失稳、振荡失稳2种失稳形态。考虑脉宽调制(PWM)饱和后,电流环也可能发生失稳。不同失稳模式下系统稳定边界主要由不稳定极限环、不稳定平衡点的稳定流形以及代表饱和非线性的边界三部分组成。不稳定极限环主要由系统中存在的Hopf分岔产生。若系统工作点靠近Hopf分岔,则稳定边界由不稳定极限环组成,此时系统失稳表现为发散振荡。若工作点远离Hopf分岔,则稳定边界由不稳定平衡点的稳定流形组成,系统表现为单调失稳。通过MATLAB时域仿真对理论分析进行了验证。     

电力系统中的鞍结分叉和霍普夫分叉现象分析

简要介绍了鞍结分叉和霍普夫分叉的基本概念及发生机理。采用发电机经典二阶模型和第一类动态负荷模型,建立了描述系统动态行为的微分-代数方程组。利用延拓法追踪出了系统平衡解流形,搜索出了平衡解流形上存在的分叉点,分析了鞍结分叉和霍普夫分叉发生时的特征值演化情况。基于时域仿真方法,验证了数值计算结果的正确性。分析结果表明:电力系统中存在着鞍结分叉和霍普夫分叉现象。鞍结分叉和电压单调失稳有关,霍普夫分叉和电压振荡失稳有关。     

交流输电系统的分岔与仿真研究

为提高系统电压稳定水平,防止电压崩溃事故的发生,基于非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对一个典型的3节点系统进行电压稳定的分析,得出了系统在3种不同发电机模型下的分岔点数值。研究发现,不同发电机模型的系统经历的分岔过程不同,说明系统的电压稳定性随着发电机模型的不同而不同。但系统在到达鞍节点分岔前,都因为发生了Hopf分岔而失稳,因此Hopf分岔才是系统失稳的原因。研究还发现跟踪Hopf分岔点开始的极限环曲线可见系统还会经历一系列其它复杂分岔:环面折叠分岔、倍周期分岔和环面分岔;在不同的发电机模型下,系统因为不同的动态分岔点而失稳。时域仿真验证了此结论。