电力系统低频振荡分析控制方法研究

随着电网的扩大,低频振荡问题越来越成为影响电力系统稳定的重要因素.讨论电力系统低频振荡常用的分析方法和抑制措施,并对各方法和抑制措施进行分析比较,阐明各自的优缺点.     

基于随机子空间方法的低频振荡同调机组识别

低频振荡是电力系统稳定运行中备受关注的问题。传统基于系统物理模型的低频振荡分析方法存在不少局限性。文中应用随机子空间法进行电力系统低频振荡同调机组划分。利用随机子空间法辨识系统状态矩阵并分析其特征值,找出基于实测信号辨识的电力系统同调机组划分方法。对16机68节点系统进行的算例分析表明本文采用方法的适用性。     

基于共振机理的低频振荡扰动源在电力系统中的应用

本文分析了电力系统中共振机理的低频振荡扰动源的应用,阐述了在当前形势下,加强对共振机理的低频振荡扰动源在电力系统中应用的重要性,针对目前共振机理的低频振荡扰动源进行研究。     

基于WAMS的电力系统广域SVC阻尼控制问题

随着全国联网战略的实施,远距离大功率互联的工程实例越来越多.低频振荡己成为限制区域联络线输送功率大小,甚至影响互联电网安全稳定运行的主要因素之一.SVC作为一种应用较广的FACTS装置,其主要功能是通过可控的并联补偿维持系统的电压水平,且随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,广域测量系统在国内外工程应用也更加突出.本文针对现有利用广域测量信号为输入设计SVC的附加阻尼控制(PSDC)阻尼区域间低频振荡的问题的方法进行了归纳,并对提出了在设计时需要解决的相关问题及展望.     

PSS(电力系统稳定器)对电力系统影响的探讨

本文在分析了电力系统稳定器(以下简称:PSS)在国内研究现状的基础上,针对PSS的低频振荡抑制原理进行了较为详细地分析、研究,最后以一工程实例来证明PSS在提高机组阻尼比、抑制低频振荡、提高电力系统动态稳定性等方面的作用。     

基于改进形态滤波与TLS-ESPRIT算法的电力系统低频振荡模态辨识

针对广域测量低频振荡辨识过程中的噪声干扰和定阶问题,提出一种高精度低频振荡模态辨识方法。该方法基于粒子群优化算法(PSO-GA)设计广义形态滤波器的加权参数,改进后的滤波器可以较好去除噪声;将低频振荡信号通过该滤波器滤波后再使用改进总体最小二乘法-旋转不变技术(TLS-ESPRIT)算法进行模态辨识,可以准确获得各个模态参数。对于辨识算法的定阶问题,把奇异值差值与最大奇异值比值引入到TLS-ESPRIT算法中,采用该方式进行系统定阶,不仅计算量和受主观因素影响小,而且还可以提高辨识效率以及辨识的准确性。通过系统模型仿真以及电网实际案例证明提出的方法能够较快速准确地辨识低频振荡参数,且在抗噪性及辨识精度方面有较大的优势。     

Navier—stokes方程分歧问题(续)

§4 奇异解类型 根据Liapunov-Schmitz过程,不难看出,奇异点邻域内的解(λ,u(λ))的性态完全由分歧方程(3.12)决定,而分歧方程解的性质由分歧函数F={f_1,f_2,…,f_(m_0)}决定,如它的梯度和二阶导数等等,对Navier-Stokes方程,F是R~(m0+1)→R~(m0)的映照。 分歧方程可由有限维Euclidean空间临界点理论来分类,F的梯度矩阵     

电力系统中机电扰动的传播特性分析

【摘要】随着我国工业化进程的不断加速,大量的发电机应用在我们的日常工作生活中,在大量使用的同时,也产生了许多负面影响,其中以机电扰动最为常见。机电扰动主要以小扰动的方式存在,使得供电系统在低频振荡的模式下运行。在同一个供电模式下,会造成发电机抵消互相之间的本地模式以及机电扰动模式的分量,这样就会不断增加区问之间的分量。因此,本文笔者根据个人多年来相关行业工作经验,并结合当前我国电力系统中机电扰动的传播特性先对低频振荡的概念进行描述,继而对低频振荡的现象进行分析,再对机电扰动的传播速度进行叙述,最后再对机电振荡模式进行详细的论述,希望可以起到抛砖引玉的作用,在推动我国电力系统不断向前发展的同时,也为我国经济的可持续发展增添新的动力。     

