一类非线性电力系统混沌振荡产生机理的研究

针对电力系统混沌振荡产生机理的问题,借助于一个非线性三参数二机电力系统模型,采用同宿轨道的Melnikov函数计算法,给出了电力系统出现混沌振荡现象的临界条件和参数区域,尤其论证了小扰动也可诱发混沌。阐明了系统在周期性负荷扰动情况下产生混沌振荡的条件,即系统在受到较大周期性负荷扰动时,电力系统将出现混沌振荡;当周期性负荷扰动较小,但是阻尼系数在一定的范围内,系统仍将出现混沌振荡;当周期性性扰动较小,阻尼系数在一定范围之外,系统不会出现混沌振荡;当周期性负荷扰动为零时,系统不会出现混沌振荡。通过仿真实验证实了电力系统在受到周期性负荷扰动时出现混沌振荡现象的条件。这种现象的出现和电力系统非线性模型的几何结构密切相关,同时也与电力系统的运行参数、结构参数有联系。     

电力系统周期振荡的失稳分析

分析了电力系统在周期性负荷扰动下的振荡失稳问题.为便于应用非线性动力学中的解析分析方法,首先在保留系统非线性特性的前提下简化系统模型,然后当系统的非线性频率接近扰动频率时,利用广义牛顿法得到在系统参数平面上周期1解失稳的转迁集,从而给出系统失稳时阻尼系数、扰动幅值和扰动频率之间的复杂非线性关系,并通过数值仿真对其进行了验证.     

应用延时反馈控制电力系统混沌振荡

混沌是非线性系统的固有现象.电力系统是典型的非线性系统,存在着复杂的混沌振荡,它威胁着系统的安全稳定运行.本文利用混沌控制方法之一--延迟反馈法(DFC)控制电力系统混沌振荡,利用Melnikov方法确定延迟时间和反馈系数.数字仿真结果表明,选择适当的延迟时间和反馈系数能够镇定系统的不稳定周期轨道(UPO)、消除混沌,并能使系统从失稳状态进入稳定状态.由于不需要外加参考信号,延迟时间与UPO的周期无关,不必是UPO周期的整数倍,所以该方法简单易行.     

基于轨迹灵敏度分析的电力系统稳定器参数优化设计

提出了一种基于时域仿真的电力系统稳定器(PSS)参数优化方法.该方法将PSS的参数设置归结为优化问题,首先通过轨迹灵敏度仿真得到目标函数的梯度信息,再应用共轭梯度技术优化多个PSS参数.由于在目标函数中考虑了电力系统大扰动中的非线性特征,该方法可以抑制小扰动引起的自发性振荡及有效阻尼大扰动引起的系统振荡.在两个IEEE典型系统上进行的特征值分析及时域仿真结果验证了该方法的实用性和有效性.     

基于自适应Terminal滑模的混沌振荡控制

针对电力系统负荷扰动满足一定条件时就会产生混沌振荡现象,提出了一种自适应Terminal滑模混沌控制方法.利用Lyapunov指数证明了系统存在混沌振荡,应用简单电力系统分析了周期性负荷扰动下的动力学行为,设计了Terminal滑模动态使得系统能够快速收敛,给出了扰动的自适应律.应用Matlab/Simulink仿真平台对含噪声和不含噪声的电力系统进行仿真验证.仿真结果表明,该控制方法能够有效地镇定电力系统混沌振荡.     

基于Melnikov方法的电力系统混沌振荡参数计算

为了研究大干扰下电力系统中的混沌振荡,提高电力系统的稳定性,分析了非线性三参数二机电力系统振荡的异宿分支,给出了Melnikov函数的计算方法,推导出了Melnikov函数具有简单零点的条件,获得了电力系统发生混沌振荡的锥形参数区域和带形参数区域,从而阐明了二机电力系统产生混沌振荡的机理,得到了定量化的参数条件,为准确判断混沌振荡和提高大偏差状态下电力系统的稳定性提供了计算依据.最后通过仿真实验证实了当系统所受到的周期性负荷扰动足够大时,电力系统将出现混沌振荡.     

电力系统混沌振荡的参数分析

混沌振荡是有别于系统失稳的另一种影响电网安全的因素,章具体描述了电网混沌振荡现象的发生机理并区分了混沌振荡和系统失稳的差异。通过对一非线性电力系统振荡和系统失稳的差异,通过对一非线性电力系统振荡模型的分析,利用动力系统分岔理论,证实了权有限尼而无周期性负荷扰动,则系统不会昆沌振荡,在受到较大的周期性负荷扰动时,则系统将出现混沌振荡,在周期性负荷扰动下,当阻尼纱数接近某个数值时,系统也将出现混沌振     

应用数值积分法计算电力系统混沌阈值

Melnikov函数是分析同(异)宿轨道出现混沌的最有效方法,用该函数的数值积分法计算单机无穷大电力系统在周期性负荷扰动下的混沌阈值。通过相应无扰系统的Hamilton函数求得时间与功角的关系式,使Melnikov函数由对时间的积分变成对功角的积分形式,再用复化Simpson公式求得阈值。该方法避免了求解无扰系统的同宿轨道参数解析式,并且,无需将系统输入的机械功率设定为小量。虽然不能得到Melnikov函数的解析式,但阈值曲线显示出了可能产生的混沌区域。     

