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.     

三阶非线性对主导低频振荡模式的影响

在电力系统动态方程3阶解基础上,分析了3阶非线性对基本模式作用的影响,提出了2阶和3阶非线性对基本模式影响的评价指标,并进一步应用3阶解,提出了识别大干扰主导低频振荡模式的指标,应用Prony算法验证了该指标的有效性。研究结果显示,最靠近虚轴的小干扰主导低频振荡模式,在大干扰情况下可能不被激励或激励较弱,因而大、小干扰主导低频振荡模式可能不同,考虑3阶非线性对大干扰主导低频振荡的影响是必要的。     

主导低频振荡模式二阶非线性相关作用的研究

在大干扰下系统稳定性的研究中，由于特征向量线性变换的引入，使得计算一些衡量模式间非线性相关作用大小的系数不确定，且系统关键参数的变化将造成主导低频振荡模式和相关模式间非线性相关作用的变化，进而导致系统动态特性和稳定性也随之变化。针对此问题，该文应用向量场正则形理论，提出了一种识别大干扰下系统关键参数的方法，即通过标幺化处理来鉴别模式间2阶非线性相关作用大小的方法。研究结果验证了文中分析的正确性，为大干扰下主导低频振荡模式与其它模式非线性相关作用的研究找到了解决其物理量不唯一问题的办法。     

大干扰下主导低频振荡模式的鉴别

Prony方法是获取系统振荡模式特征的一种非常有效的方法，它可通过给定输入信号下的响应直接估计系统的振荡频率、衰减、幅值和初相位。基于Prony算法，作者提出了振荡模式能量级的概念，用于鉴别电力系统大干扰下的主导低频振荡模式，在8机36节点系统中应用本文所提方法准确识别出了主导低频振荡模式，验证了该方法的正确性，并与正则形理论研究低频振荡模式间的非线性相关作用的结果进行了比较，再次验证了大干扰中主导低频振荡模式对系统动态特性和稳定性有重要影响这一观点的正确性。     

振荡模式非线性相关作用的研究

在向量场正则形理论的指导下，提出了求解向量场非线性相关系数的算法。把线性化分析中的线性相关因子的概念引申到强非线性系统中，求得了非线性相关因子。通过对模式的非线性相关作用的研究，得到了在小干扰稳定分析中起着重要作用的低频振荡模式在大干扰下仍将是影响系统动态特性的重要因素这一新观点。     

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。     

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.     

大干扰稳定中低频振荡模式的作用研究

该文在向量场正则形理论的指引下，提出了数值求解向量场非线形正则变换系数的算法，实现了非线性向量场的正则变换，得到了电力系统状态方程的2阶解析解和鉴别大干扰下主导低频振荡模式的方法。在此基础上，通过研究低频振荡模式与其它模式以及状态变量间的非线性相关作用，把低频振荡模式与系统大干扰稳定联系在一起。从另一个侧面揭示了以往大干扰稳定分析中所无法涉及的新现象，得到了一些新的观点和新的见解。     

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。     

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。     

Power system dynamic equivalence based on a new model reduction technique

Power system dynamic equivalents play an important role in the effort to reduce the computational burden of the transient stability analysis of power systems. This paper proposes a new efficient practical algorithm for forming linear dynamic equivalents for power systems based on modal analysis. The main feature of the proposed method is that the accuracy of the equivalent model is greatly improved by converting a coordinate system representing the subsystem from the R-J coordinate system of the main system to the reference generator D-Q coordinate system of the subsystem. The order reduction is based on aggregation of similar modes and elimination of the inferior modes without significant effect on the frequency response of the subsystem. Thus the equivalent obtained by the proposed method can be used for both steady-state and transient stability analysis studies. To verify the dynamic equivalent performance stability simulation results for a model power system composed of 16 generators also are shown.     

