电力系统机电振荡的非线性现象分析

电力系统机电振荡现象是伴随系统网络规模的扩大而产生的,研究机电振荡现象对于分析区域电网的安全稳定具有重要意义。以往的分析手段多采用线性化的分析方法,而电力系统本身是一个非线性系统,系统的非线性特性必然对机电振荡的响应产生影响。为此,采用非线性模型获得系统在机电振荡情况下的响应轨迹,分析系统非线性程度不同时对响应曲线在幅值和周期上发生的变化。这些分析对于电力系统机电振荡现象的理解和认识具有一定的参考意义。     

非线性电力系统机电振荡的方法分析

总结了当前非线性电力系统机电振荡研究中主要采用的理论方法,比如经典的模态分析法、非线性因素的时域仿真法、基于轨迹辨识的方法,以及近来得到广泛应用的正规形、分岔和混沌等非线性理论研究方法。     

电力系统混沌振荡现象的ACPD控制

针对非线性电力系统容易产生混沌振荡现象的问题,分析了四阶非线性、多状态变量耦合电力系统的混沌特性,并提出了一种基于自耦PD控制理论的混沌控制方法.该方法将四阶非线性电力系统中的第二通道内部动态变化、外部扰动和所有不确定因子都定义为一个总扰,由此可将原系统等效地映射成一个有干扰项的二次线性系统,以转子指定角度和实际角度之差为控制误差,继而建立了一种在反相总扰激励下的控制误差系统,并利用一个速度因子把传统比例-微分两种控制力耦合起来,从而建立了ACPD非线性闭环控制系统.为同时满足控制器的响应速度和稳态精度,提出了基于转子角度跟踪误差的自适应速度因子模型.仿真显示了使用ACPD控制器只需0.3 s的时间,就能使转子角度跟踪到期望轨迹,且抗扰能力强,在电力系统稳定性控制领域具有实际应用前景.     

电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式.通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响.同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用.通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比.通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段.     

电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式。通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响。同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用。通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比。通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段。     

电力系统非线性振荡研究

振荡在电力系统运行中时有发生,由于自身的非线性属性,在振荡演变过程中可能出现混沌和次谐分支的现象。用Melnikov方法确定产生混沌和次谐分支的条件,并揭示了它们的内在关系。从而,对电力系统振荡的机理有了进一步的认识,为抑制和消除振荡提供了理论依据。     

电力系统次同步振荡的分岔分析

基于非线性系统分岔理论，分析电力系统次同步谐振现象。利用通用的连续和分岔软件-AUTO，分析一个含串联补偿的电力系统次同步谐振(SSR)中的分岔现象。从非线性分岔角度揭示出SSR产生的原因是系统发生分岔后不稳定的极限环导致。当发生电力系统次同步谐振时，可能会产生环面分岔和周期折叠分岔等一系列复杂的周期轨道分岔。时域仿真的结果验证了分岔分析结果的有效性。     

多机电力系统非线性振荡的研究

多机电力系统低频振荡中出现的Hopf分岐，或称之为非线性振荡，是以往低频振荡研究领域中所未接触的新问题，分析的主要工作是求解系统出现这种非线性振荡时的曲率系数，该文利用复变量构建的一维中心子空间和数值法求出了曲率系数，解决了以往算法只以用于简单系统而不适于多机电力系统的问题，成功地完成了多机电力系统非线性振荡的分析。获得了一些新见解，新观点，为研究发生在多机电力系统中的这种非线性奇异现象提供了个有效的工具。     

应用分支理论分析电力系统中的复杂振荡现象

本应用分支理论分析了在周期性负荷扰动下电力系统中Ｈｏｐｆ分支型小振荡解中的分支现象，用多重尺度法推导出该小振荡解的一致渐进解析式，在此基础上分析了小振荡解中存在的分支现象，这些分支现象为电力系统出现的复杂振荡现象的原因提供了一种新的解释。     

