电压稳定和同步稳定的关联性研究

基于小干扰分析方法,采用经典静态负荷模型,对电压稳定和同步稳定的关联性进行了研究.研究结果表明:不管采用哪种静态负荷模型,系统都具有相同的P-V曲线形状.在恒功率负荷模型下,极限传输功率点为三个鞍结分叉点的一个,系统的平衡点数目因为鞍结分叉的发生而变化复杂;而在恒电流和恒阻抗负荷模型下,极限传输功率点不再是鞍结分叉点.     

基于Walve负荷模型的励磁系统多参数分岔分析

文中以通用非线性系统分岔分析软件AUTO97为工具，以负荷功率、AVR控制参考电压、励磁增益和励磁极限为分岔参数，对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。文中以负荷功率、AVR控制参考电压Vref、励磁增益KAVR和励磁极限Efdlim为分析参数，研究了Vref、KAVR以及Efdlim对系统电压稳定与运行情况的影响，得到了一些更接近实际的结论。分析过程表明：多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。分析结果表明：不考虑励磁极限时，选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR，不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度，而且有利于避免系统电压振荡失稳Vref、KAVR之间具有一定的互补特性，可通过Vref和KAVR的协调运用，避开Hopf分岔，保证系统安全运行：大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定。     

电力系统中的鞍结分叉和霍普夫分叉现象分析

简要介绍了鞍结分叉和霍普夫分叉的基本概念及发生机理。采用发电机经典二阶模型和第一类动态负荷模型,建立了描述系统动态行为的微分-代数方程组。利用延拓法追踪出了系统平衡解流形,搜索出了平衡解流形上存在的分叉点,分析了鞍结分叉和霍普夫分叉发生时的特征值演化情况。基于时域仿真方法,验证了数值计算结果的正确性。分析结果表明:电力系统中存在着鞍结分叉和霍普夫分叉现象。鞍结分叉和电压单调失稳有关,霍普夫分叉和电压振荡失稳有关。     

SVC控制引起的电压振荡失稳研究

在发生电压崩溃的单机-动态负荷系统中，采用传统SVC控制器（静止无功补偿器）提高其电压稳定性：研究表明SVC控制可以延迟系统鞍结分岔点，大大提高系统电压稳定性。但新状态变量的引入改变了系统特性，使得系统在发生鞍结分岔之前，先经历一个Hopf分岔。时域仿真表明，此Hopf分岔诱导系统发生振荡型电压失稳，系统的负荷极限由Hopf分岔参数决定。因此，在使用FACTS控制器提高系统电压稳定性时，要详细考虑其对系统中各种分岔的影响，综合优化控制器的设计和安装。     

基于分岔理论研究励磁饱和环节对系统电压稳定的影响

以一个3节点电力系统模型为基础,研究了励磁饱和环节及励磁电压顶值对系统电压稳定的影响。采用光滑函数可以对励磁限制器的限制作用进行模拟,但精度不高。采用降低方程组维数的方法进行模拟,即当励磁饱和环节起作用时,设定Efd为励磁电压顶值,并忽略励磁系统暂态方程。使用AUTO 07软件进行算例分析,结果表明随着机械输入功率的增加,考虑励磁饱和环节后,负荷节点电压的运动轨迹将发生明显变化。当系统达到励磁极限并在极限上运行时,励磁顶值的降低将使负荷节点电压随机械输入功率的增加以更快的速度逼近鞍结和Hopf分岔点,此时系统更容易失去稳定。     

基于负荷模型云南电网动态稳定与传输极限研究

应用仿真软件BPA分析了负荷模型结构和参数对云南电网动态仿真的影响,对比了不同负荷模型结构和参数下系统的振荡频率和阻尼比,分别采用静态负荷模型和动态负荷模型计算了云南电网主要断面的功率传输极限。研究结果表明:当负荷位于受端时,动态负荷模型比静态负荷模型计算出的线路功率传输极限要高;当负荷位于送端时,则结果相反。在不同负荷模型下云南电网主要断面功率传输极限差距显著,因此,有必要建立云南电网动态负荷实测模型。     