基于WTSD-EMDLPF的低频振荡信号降噪

针对电力系统低频振荡信号监测易受环境、设备等噪声污染问题,提出联合小波阈值软降噪和经验模态分解低通滤波的降噪方法,称之为WTSD-EMDLPF。首先,通过小波阈值软降噪滤除大部分白噪声,再利用经验模态分解低通滤波去除经验模态分解的首个固有模态分量以进一步减弱残余噪声,最后合成余下固有模态分量,重构低频振荡信号。运用数值信号算例、IEEE四机两区域系统产生的有功功率低频振荡信号算例仿真以及北美电网实测数据的降噪实验分析,证明WTSD-EMDLPF对低频振荡信号降噪的有效性。     

静止式气波机振荡器振荡机理分析及振荡特性的研究

静止式气波机振荡特性取决于振荡源的形式。以共鸣器为振荡源，从管路阻抗的角度和射流噪声的角度对其振荡机理进行了分析。对机器振荡特性进行了实验研究，结果表明，从射流噪声角度解释共鸣器振荡机理更为合理，同时发现机器运行过程中出现了“压力变频”现象，在稳定的高频振荡区和低频振荡区所形成的激波强度相差很大。从而为静止式气波机的效率的提高及结构的改进提供了有益的结果。     

Bifurcation and chaos in power systems

A detailed example of a power system model with load dynamics is studied by investigating qualitative changes or bifurcations in its behaviour as a reactive power demand at one load bus is increased. In addition to the saddle-node bifurcation often associated with voltage collapse, we find other bifurcation phenomena which include Hopf bifurcation, cyclic fold bifurcation, period doubling bifurcation, and the emergence of chaos. The presence of these dynamic bifurcations motivates a re-examination of the role of saddle-node bifurcations in the voltage collapse phenomenon. In fact, simulation results suggest that voltage collapse may take place before the reactive power demand is increased to the system steady-state operating limit where a saddle-node bifurcation is detected. We also consider the role that the algebraic constraints imposed by some load models may play in the global analysis of the attractors of the system. Implications for power system operations are drawn.     

Non-linear dynamics of space-independent xenon oscillations

The space-independent xenon oscillation problem relevant to power nuclear reactors is studied. Xenon oscillations - both, without temperature feedback and in the presence of temperature feedback - have been analyzed semi-analytically and numerically. The effects of various parameters on the nature of bifurcation are studied. Bifurcation analysis shows that Hopf bifurcation occurs, and it is found that both sub- critical and super-critical Hopf bifurcation can occur in different regions of parameter space. Numerical experiments show that 'outsidey the unstable periodic solutions that exist for the sub-critical Hopf bifurcation case, there exist large amplitude, stable periodic solutions to which the initial conditions, outside the basin of attraction of the stable fixed point, evolve. Though the existence of sub-critical Hopf bifurcation indicates that large amplitude perturbations even in the stable region may lead to initially diverging oscillations, it is reassuring that the oscillation amplitude remains bounded     

Singular bifurcations in higher index differential-algebraic equations

The present paper extends the singularity induced bifurcation theorem (SIBT) to higher index differential-algebraic equations (DAEs) in Hessenberg form. The SIBT arises in power system theory, and is also significant within the context of electrical circuits. This phenomenon is due to the presence of singularities in parameter-dependent problems, and it was originally proved for semiexplicit index-1 DAEs. We introduce a new proof of a matrix pencil-based version of this result, relying on the spectral features of the linearization of the underlying ordinary differential equation. This approach is then applied to higher index DAEs in Hessenberg form. For these structures, the SIBT is shown to follow from a minimal index change at the singularity. Additionally, we show that a Kronecker index change is also necessary for the existence of a singularity induced bifurcation point in semi-explicit index-1 and Hessenberg DAEs.     

