多机系统混沌现象的研究

经典模型下的2机系统在扰动消除后具有哈密顿系统特性。如果它能在首次正向摆动和首次反向摆动中保持有界,则将永远保持周期运动,但该系统在交变激励下则可能发生貌似无规律的混沌运动。对于经典模型下的3机系统,在瞬时扰动结束后,即使不再存在周期性激励,只要系统的时间响应曲线并非理想的两群动态,就会发生混沌现象。推导了经典模型下3机系统发生再同步混沌的条件,同时从理论和仿真两个方面揭示这些现象的本质。     

准定量法与精确定量法在暂态稳定分析中的融合

电力系统暂态稳定性的量化方法——扩展等面积准则(EEAC)具有与数值积分法同样的模型适应性与分析精度,已广泛应用于电力系统的在线分析.为了应对系统规模和模型复杂性的增加对计算量的新挑战,引入因果驱动与数据驱动相融合的算例筛选环节.文中提出定性多档分类、准定量分析,以及精确量化算法三者结合的框架,设计了"两层筛选"的多输...     

考虑暂态稳定约束的最大输电能力计算

基于最优潮流技术和稳定性量化分析理论的扩展等面积准则(EEAC),提出了在预想故障集下求解互联电力系统暂态稳定约束下的最大输电能力计算方法。基于最优潮流技术建立了最大输电能力的数学模型,采用EEAC量化分析算法获取预想故障集的暂态稳定裕度,针对不安全的预想故障,采用基于安全稳定模式的预防控制技术将非线性的暂态稳定约束转化成临界群机组出力的线性约束,并最终通过内点算法求解。广东电网仿真算例验证了算法的有效性和实用性。     

机组惯量对暂态功角稳定性影响的复杂性

随着能源转型的推进,风电及光伏发电大规模入网引起的电力系统惯量水平降低对暂态功角稳定性的影响成为业界关注的热点。从电网送、受端的视角来界别机组惯量对暂态功角稳定性的定性影响,并不符合问题的本质。文中基于扩展等面积准则(EEAC),分析互补两群等值惯量的变化对主导映象系统暂态稳定裕度的影响。由于故障场景对两群映象系统暂态潮流的不同影响,以及上述两种影响的交互作用,造成机组惯量对暂态功角稳定性影响的复杂性。通过对两机哈密顿系统的解析分析及数值仿真,讨论了其规律。     

解列后局部电网功角首摆失稳问题研究

基于EEAC理论,研究解列后局部电网功角首摆失稳问题。构建三区域互联电网,形成局部电网解列后等值模型。针对无故障解列和故障后解列两种情况,分析解列前后局部电网的等值单机无穷大母线(OMIB)系统的功角-功率特性曲线变化特点。结合解列后局部电网首摆功角稳定裕度计算,从对OMIB系统解列时刻的相对动能、解列扰动后的首摆加速面积以及最大减速面积的影响方面。分析影响首摆稳定性的因素。最后,基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST,在等值电网和实际大电网进行仿真验证。研究结论有助于采取有针对性的防控措施以提高解列后局部电网安全稳定水平。     

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析(三)时变性分辨率从摆次细化到时间断面

系列文章的前两篇以振荡模式的空间解耦代替频域解耦,并通过互补群模式的摆次能量演化来反映复杂振荡行为的特征。由于其对时变性的分辨率较低,也不利于讨论多模式之间的交互作用,故文中提出在每个积分步末端所对应的时间断面处,按实际变量值重新冻结映象系统的非哈密顿因素,按虚构的哈密顿系统来估计该断面后的不平衡功率-转角的曲线。进而评估各互补群模式的振荡总能量(或其裕度)的时间序列,将轨迹振荡能量序列分析方法的时间分辨率从按模式摆次细化为按积分步长,更好地反映振荡的局部时变性。针对分别计及调速器或计及机械功率周期性扰动的两个算例,揭示了系统“反常”振荡行为的机理。     