应用非线性控制理论抑制电力系统多模振荡的研究

利用非线性变换和线性系统中的ITAE最佳调节律,设计了一个新型的非线性最优电力系 统稳定器（NIPSS）;基于多机电力系统模型,导得了用本地测量量实现每台机组的解 耦控制律。在一个具有多模振荡的多机电力系统上进行了数字仿真,结果表明：所设计的N IPSS能有效地抑制电力系统多模振荡,有满意的动态响应和很好的鲁棒性;并且,NI PSS能和其它类型的PSS协调运行,共同提高多机系统的阻尼特性。     

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。     

风电场接入电网强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡。考虑了风电场（由变桨距定速异步感应发电机组成）接入电网时,风速扰动引起系统传输功率的振荡,建立风力发电机组模型,仿真分析了风速扰动引起系统传输功率的振荡情况。结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统固有振荡频率时,会引起大幅度的功率振荡,且随着风速扰动幅值的增大,系统功率振荡的幅值也增大。     

电力系统稳定器投入引起机端功率振荡的研究分析

电力系统稳定器（（power system stabilizer,PSS）是解决电力系统低频振荡有效而又经济的重要手段,有利于提高电力系统的动态稳定性,但是技术的复杂和设备本身的参数设置可能带来系统运行安全可靠性问题,为此,介绍某励磁系统在 PSS投入时引起发电机机端功率振荡事故的具体经过,根据 PSS实际应用的技术模型,分析导致系统功率振荡的具体细节,提出相应的解决方法,避免相似事件再次发生,减少经济损失和提高系统安全性。     

电力系统低频振荡的影响因素研究

介绍了低频振荡的原理和研究概况,然后利用电力系统分析综合程序PSASP进行系统的小干扰稳定计算,研究励磁系统、发电机电抗和不同干扰对低频振荡的影响.研究发现:高放大倍数快速励磁装置更易引起系统低频振荡;可适当增大系统发电机的电抗以抑制低频振荡,反之亦然;系统的小干扰稳定性与小干扰的类型和大小没有任何关系.     

风电扰动与负荷扰动叠加引起的系统强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可理解为电力系统非负阻尼功率振荡.本文仿真分析了风电场(由3种不同风力发电机构成)接入电网时风扰动与负荷功率随机波动相叠加所引起系统传输功率振荡情况.仿真结果表明:对于不同风力发电机组成的风电场,扰动引起的系统传输线功率振荡幅度是不一样的;渐变风和随机风分别与负荷扰动叠加时,引起的传输线功率振荡幅度最大...     

电力系统次同步振荡

电力系统次同步振荡造成的危害极大,发电机转子轴系会因反复承受较大转矩造成疲劳积累,导致其寿命降低,严重情况下可能会使大轴出现裂纹甚至断裂,文章首先介绍了次同步振荡的基本概念,基本理论及其机理,并根据现阶段研究现状,介绍了几种分析方法和抑制措施。     

基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

电力系统强迫功率振荡及其影响因素研究

近年来,跨区域电网中出现了多次功率振荡并且呈现出新的振荡特性,但是根据经典的负阻尼转矩机理却无法解释这类振荡产生的原因,而强迫功率振荡机制可以很好地揭示这类振荡的起因。基于经典阻尼转矩理论在多机系统中对强迫振荡源作用下的电力系统受迫振荡机制进行分析,详细推导并论证了跨区大电网发生强迫功率振荡的影响因素,并指出系统的稳态响应是多种影响因素累加的综合效应。     

电力系统强迫功率振荡研究综述

电力系统强迫功率振荡理论的提出很好地弥补了负阻尼低频振荡理论在解释某些起因不明低频振荡事故中的不足,是对低频振荡理论研究的有力补充。本文从强迫功率振荡的基础理论、激发原因、扰动源定位以及治理方法等方面较为系统地总结了其现有的研究成果,在此基础上对电力系统强迫功率振荡的研究方向做了进一步探讨。