小格拉悬索桥钢桁加劲梁等效抗弯刚度研究

为有效地减少钢桁加劲梁悬索桥仿真分析计算的单元数与节点数,可以把空间桁架加劲梁模型通过刚度等效转换成单梁模型。建立空间桁架加劲梁的悬臂有限元模型,根据梁段荷载和变形关系,求解其等效抗弯刚度。应用李国豪先生桁梁桥的挠曲扭转理论,推导了小格拉大桥加劲梁等效抗弯刚度计算的简化公式。结果表明:在刚度等效的前提下,应用有限元法和简化公式得到的单梁模型均具有较高的计算精度,能显著提高钢桁加劲梁悬索桥的建模效率。     

高压直流输电可靠性评估的等效模型

在深入研究Markov过程的基本原理和累积状态之间转移频率的性质的基础上，建立了高压直 流输电系统的数学模型，提出了等效模型的方法，并利用边界墙的原理求解等效模型中各累 积状态之间的等效转移率。等效模型的使用，降低了求解随机转移概率矩阵的阶数，简化了 计算，提高了精度。通过一个算例证明了所提出方法的正确性和有效性。     

汽轮发电机组轴系扭振分岔分析及稳定域估计

根据汽轮发电机组轴系的简化模型，对该系统的平衡位置局部稳定性和分岔进行了定性分析，指出对一切正的参数，在参数空间不存在Hopf分岔。对稳定平衡点，还用Lyapunov 函数对稳定域进行了估计。最后，用仿真算例说明了所得结论的有效性及所得稳定域的精确性。     

考虑机组协调控制的汽轮机调速器模型及其应用

单元机组协调控制系统（CCS）作为汽轮机调速器的上位控制，对汽轮机的调节效果影响显著。文中对CCS中的关键环节进行了适度简化，建立了适应电力系统稳定仿真要求的CCS模型，该模型与现有的汽轮机数字电液控制系统（DEH）模型和主汽压力模型一起组成了新的汽轮机调速器模型。为方便仿真分析，在电力系统分析综合程序（PSASP）的自定义模型环境下搭建了该调速器模型，并用该模型模拟了实际电力系统中的一次低频事故。仿真结果显示，所提出的调速器模型能准确重现事故时记录的有功功率曲线，表明了汽轮机调速器模型中考虑CCS的必要性和所搭建调速器模型的合理性。     

计及感应电动机的负荷节点暂态电压稳定解析评估方法

不利的负荷特性是引起暂态电压稳定问题的主要原因之一,然而目前尚缺乏用来评估负荷节点暂态电压稳定状况的有效方法。针对3阶感应电动机负荷,给出了一种解析方法。通过把负荷节点及其外部系统等效为2节点简化系统,能够计算出各负荷母线在简化系统中的极限切除时间。所获取的极限切除时间指标反映了各负荷节点的暂态电压稳定状况,从而为动态安全评估提供了有效的信息。在多节点系统中的仿真结果验证了所述方法的有效性。     

等效刚度板模拟网架对下部支承结构的影响分析

采用拟夹层板分析法的相关假设和理论,利用等效刚度板对网架结构进行等效代换,研究等效刚度板模拟空间网架对下部支承结构的影响。通过建立网架结构模型和等效刚度板模型,运用SAP2000有限元分析软件分别对两种模型的自振频率,静载作用下的柱轴力以及水平地震作用下的弯矩、位移进行对比分析。分析结果表明,结构的周期、内力计算结果比较相近,部分构件位移有较大误差。可以得出,网架结构平面内刚度无限大的假定对计算结果产生较大误差,以等效刚度板代替网架结构的协同工作可以简化下部支承结构设计与计算分析,在工程误差范围内有一定的可行性。     

互联系统长期动态仿真的结构保留建模

为了研究互联电力系统在级联事件下的频率和电压长期动态特性及其控制，提出了一种网络结构保留的多区域互联系统长期动态仿真模型和算法。与动态潮流计算相似，模型假定系统已渡过初始的暂态稳定阶段且有足够阻尼，从而忽略同一控制区域的机组间相对摇摆，即假定每个控制区域具有统一的频率动态，即区域内惯量中心动态，以便仿真几分钟及更长时间的长期动态。IEEE 30节点3区域系统的仿真结果表明了文中建议的仿真模型的可行性和计算方法的有效性;与详细机电暂态仿真软件仿真结果的比较表明，“区域统一频率动态”假定引起的系统长期动态仿真误差在工程上可以接受。从而为进一步开展级联事件下的频率和电压长期动态的稳定控制和协调提供了仿真工具。     