微扰电力系统中的次谐及混沌轨道

研究了电力系统在周期和准周期扰动下的次谐和混沌轨道。首先假定扰动具有正统形式，采用梅尼科夫方法对其中存在的次谐轨道和混沌吸引子进行了系统的分析，指出了连续的次谐分叉进入混沌状态的途径。对周期非正统扰动情况的分析表明，该状态下的系统动力学性质与正统周期扰动情况下类拟，但轨道空间形式更为复杂。对于准周期扰动情况，首先给出了不变环面的存在条件，然后预见了弱扰动下混沌轨道附近的混沌环面及强扰动下环面破裂所产生的混沌现象，并通过数值仿真对其进行了验证。     

自适应混沌粒子群算法在PSS设计中的应用

该文采用一种改进的粒子群算法PSO———自适应混沌粒子群算法ACPSO,对多机电力系统稳定器参数进行优化设计,以抑制系统低频振荡。该算法通过混沌初始化粒子群,在迭代计算过程中根据粒子的适应值自适应地调整算法惯性系数,从而可以获得更好的全局搜索能力和收敛速度。选取系统机电振荡模式最小阻尼比最大化为目标函数,将PSS参数优化转换为带不等式约束的非线性优化问题。以3机9节点系统为例,特征值和非线性仿真结果表明,运用该方法设计的PSS能够有效地抑制外界扰动引起的低频振荡。     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

基于模糊PID阻抗控制的TCSC研究

设计了可控串联电容补偿装置(TCSC)的模糊自适应整定PID阻抗控制器,克服了传统PID控制的不足,具有较强的鲁棒性,使控制质量提高。结合逆系统方法和二次型最优控制理论,设计了双机系统的TCSC非线性最优稳定控制器。根据TCSC非线性最优控制器在线计算的容抗值作为命令容抗,通过模糊PID控制器使TCSC实现该命令容抗。仿真结果表明所设计的控制器有效地阻尼系统振荡,提高了系统的稳定性。     

基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。     

全国联网条件下湖南电网低频振荡的研究

通过在全国联网条件下的湖南电网低频振荡的研究,掌握湖南电网内以及湖南电网与全国电网之间的阻尼特性和振荡模式,找出与振荡模式相关系数最为密切的发电机组,从而针对阻尼特性和振荡模式,尤其是增幅性的振荡模式以及弱阻尼振荡模式,提出电力系统稳定器的最佳配置地点.     

基于模式综合分析法的联络线功率振荡抑制措施

目前,通过合理地配置电力系统稳定器（PSS）来抑制联络线功率振荡仍然是最经济可行的方法,这需要确定与联络线振荡模式强相关的机组并对相应PSS的参数进行优化,为此,提出了模式综合分析法。该方法通过时域仿真将Prony分析法与特征值法相结合,不但能够分析联络线功率振荡的主导振荡模式及其基本信息,还能给出该振荡模式的模态信息,从而为PSS安装地点的选择提供了依据;同时,引入两点拟合法优化PSS的参数,使其在较宽频带范围内提供超前相位,从而能够抑制多个振荡模式。对某实际电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于混沌神经网络模型的电力系统混沌预测与控制

由于电力系统的日趋复杂和庞大，电力系统除了因负阻尼引起的低频振荡外，还存在PSS不能消除的混沌振荡的危机。为及早判断和抑制电力系统的混沌振荡，提高电力系统稳定性，根据电力系统的负荷时间序列重构吸引子相空间，计算相空间饱和嵌入维数和最大Lyapunov指数，并以此为指导，建立混沌神经网络预测模型，该模型即便在电力系统负荷含有部分坏数据输入的情况下，仍能对电力系统的混沌特性进行精确地判断和预测。如果判断出系统存在混沌现象，则设计模糊神经网络预测控制器，实现了对电力系统混沌振荡的预测控制。仿真结果表明，该方案对抑制电力系统混沌振荡具有显著效果。     

高压直流输电系统的非线性附加控制器设计

针对包含两条直流传输线路的交直流互联系统,采用状态反馈精确线性化方法与线性系统的变结构控制理论相结合的方法,同时设计了两条直流线路的非线性变结构附加控制器。最后对系统进行仿真,其仿真结果表明所设计控制器能够很好的抑制发电机功角振荡,有效地提高系统的暂态稳定性,达到良好的控制效果。     

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析(一)理论基础

针对电力系统振荡行为的分析,揭示互补群群际能量观点与特征频率正弦幅值观点的异同,严格证明两者在哈密顿单机无穷大系统中的一致性。但非线性因素则可能在线性化分析中引入大误差,而时变因素及饱和等本质非线性因素还可能使平衡点特征根方法完全失效。为了克服这些困难,从实际受扰轨迹的互补群群际能量的观点出发,描述了复杂受扰系统的振荡特性。多机系统轨迹可以通过互补群惯量中心—相对运动(CCCOI-RM)变换,严格映射为一系列时变单机映象轨迹,并通过各映象系统的振荡能量反映原多机系统的振荡行为,包括多频率的时变非线性振荡。