Boost变换器的混沌现象与同步仿真研究

分析了单个Boost变换器的基本工作原理,并对其混沌行为进行了仿真研究.通过电流功率谱,说明了工作在混沌状态下的Boost变换器电磁干扰水平较低的原因.同时由于多个工作在混沌状态下变换器并联运行时需要进行同步均流,故进一步研究了两个独立Boost变换器的混沌同步技术.并提出了在系统参数相同、初值不同条件下两个独立Boost变换器的全状态混沌同步技术.通过仿真模型建立、程序设计,结果分析,模型修改进而提出了状态跟随同步的思想.同时进一步对状态跟随同步技术进行了仿真研究,较好地实现了两个变换器的混沌同步.为下一步研究并联条件下,变换器的同步均流问题奠定了同步理论与仿真基础.     

滑步与再同步过程的微观结构分析

按照定常两机电力系统平衡点的属性，将其轨迹分类为稳定的结点、不稳定的结点、稳定的焦点、不稳定的焦点和鞍点这5种不同运动模式。利用互补群惯量中心(CCCOI)：R^n→R^2保稳映射将实际多机受扰轨迹映射为时变的两机等值轨迹，进而分析后者如何由对应于上述运动模式的多个轨迹段构成，并用符号序列反映其微观结构。以电力系统从一连串的滑步进入再同步为例，研完了多机电力系统的后期动态行为会随着参数的细微变化而显著改变的现象。如果一段具有鞍点特性的相轨迹的起始点从稳定流形的一侧变到另一侧，那么不论系统参数的变化多么细微，其后继轨迹将有完全不同的动态。     

线路故障位置对暂态稳定性的异常影响及其机理

发现稳定裕度除了随线路上的故障位置单调增加、单调减小、凸状变化外,还可能呈现凹状分布的形态。通过扩展等面积准则（EEAC）理论揭示其机理,以解析方式得到稳定裕度随故障位置凹状变化的条件,并在多机系统的仿真中验证了稳定裕度随故障位置的异常变化形式。该现象的发现和剖析不但有利于深入理解电力系统暂态稳定性的物理本质,也对工程分析提出了新的注意点。     

数值积分自动终止的算法及其工程应用

基于扩展等面积准则(EEAC)稳定性定量分析理论,提出了数值积分的自动终止算法,既大大减少了计算量,又保证不会因为积分时段太短而将多摆失稳的算例判为稳定。该算法根据主导互补簇的簇内非同调程度来反映轨迹在观察时段以后失稳的可能性：当稳定裕度足够大,且互补簇簇内的非同调性足够小时,受扰轨迹在观察时段以后也不会发散。为此,定义了簇内非同调性指标,并开发了识别可疑动态鞍点及可疑最远点的方法。仿真及近3年的大量工程实践证实了该算法的可靠性和有效性。     

准周期电压扰动下电力系统中的浑沌现象

本文在电力系统浑沌现象的研究方面，做了二项新工作，第一， 根据电力系统模型的特点，首次提出了求取电力系统浑沌模型Melnikov 函数的数值近似法，解决了无法求得实际电力系统模型中同宿轨道解析式的困难 ，并由此推导出了在电力系统中产生浑沌现象的解析条件；第二，分析了电力系 统在准周期扰动下的浑沌现象。     

电力系统分岔与混沌研究述评

介绍电力系统分岔与混沌的研究现状和方向，讨论功角稳定性，电压稳定性与分岔之间的关系，并回顾各种方法在电力系统分岔中的应用。进一步的研究方向包括在负荷实际的动态特性下深入研究分岔特性与电压崩溃机理，定义电压稳定裕度和距离电压崩溃的裕度；根据多机摇摆曲线的混沌程度来估计后期稳定性。建议将混沌的概念从传统的有界范畴拓广到系统在趋于无界（失稳）的模式方面的貌似随机性，即无界混沌。     