EZStrobe图基离散事件仿真软件在施工资源配置优化的应用

一般施工系统可利用离散事件模型建模描述,利用计算机仿真得到资源配置等施工系统特征,但施工系统分析的难度和仿真系统的编程实现难度较高,影响了仿真在施工资源配置中的应用。EZStrobe是基于EZ-ACD模型的图基离散事件仿真系统,可借助Microsoft Visio建立仿真模型图并仿真,极大地简化了施工系统分析建模的技术难度。在简单介绍EZStrobe软件及其架构的基础上,利用两级串联施工系统实例说明了利用EZStrobe建立施工系统仿真模型图并通过优化规则建立优化模型的方法。     

适用于电压源型高压直流输电的控制策略

将电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)两端节点等效为两个有源节点，推导得到VSC-HVDC两端等效节点注入电流的表达式，从而可以方便地通过修改系统导纳矩阵，得到含VSC-HVDC系统的数学模型。在该模型的基础上，考虑VSC内部电流环和系统控制要求，提出了一种新的VSC-HVDC控制策略。以一个含VSC-HVDC的6机电力系统为例，仿真表明，采用该控制策略，在系统发生大扰动后，VSC-HVDC不仅能够迅速恢复正常运行，而且对系统电压和频率稳定没有太大影响。     

并联引水发电系统等效简化水击计算

为加快电站输水系统初期设计阶段"一洞多机"的并联引水发电系统同时甩负荷工况的数值建模和水击计算进度,从管道水击方程和水轮机组边界条件入手,推导了并联支管和并联水轮机组水击计算的等效简化关系,从而实现将"一洞多机"的并联引水发电系统等效简化为"单管单机"的简单系统。通过算例和工程实例对比分析了等效简化前后的水击计算结果,检验了简化模型的可靠性和精度。结果表明:等效简化后尾水管进口最小压力水头的最大相对误差小于5%,蜗壳最大压力水头和机组最大转速上升率等调保参数最大相对误差均小于2%,能够满足初期设计阶段水击计算的精度要求。     

汽轮发电机组轴系扭振平衡位置分析与稳定域估计

根据汽轮发电机组轴系的简化模型，采用Lyapunov直接法对该非线性系统的平衡位置稳定性进行了定性分析,在参数取于一定范围内时，确定了平衡点的位置，对稳定平衡点,用Lyapunov函数对稳定域进行了估计。这里提出的分析方法是直接针对非线性系统的，因而避免了线性化方法所产生的误差。文中用仿真算例说明了这种分析方法的有效性。     

10kV厂用电系统谐振及限制新措施

主要论述10kV厂用电系统铁磁谐振产生的主要原因及其危害,同时,对传统消谐措施的利弊进行简单分析,提出采用氧化锌压敏电阻并联于电压互感器两端快速消除谐振的方法。并在仿真软件EMTP中建立了简化仿真模型,仿真结果证明了该方法消除谐振过电压的有效性。     

SAPTIS:结构多场仿真与非线性分析软件开发及应用(之四)

本文重点介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS的水管冷却模拟功能及其在工程的应用情况,SAPTIS软件可提供等效算法和精细算法两种模拟水管冷却效果的功能,文中分别从平面二维和空间三维的角度对比分析了等效算法和精细算法的异同点所在,等效算法可以从平均意义上模拟水管冷却效果,具有计算简单、规模较小的特点,而精细算法则可以以较高的精度模拟出水管周边的温度分布,但需要进行精细网格剖分,计算工作量大。因此,相对而言,等效算法在工程中的适用性更好,应用也更为广泛;文中最后简要介绍了水管冷却模型在国内几个特高拱坝中应用的实例。     

基于相量测量与能量分析的在线失稳预警

在全网主要厂站设置相量测量单元，以及中调与各主要厂站间的高速通信可往返的环境下，运用实测、预测事故时轨线与能量分析相结合的方法可使在线暂态稳定分析实现超实时计算，以便有足够的“可用反应时间”用于失稳预警或就地控制。对于事故时轨线实时测量中的发电机相角预测算法，采用“当前”统计模型的自适应跟踪算法。运用基于稳定域边界的主导不稳定平衡点方法计算临界能量及稳定裕度，以便判别失稳与否。在经典模型下对简化的华东17机60节点进行仿真，系统仿真结果表明所提算法是可行的。     

