电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式。通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响。同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用。通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比。通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段。     

影响电力系统主导振荡模式的关键励磁调节器及其参数的识别

模态级数法是分析非线性动态系统的一个新的有效工具。该方法能从系统的内部结构特性入手,通过模式间的非线性相关作用来研究系统的动态特性。基于模态级数推导出了相关指标和二阶非线性相关因子公式。通过非线性相互作用指标揭示系统固有模式间的交互作用对系统动态特性的影响;通过研究状态变量与系统主导振荡模式、复合模式对的非线性相关作用以及控制器参数对非线性相关系数的灵敏度,来识别对系统动态特性和稳定产生很大影响的关键励磁调节器及其参数。     

电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式.通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响.同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用.通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比.通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段.     

影响电力系统主导振荡模式的关键励磁调节器及其参数的识别

模态级数法是分析非线性动态系统的一个新的有效工具.该方法能从系统的内部结构特性入手,通过模式间的非线性相关作用来研究系统的动态特性.基于模态级数推导出了相关指标和二阶非线性相关因子公式.通过非线性相互作用指标揭示系统固有模式间的交互作用对系统动态特性的影响;通过研究状态变量与系统主导振荡模式、复合模式对的非线性相关作用以及控制器参数对非线性相关系数的灵敏度,来识别对系统动态特性和稳定产生很大影响的关键励磁调节器及其参数.     

基于变分理论的压力管道内水体弹性模型研究

在水电站水机电系统振动特性和稳定性研究中,需要采用不同阶数的弹性模型来描述不同长度的压力管道内水体的动态特性,常用的刚性模型或不易解耦的低阶弹性模型在应用上存在一定的局限性。基于泛函变分理论和Ritz-Galerkin近似,从水力振动的基本方程出发,推导出适合于水电站稳定性分析和输水系统振动特性研究、并易于解耦的压力管道内水体弹性模型,该模型以压力管道内水体的各阶振荡流量为状态变量,能较准确反映相应的各阶振荡特性。     

低压输水单元水力振荡的数值研究

在长距离分段低压输水系统中,为防止过大的流量波动,系统中不能产生过大的水力振荡,尤其不能发生水力共振,因此必须对其振荡特性进行分析,以保证系统的正常稳定运行。本文采用基于压力管道内水体水力振荡的线弹性模型描述输水管道中水流的控制方程,利用状态方程来描述输水单元。基于系统控制理论,分析了采用不同阶数的线弹性模型时输水单元的频率特性。同时,分析了三阶线弹性模型的特征值与输水单元参数的相关性,以及各特征频率对输水单元的影响。其结论可为输水系统的设计和优化提供依据。     

基于区间模型和二阶摄动理论的低频振荡模态分析方法

针对大规模复杂电力系统运行参数波动较大,低频振荡模态变化情况不易确定的难题,提出利用区间模型和复模态二阶摄动理论分析振荡模态的方法。首先建立不确定信息下振荡模式的频率、阻尼以及参与因子的区间分布模型;然后利用复模态二阶摄动理论评估该模型在运行参数变化区间较大时,系统振荡模式上述特征要素的变化情况。IEEE16机68节点系统的仿真结果表明,即使系统中同时出现多个运行参数变化较大的情况,该方法也能较准确地评估系统的小干扰稳定性能,并可为运行人员提供更加全面的信息。同时,该方法在分析低频振荡模态方面较一阶摄动理论的准确度更高。     

非棱柱体管道的一维水击计算及分析

在水电站输水系统水力过渡过程的一维计算中,对非棱柱体管道的处理,一般采用等价管方法。为了分析等价管方法带来的计算误差,本文给出了非棱柱体管道的一维水击计算方程,建立了相应的特征线解法。本文通过计算某一电站的水力过渡过程,分析了本文的计算方法和等价管计算方法对计算结果的影响,得出了一些有价值的结论。     

水电机组明满流尾水系统电路等效建模及超低频振荡仿真分析

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类比有压管道电路等效模型,推导无压明渠电路等效模型数学表达式。进而根据水电站尾水流道实际布置形式,构建"一洞两机"明满流尾水系统整体等效电路拓扑。在此基础上,通过尾水系统电路等效模型对电站下游水位较低时机组尾闸室水压周期性振荡现象进行仿真复现,分析电站下游水位和明渠水力损失等因素对机组功率振荡的影响,并讨论通过增加尾水支渠或主渠局部水力损失两种减振方法进行超低频振荡抑制的可行性及优缺点。电站现场尾水改造试验结果表明,该减振方案对机组功率超低频振荡具有明显抑制作用。     

HHT在电力系统低频振荡模态参数提取中的应用

针对目前电力系统低频振荡的分析局限于用线性化方法来处理而导致的分析结果不精确，甚至不尽合理，提出基于希尔伯特-黄变换(HHT)的提取电力系统低频振荡模态参数新方法。首先运用HHT中的经验模态分解(EMD)实现各低频振荡模态分量的有效分离，并对各模态分量进行希尔伯特(Hilbert)变换、计算其相对应瞬时幅值、瞬时频率及相位；其次运用该文推导的阻尼比计算公式提取各振荡模态分量阻尼比，从而实现低频振荡模态参数的有效提取。同时对超低频振荡的产生机理给出一种新的解释，该方法有助于分析电力系统强非线性振荡模态及阻尼控制器的设计研究。数值仿真及实例分析均表明该方法的可行性和有效性。     