基于中心流形理论的小水电并网系统Hopf分岔分析

针对小水电并网系统,用Matcont软件搜寻系统的Hopf分岔点绘制分岔图;利用中心流形理论将高维电力系统降到二维模型,并通过计算二维模型分岔稳定性指标的正负判定原系统Hopf分岔类型。结果表明,分岔稳定性指标大于零时电压失稳,小于零时电压稳定。用Matlab软件对讨论结果进行数值仿真,证明理论结果的正确性。     

两自由度碰撞振动系统分叉参数的确定

本文分别研究了含多参数的四维映射系统的周期倍化分叉和Hopf分叉的参数临界值的代数判据.其理论结果可以应用于确定含多参数的两自由度碰撞振动系统的周期倍化分叉和Hopf分叉的分叉参数临界值.应用于一类含多参数的两自由度碰撞振动系统的Poincare映射分叉参数临界值的分析,获得该碰撞振动系统的周期倍化分叉和Hopf分叉条件,并用数值方法模拟了理论分析结果.     

刹车系统的摩擦自激振动和控制

研究刹车系统的摩擦自激振动和控制问题。采用LuGre 模型计算摩擦力,建立了两自由度盘式刹车系统的动力学模型。通过平衡点的稳定性分析,给出Hopf 分岔失稳的临界速度。应用基于微分几何法和线性二次型最优控制相结合的方法,设计单输入单输出的非线性系统控制器,以便通过推迟系统的分岔临界速度,减少减速型刹车过程中的摩擦颤振,避免刹车啸叫。最后分析了控制器和系统参数对控制效果的影响。仿真表明,该控制器能有效的抑制刹车系统中的摩擦自激振动。     

Stabilization of periodic orbits near a subcritical Hopf bifurcation in delay-coupled networks

We study networks of delay-coupled oscillators with the aim to extend time-delayed feedback control to networks. We show that unstable periodic orbits of a network can be stabilized by a noninvasive, delayed coupling. We state criteria for stabilizing the orbits by delay-coupling in networks and apply these to the case where the local dynamics is close to a subcritical Hopf bifurcation, which is representative of systems with torsion-free unstable periodic orbits. Using the multiple scale method and the master stability function approach, the network system is reduced to the normal form, and the characteristic equations for Floquet exponents are derived in an analytical form, which reveals the coupling parameters for successful stabilization. Finally, we illustrate the results by numerical simulations of the Lorenz system close to a subcritical Hopf bifurcation. The unstable periodic orbits in this system have no torsion, and hence cannot be stabilized by the conventional time delayed-feedback technique.     

考虑弹性水击效应时水轮机调节系统的Hopf分岔分析

在考虑水轮机调节系统中弹性水击效应的情况下,建立了系统的非线性模型,在此基础上,运用非线性动力系统的分岔理论分别研究了在频率扰动、负荷扰动或无扰动的情况下,由于PID调节器参数发生变化,在系统中可能发生的Hopf分岔现象,在PID参数空间中给出了分岔临界点、稳定域范围以及状态变量随分岔参数变化的分岔图,并与刚性水击情况进行了比较.由此得出结论,由于调节器参数的变化,在水轮机调节系统中可能导致所不期望的持续非线性振荡,为保证系统能够安全稳定地运行,应将调节器参数设定在其稳定域范围内.仿真验证了理论分析的结果.     

矩形薄板在面内随机参数激励下的随机分岔研究

建立了四边简支的矩形薄板在受面内随机激励时的振动模型,并用Galerkin法将该系统化简为二自由度常微分非线性动力学方程组。得出系统的广义能量（Hamilton函数）表达式后,又利用拟不可积Hamilton系统平均理论将方程等价为一个一维的Ito随机扩散过程,并通过计算该系统的最大Lyapunov指数来研究系统的局部随机稳定性,同时利用基于随机扩散过程的奇异边界理论研究了模型的全局稳定性,最后通过稳态概率密度函数的形状变化探讨了系统参数变化对系统随机Hopf分岔的影响。数值模拟结果验证了理论分析的正确性。