发电机励磁控制中负荷补偿系数的优化

从静态的角度出发,提出了电力系统发电机励磁系统中负荷补偿系数的优化模型和优化方法。建立了以系统有功网损为最小的目标函数、电网潮流方程为约束条件和发电机升压变压器阻抗为控制变量的负荷补偿系数的优化模型,采用粒子群智能优化算法(PSO)进行搜索,在此基础上对云南省电网不同的运行状态进行计算。对云南电网的稳定性仿真结果表明：文中所提出的发电机励磁系统中负荷补偿系数的优化方法可以有效地降低网损,同时将优化后的负荷补偿值参与发电机励磁控制调节；该方法可有效地改善系统的动态性能,为如何确定大电网中发电机励磁系统中的负荷补偿系数提供了整定方法。     

MGP提高直流送端新能源动态无功补偿能力研究

高压直流输电线路送端常伴随一定比例的新能源电源接入,新能源占比过高会导致电网动态无功补偿能力不足,并降低送端系统电压调节能力和直流线路有功功率传输稳定性。同步电机对系统(motor-generator pair,MGP)具备动态无功补偿能力,能较好满足新能源电场与直流输电线路送端暂态无功需求。本文根据MGP的系统结构和数学模型,分析了MGP提供动态无功补偿的响应过程,得出适当减小Xd″、Xd′、Td0′与励磁调节器励磁增益倍数可以增强MGP无功输出能力的结论。对比了交流系统不同程度电压降落下MGP的动态无功响应能力;在此基础上,还研究了改善MGP系统结构参数后其无功补偿能力的提升表现。仿真结果表明:交流系统电压跌落幅值越大,MGP的动态无功补偿能力越强,更有利于维持直流线路功率传输稳定;改善MGP系统参数后,其动态无功响应能力得以进一步增强。     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析.分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况.结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行.另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定.     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行。另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定     

典型电力系统模型的双参数分岔分析

针对一个典型的电力系统模型,综合考虑了负荷节点的有功和无功率荷对电压稳定的影响,对模型进行了双参数分岔分析,求得到了参数空间中的鞍节点分岔曲线和霍普夫分岔曲线。结果表明,在有功负荷水平较低时,系统在达到ＳＮＢ点之前会首先遇到ＨＢ点,因此系统会出现振荡失稳;随有功负荷的增国ＨＢ曲线将达到极限点;如果有功负荷继续增加,则ＨＢ点将会消失,电压骨溃将发生在ＳＮＢ点处。并且通过计算Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数到了系     

运用分岔理论研究电力系统电压稳定性

为研究电力系统电压稳定性问题,用分岔理论的基本原理分析了电力系统中常见的分岔现象及其对电压稳定的影响。从静态分岔和动态分岔两个方面阐述了分岔理论在电压稳定分析中的具体应用后,论述了引起电压失稳的鞍结点分岔(SNB)、Hopf分岔(HB)及奇异诱导分岔(SIB)等3种主要分岔形式的定义、分岔发生的条件及分岔点的数值计算方法,并给出了相应的数学模型及适应范围,比较了各种分析方法的优缺点,还讨论了各种分岔之间相互作用对电压稳定的影响。最后,展望了分岔理论在电压稳定分析应用中需进一步深入探讨的问题。     

考虑励磁顶值与PSS的混沌和分岔现象

电力系统中的混沌对传统的稳定分析和安全控制而言,是一个巨大的挑战。文中研究了发电机励磁顶值和PSS回路对电力系统的振荡失稳和混沌现象的影响。研究表明,当计及励磁顶值极限时,或在PSS参数配置合理情况下,可能导致系统Hopf分岔(HB)现象不出现或HB点与鞍--节分岔(SNB)点十分接近。由于在小扰动稳定框架下,HB出现是混沌产生的前提,HB不能出现时,混沌现象也将消失。合理配置PSS参数,可为系统提供正阻尼,从而能够显著抑制HB及混沌现象的产生。文中的研究也是作为找到有效抑制电力系统振荡失稳和混沌现象措施的一种有益尝试。     

A frequency‐domain approach to the analysis of stability and bifurcations in nonlinear systems described by differential‐algebraic equations

A general numerical technique is proposed for the assessment of the stability of periodic solutions and the determination of bifurcations for limit cycles in autonomous nonlinear systems represented by ordinary differential equations in the differential‐algebraic form. The method is based on the harmonic balance (HB) technique, and exploits the same Jacobian matrix of the nonlinear system used in the Newton iterative numerical solution of the HB equations for the determination of the periodic steady state. To demonstrate the approach, it is applied to the determination of the bifurcation curves in the parameters' space of Chua's circuit with cubic nonlinearity, and to the study of the dynamics of the limit cycle of a Colpitts oscillator. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

10 kV对旋风机软启动及触发技术研究

常规的晶闸管斜坡调压软启动方式和晶闸管触发系统对10 kV系统下的异步电机难以获得良好的启动效果.为此提出了基于续流角增量的定子电压补偿方法和模糊恒流启动控制方式,基本消除了大功率电机启动过程中的电流过大和电流振荡.晶闸管采用高频电流源触发,解决高压侧和低压侧隔离触发的问题.基于以上方法的新型软启动器在10 kV对旋风机上获得了不错的应用效果.     