水力系统对低频振荡的影响

针对目前水力系统、机械系统及电力系统都被独立地研究而有可能会使它们之间的相互影响被简化的现状，以单机无穷大系统为例，给出了适用于小干扰分析的4种水力系统以及电力系统各部分的数学模型，讨论了系统3种振荡模式与状态变量之间相关性以及特征值关于其他参数的灵敏度，并进一步分析比较了不同水力系统模型及参数对水力系统及转子振荡阻尼的影响。结果表明了转子振荡模式与水力系统振荡模式之间的相关性。     

基于广域时空随机响应的低频振荡模态辨识

针对利用单通道信号无法准确辨识多个振荡模态,且不能估计振荡振型的问题,提出一种基于广域时空随机响应的振荡模态辨识方法。讨论了广域时空随机响应的向量自回归模型与系统振荡模态之间的联系,采用QR分解实现向量自回归模型参数的最小二乘估计;计算出振荡模态的模式参数,并通过系统随机响应的功率谱峰值确定系统的主导模态;通过新英格兰系统的蒙特卡罗仿真对模态辨识方法进行测试分析,结果表明利用广域时空随机响应能同时准确估计多个主导振荡模态的模式参数和振荡振型,与子空间辨识方法相比所提方法计算更简单有效;最后利用WECC系统的实测信号验证了所提模态辨识方法的适应性。     

基于二阶平均法和MelnikoV法准周期负荷扰动电力系统混沌振荡分析

电力系统是典型的非线性系统,存在着复杂的非线性动力学行为.本文分析了在准周期负荷扰动下电力系统的混沌振荡,该振荡模型形同准周期驱动的非线性Helmholtz振子.经过适当变换,利用二阶平均法将系统平均化,得到一个周期扰动的Hamilton系统.求出该Hamilton系统的同宿轨道方程后,构建3个Melnikov函数,相应地得到3个产生混沌振荡的阻尼系数阈值.当阻尼系数在这些阈值之间取值时,可能产生6种不同结构混沌形态中的一种混沌振荡.     

火电厂排水电站水力计算讨论

将火电厂排水电站水力系统简化为有上游双调压室及有区间集中耗水的有压引水系统，为排水电站水力系统非恒定流计算提出一种实用算法，并给出了景德镇电厂排水电站的计算实例。     

基于EMD-TEO及信号能量分析法的主导低频振荡模式识别

提出了一种识别电力系统主导低频振荡模式的新方法。该方法综合了经验模态分解(EMD)、Teager能量算子(TEO)及信号能量分析法,借助经验模态分解处理非平稳信号,不需考虑定阶问题,扩展了信号能量分析法的应用范围;利用Teager能量算子的快速响应能力及健壮性,提高了频率辨识精度;根据二阶模型下的信号能量分析法,提出了一种阻尼比的简化算法。分别在WEPRI-36系统和实际电网中进行了验证,并与Q-R特征值分析法及Prony算法进行了准确性比较。结果表明,新方法对非线性系统的适应性比Prony算法强,可用于低频振荡主导模式的有效识别。     

电力系统超低频振荡和倍频振荡的正规形分析

正规形法揭示了电力系统中动态模式之间的非线性相互作用,可用于分析因模式间非线性相互作用而产生的复杂动态现象和动态行为.分析表明,动态模式间相互作用所产生的组合模式使得振荡频率减小或增大,可能导致超低频振荡或倍频振荡现象,而且其明显程度取决于系统的非线性作用程度.正规形变换系数和正规形变量初值乘积可反映超低频振荡模式或倍...     

识别电力系统密集振荡模式的模态灵敏度方法

密集振荡模式可能会对电力系统动态特性产生重要影响,研究这种影响具有重要意义,而识别密集振荡模式是进行相关研究的基础。在分析机械力学领域密集模式判定方法的基础上,提出了一种识别电力系统密集振荡模式的模态灵敏度方法。该方法计算简单,能有效识别密集振荡模式,根据模态灵敏度信息还可以判断振荡模态的变化趋势。采用10机和24机两个算例验证了所提方法的有效性。     

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。     

考虑水力系统详细模型的电力系统暂态过程仿真

以小浪底水电站为对象建立了用于电力系统暂态稳定分析的不同形式的水力系统数学模型,包括不均匀单管刚性水击模型和弹性水击模型以及计及机组间水力耦合的两元输水系统弹性水击模型、水轮机的线性化模型和非线性模型.利用电力系统分析综合程序提供的用户自定义模型功能对河南电网进行了暂态过程仿真,分析了不同水力系统模型以及水力耦合对电力系统暂态稳定性的影响.     

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.