电力系统负荷记录混沌特性成因的探讨

研究负荷记录混沌的成因，对于提高短期负荷预报的准确率是必要的。通过对某地全年负荷记录时间序列及其差分序列的3 d时间窗口上的最大李雅普诺夫指数λ₁的计算，发现全年各处都存在混沌特性。天气成因，即“实际天气对人们期望天气的差异”，只能有效解释夏季等λ₁的增大，而不能有效解释全年各处都存在混沌。于是，通过对负荷可预报性的理论分析，发现“用户可以自由地用电一段时间”，即有记忆的随机行为，是负荷混沌的最基本成因。通过AR(10)可以精确预报负荷，也定量证实了这种成因。综合负荷模型中的非线性因素，对于负荷记录中连续功率谱的出现会有一定的贡献。     

用时间序列来判断电力系统中的混沌现象

由于混沌现象对初值、参数等的敏感依赖性,现有的基于电力系统的模型（方程）来研究混沌的方法,会由于建模时方程的形式、参数等误差带来可能的失误。为了弥补这一缺点,文中提出了直接利用对实际系统RS采样得到的时间序列的Lyapunov指数λi分析的方法来判断混沌的存在性。利用矩阵的特征值移动技术可以找到RS的伴随系统RS*,使RS* 的λ*i=λi+k(k为合适的正实数),于是可以利用现有的计算时间序列Lyapunov指数的方法来实现RS的混沌判断。     

联合电力系统中直调电厂子系统电力的经济分配研究

提出了一个电力经济分配模型,并以某联合电力系统调度运行的实际资料为依据进行了实例计算。计算结果表明,利用该模型可在电力市场条件下,当联合电力系统存在效益主体多元化的情况时,获得直调电厂子系统自身最大的经济效益,并保证整个联合电力系统经济效益目标的实现,具有一定的实用与参考价值。     

电力系统混沌现象与不同失稳模式之间的关系

电力系统混沌现象与随机的往复振荡相似，在电力系统安全运行中是绝对不允许出现的，同时又由于混沌现象本身的复杂性，它的存在必然对电力系统稳定性研究和失稳预防等工作产生很大的影响。该文研究的重点是弄清楚混沌现象与系统不同失稳模式之间的关系和混沌现象在系统失稳发展过程中所处的实际位置。该文在研究过程中发现，并以示例分析了由于混沌极限环破裂（即混沌的稳定状态消失）而导致系统电压崩溃、角度失稳及电压和角度同时失稳的现象，后两种现象属于首次报道和首次研究，这些现象的存在表明，混沌现象可能是做为电力系统大扰动失稳过程的一个中间阶段而存在的。     

电压骤降的可靠性评估新方法

随着信息技术和其他高科技产业的迅速发展，电压骤降的影响日趋严重，对供电可靠性提出了新的挑战。文中提出了电力系统电压骤降的概率评估指标体系和算法。算法利用电力系统的可靠性数据，对于每条可能发生故障的线路，考虑保护设备的参数及各种故障类型，以一定的步长对该线路进行逐段分析，得到电压骤停的参数，应用频率与持续时间法求得负荷点和系统的各项指标。算法提供的定量分析结果对于电力部门和用户在规划、运行阶段进行成本／效益的定量投资分析、方案比较以及采取减轻电压骤降危害的措施是十分必要的科学依据。     

电力系统分散控制

综述了电力系统分散控制的发展过程与研究现状。分别讨论了线性控制方法、反馈线性化方法、鲁棒控制方法及其他控制方法在电力系统励磁、汽门及灵活交流输电系统（FACTS）等设备分散控制中的应用，分析并指出了电力系统分散控制中需要解决的问题、已经解决的问题和有价值的研究方向。     

电力系统中CCEBC/EEAC方法的数学描述

互补群群际能量壁垒准则／扩展等面积准则（CCEBC／EEAC）方法是电力系统暂态稳定性分析中一个很有效的方法。文中介绍CCEBC／EEAC方法并讨论它的性质，分析结果表明，CCEBC／EEAC方法在带有小耗散项的简单Hamilton系统中是有效的，从数学的角度解释了它在电力系统暂态稳定性分析中的有效性，把CCEBC／EEAC方法限制在简单Hamilton系统上讨论，可以从数学上挖掘CCEBC／EEAC方法的几何意义。通过几何观点，从数学上得到了更加细致的CCEBC／EEAC准则，这在进一步把数学工具引入到实际算法中起着重要作用。