Key factors affecting voltage oscillations of distribution networks with distributed generation and induction motor loads

The existence of critical voltage modes in distribution systems and the key factors responsible for them are presented in this paper. The analysis is carried out over a distribution test system for different types of induction motors. Eigenvalues and participation factors are used to investigate the modal interaction within the system. This study shows that load voltage dynamics significantly influence damping of the voltage modes. These modes have frequencies of oscillations between the electromechanical and subsynchronous oscillations of power systems. Significant parameters of the system which affect the damping and frequencies of the oscillations are identified to provide a clear understanding of the problem. A bifurcation study is performed to determine the dynamic loadability limit of the system. Time-domain simulations are carried out to verify the validity of the modal analysis and provide a physical feel for the types of oscillations that occur in distribution systems. The impact of various distribution network configurations on these modes is also demonstrated through nonlinear simulations.     

基于差分正交匹配追踪和Prony算法的低频振荡模态辨识

根据实测数据对电力系统低频振荡模态进行辨识,有助于实现电力系统有效的阻尼控制,从而提高电网的稳定性。文中介绍了利用Prony算法辨识低频振荡模态参数的原理,针对Prony算法对噪声干扰敏感以及模型阶数辨识困难导致出现伪模态的缺点,提出了一种基于差分正交匹配追踪(DOMP)和Prony算法相结合的低频振荡模态参数辨识方法。EPRI-36节点系统和实际系统相量测量单元数据算例的仿真结果表明,所述方法能够准确地辨识出系统低频振荡模态参数。通过与Prony算法结果对比验证表明,该方法辨识结果更加准确,能够满足低频振荡模态参数辨识要求。     

线性模拟法求解电力系统静态电压稳定裕度

文章提出一种快速,准确,实用的求解静态电压稳定裕度的线性模拟法,在求解过程中以灵敏度指标的变化特征作为临界点位置的判据,考虑了电力系统中各种非经恶性循环因素的变化,如发电机无功出力限制,负荷的静态特性,ＡＧＣ,ＯＬＴＣ调节作用等,使静态电压稳定工的求解更加符合电力系统的实际运行状况,同时,该方法还考虑了单负荷节点,区域,全网等不同的负荷增长方式下系统的功率裕度,基于该算法的电压稳定分析软件为运行人     

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。     

Analyzing dynamic performance of power systems over parameter spaceusing normal forms of vector fields-part II: comparison of the systemstructure

This is part II of a two-part paper dealing with dynamic performance of power systems over the parameter space. The companion paper (part I) proposes an approach to identify unfavorable operating regions by searching for resonance and near-resonance. The results show that near-resonance among critical inertial modes and control modes may contribute to the unsatisfactory behavior of the system. In this paper, the effect of strong nonlinear modal interactions on machine states is quantified. A new index is derived to measure the relative severity of the near-resonance. The linear and nonlinear characteristics of the system are separated and correlated to the transient stability of the system     

电磁继电器接触系统振动特性的建模与仿真分析

接触系统作为电磁继电器的功能执行部件，是继电器整体的重要组成部分。其接触系统的固有频率与响应振幅特性直接影响电磁继电器的接触可靠性。研究电磁继电器接触系统的耐振动问题是动态接触(碰撞)条件下的非线性问题，以往研究工作很少。文章通过引入局部接触刚度的概念，根据振动力学理论，建立了接触系统的等效数学模型，将接触系统等效成两自由度的线性系统进行模态、谐响应分析，分析与研究了影响接触系统振动特性的主要因素，提出了高频正弦振动条件下接触系统保证接触的合理判据，以此验证接触系统抗振性能。最后，以某型号电磁继电器的接触系统为例，运用ANSYS有限元软件，仿真分析了由尺寸参数及接触点位置参数改变引起的振动特性，仿真结果验证了该模型及理论分析的正确性。研究结论对于电磁继电器接触系统的参数设计具有指导意义，对提高带有机械触点的开关电器的抗振性设计具有一定的参考价值。