基于计算流体力学的非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计

采用一种新型材料——非晶合金作为轴向磁通永磁(AFPM)电机的定子铁心。研制非晶合金和硅钢片两种材料的定子铁心,对其损耗特性进行对比,实验数据显示非晶合金替代常规硅钢片作为电机铁心,能够降低电机的铁耗,但是同时由于高频率的选择使得电机转子部分等损耗有所增加。为进一步提高非晶合金轴向磁通永磁电机冷却效率,优化电机设计保证电机的安全运行,对该类电机的冷却系统进行设计。研究四种冷却结构并建立相应的三维流体场数学模型和物理模型,基于计算流体力学(CFD)理论基础,通过有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究四种冷却结构的热特性和流动特性。优选出螺旋型结构并对其进行具体尺寸参数设计,最后对无隔水板和螺旋结构进行温升试验。试验结果表明,螺旋结构的绕组和转子冷却效率高出无隔水板结构33.1%和26.5%,为该类新型材料的永磁电机冷却结构设计及电磁方案优化提供了指导。     

电动负载模拟器中多余力矩的新型抑制方法

提出了一种抑制电动负载模拟器中多余力矩的新型方法，即位置伺服电动机电流前馈扰动补偿法。首先建立了电动负载模拟器的数学模型，然后讨论了加载对象角位移和加载电动机角速度前馈扰动补偿法的局限性，在此基础上提出了电流前馈扰动补偿法，并在Madab中进行仿真，得到了很好的补偿效果。     

Chaotic oscillations control in the voltage transformer including nonlinear core loss model by a nonlinear robust adaptive controller

In this paper, control of chaos is done in presence of ferroresonant oscillations in a voltage transformer with nonlinear model of core losses. In order to control the chaotic oscillations, nonlinear adaptive approach is employed. Moreover, a Time Delay Feedback Controller (TDFC) is implemented to stabilize Unstable Periodic Orbits (UPOs). Also multiple scales method to analyze chaotic behavior and types of fixed points in ferroresonance occurrence at voltage transformers considering different types of core loss models is applied. In the literature ferroresonance phenomenon in voltage transformers is proved to be classified in chaotic dynamics systems. In this contribution, chaos occurs in the system from a sequence of Period Doubling Bifurcation (PDB). This phenomenon consists of different types of bifurcations such as Period Doubling Bifurcation (PDB), Saddle Node Bifurcation (SNB), Hopf Bifurcation (HB) and chaos. Dynamic analysis of ferroresonant circuit is performed using bifurcation theory. bifurcation diagrams and phase plane diagrams are illustrated using a continuation method for linear and nonlinear core loss models. For analyzing ferroresonance phenomenon, Lyapunov exponents are calculated using multiple scales method and feigenbaum numbers are obtained. Bifurcation diagrams illustrate variation of parameter control and as a result chaos is created and increased in the system.     

基于扩展方程法的电力系统双参数分岔边界的计算

通过对电力系统某些模型的研究,发现系统在鞍结分岔(SNB)前会经历Hopf分岔(HB)的失稳,采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性性态,深入揭示系统失稳的机理。然而以往的间接法在计算Hopf分岔点时,每次改变参数都要计算系统雅可比(Jacob ian)矩阵的特征值并判断是否出现一对实部为零的共轭虚根,导致计算量较大。而直接法对初值的要求比较严格。文中引入双参数构造系统的扩展方程求解SNB分岔曲线,并寻找系统的高阶分岔点TB点,由于TB点是SNB曲线与HB曲线的交点,以该点为初始值,采用扩展方程可以直接求解双参数下的Hopf分岔曲线,进而得到系统在双参数下的分岔边界。     

混合式步进电动机转矩指标的研究

分析了转矩指标不断提高的技术措施,介绍了国内混合式步进电动机有代表性产品的现状和对今后发展的展望。