城市洪涝仿真模型地下排水计算方法的改进

为了增强对城市地下排水的模拟能力,获取更为详细的计算结果信息,提高城市洪涝分析水平,对现有洪涝仿真模型的地下排水计算进行了改进,提出在同一模型中对排水管网采用简化和细化相结合的计算方式。简化计算采用等效体积法实现,细化计算采用建立真实管网的一维动力波方程实现,并在特殊道路通道和网格上实现地上、地下水流交换。同时,在降雨产流计算中考虑地面透水性,形成了面向城市降雨产、汇流和排水的洪涝全过程模拟模型。改进后的模型对地下排水的模拟适用性更强,计算结果更为丰富,提高了区间暴雨导致的城市洪涝模拟能力。文中以上海市蕴南控制片洪涝分析计算为例,说明改进模型可获得较好的应用效果。     

大型水轮发电机定子绕组接地故障的数字仿真

根据大型水轮发电机定子绕组的结构，建立了新的接地故障时零序电压的数字仿真模型，探讨了水轮发电机发生定子接地故障后机端和中性点侧零序电压的变化规律。在此基础上，提出了一种简化的数字仿真模型，该模型可被用来分析各种定子接地故障保护方案的特性。     

含特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真

以研究2010年南方电网动态特性为目的，提出了含±800 kV特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真研究重点，解决了大规模多馈入交直流系统电磁暂态仿真时系统等值、模型处理以及仿真步骤等问题。依此运用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，建立了包含±800 kV云广特高压直流等5条直流输电线路的电磁暂态仿真模型，研究中换流器模型采用详细模型。在此基础上研究了交直流系统各种故障下的动态特性，研究结果为南方电网规划及安全稳定措施的制定提供了理论依据。提出建立电磁暂态仿真模型，为研究大规模含特高压直流的多馈入交直流系统的动态特性提供了一套可行的方法。     

华中电网故障暂态自适应仿真分析

为实现华中电网的暂态全过程分析，研究了基于自适应原理的电力系统暂态全过程仿真。首先建立了元件的暂态自适应模型，实现了基于元件状态的自适应变换，适合较长时间复杂暂态过程的仿真。应用面向对象技术不仅提高了软件的模块性和可重用性，而且实现了仿真模型的自适应变换。在此基础上，由系统等值模块、故障仿真模块、数据库和图形人机界面、应用分析接口模块等构成了华中电网的暂态全过程仿真软件。     

弧形闸门闸坝一体化静动力分析及安全评价

针对弧形闸门安全评价中采用的闸门单体计算模型过于简化的问题,应用有限元软件ANSYS对比分析了惯用的闸门单体结构模型与考虑止水摩阻及支铰和牛腿间直接作用的闸坝一体化模型在全闭和瞬间开启2种工况下的静动力特性。以闸坝一体化模型为准,在静力分析方面,在全闭工况时单体模型下框架主横梁的最大位移及等效应力分别偏大108.5%和67.1%,支臂内力偏大52.8%,单体模型下框架极不经济;在瞬间开启工况时单体模型上框架主横梁的最大位移及等效应力偏差分别为-10.1%和-21.2%,支臂内力偏小8.1%,单体模型上框架极不安全。在动力分析方面,止水及流固耦合作用使闸坝一体化模型的弧门前10阶频率最大下降48%,远离了流激振动的主频区,利于弧门的动力稳定。结果表明:合理弧形闸门结构安全评价的模型应为校核水位瞬间开启工况下的闸坝一体化模型,采用此工况及模型才能确保结构分析的正确性,实现闸门结构安全性与经济性的统一。     

基于超导储能的暂态稳定控制器设计

设计了用于提高电力系统的暂态稳定超导储能（SMES）装置的非线性鲁棒控制器，并从数字仿真和动模实验两方面进行了验证。为了简化动态性能分析和控制器设计，在实验样机的基础上，提出了新的基于电流型变流器的SMES的动态模型，并将其转化为标幺制模型。通过外部干扰的引入，得到了装设SMES的单机无穷大系统的动态模型，并采用精确线性化方法和线性H_∞控制理论设计了SMES的非线性鲁棒控制器。为了验证该控制器的效果，对装设SMES单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验，并将其与常规PI控制器进行了比较。仿真和实验结果都证明了非线性鲁棒控制器具有良好性能。