PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性

在PWM DC-DC变换器研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念和相关理论,研究PWM DC-DC变换器的能控性和能观性.首先将PWM DC-DC变换器建立为周期型切换线性系统模型,然后根据周期型切换线性系统的一个周期之后和多周期的能控性和能观性定义及定理,以Buck PWM变换器为例,分析变换器一个周期之后和多周期的能控性和能观性,最后对Buck PWM变换器进行能控性实验验证.实验结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和Buck PWM变换器作为周期型切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的.本文的研究还表明,研究方法也适应于其他功率变换器能控性和能观性的研究.     

电力系统暂态安全的观测与控制

电力系统的暂态安全问题主要是由大扰动引起的。暂态安全防御需要对大扰动引起的功角失稳进行有效的观测和控制。本文分析了紧急状态下电力系统的运动特征,并为观测和控制的配置提出了秩判据。提出了基于主导不稳定平衡点和临界割集的能观性与能控性分析方法,用于定量分析不同的地点对于故障失稳的不同的观测和控制效果。最后以10机39节点新英格兰系统为例选择了观测和控制的地点。这为设计电力系统的暂态安全防御奠定了基础。     

考虑能控能观性的配电二次设备优化配置模型与评估方法

新型电力系统背景下,配电网控制与观测难度显著提升。然而,现有的配电网能控能观性研究以及相应的配电二次设备规划模型难以满足配电网实际控制与观测的需要。为此,提出了基于能控能观分析的配电二次设备优化配置模型与评估方法。首先,提出了配电网能控能观性及相关指标的完整数学定义。其次,构建了能控能观需求-状态变量的映射集合。最后,提出了配电二次设备的优化规划模型及多维评估方法。算例分析表明,所提规划模型及评估方法以最小的经济成本实现了综合效益的最大化,具备可行性与有效性。     

基于系统留数矩阵的广域PSS设计

电力系统低频振荡严重影响电网的稳定运行。传统的电力系统稳定器（PSS）采用本地机组信号,不能有效提高系统阻尼。广域测量系统使得电力系统向广域观测与控制的方向发展。文中使用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想,提出根据转子角频率对振荡模式的能观度选取反馈信号机组,根据PSS输出信号对振荡模式的能控度选取控制机组,从而构成广域PSS控制回路。基于留数矩阵的分析表明了这种广域PSS控制策略具有比本地信号PSS更强的能观性和能控性。最后给出了基于留数的广域PSS参数设计方法。16机系统上的仿真结果表明,基于留数矩阵进行设计的广域PSS能更有效地抑制系统低频振荡,提高互联电网的稳定性。     

线性系统能控性和能观性的几何判据——核空间、象空间、不变子空间的基本概念

"线性系统的几何理论"是将线性系统的动态分析转化为状态空间中相应的几何问题。这种几何方法的特点是简洁明了,避免了状态空间中大量繁杂的矩阵推演计算。工科大学生对此会感到概念抽象,难于掌握,因而需要相应的数学基础。通过从核空间、象空间、不变子空间入手,给予它以概念的解释。在此基础上,论述了线性系统能控性和能观性的几何判据。目前,几何理论已广泛应用于系统分析与综合中。     

基于受扰轨迹模式分析的动态稳定辅助决策

基于状态估计结果通过数值仿真获取预想故障集下的系统受扰轨迹,再应用Prony算法从受扰轨迹中提取反映系统动态稳定特性的主导模式,根据主导模式的阻尼判断系统的动态稳定性。在模式频率相同的多个故障中选取模式阻尼最小的故障作为关键故障控制。根据机组分群及其参与因子通过功率摄动法判断机组调整方向,并协调不同弱阻尼模式下的机组调整方向。采用并行计算策略计算单个模式的机组调整措施,再合并各模式的控制措施,并进行校核,最后给出协调控制多个弱阻尼模式的机组出力调整措施。通过对华北电网的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

PBH检验方法和组合系统的能控性能观测性(上)

本文介绍一种判别线性定常系统能控性和能观测性的新方法一目前在国内尚未充分普及的一种强有力的方法,其特点是简单、实用,在理论研究上也十分有用。用这种新方法得到了单输入单输出的串联、並联及反馈连接组合系统能控性、能观测性与极点零点相消间的一般规律。     

基于受扰电压轨迹的电力系统暂态失稳判别：（二）算例分析

在基于受扰电压轨迹的暂态失稳判别方法的基础上,探讨了广域监测方案设计及暂态失稳门槛值设定方法,并进一步分析了所述方法在实际应用过程中的适用性与可行性。对IEEE 39节点系统与南方电网实际系统进行了仿真研究,包括节点电压脆弱性分析、电压观测方案设计、不同故障下的暂态稳定性判别。结果表明,本文方法相比常规方法,能够更加快速而有效地识别系统暂态失稳,工程可实施性强,可用于不健全的广域量测环境。     

基于能观性分析的继电保护系统状态评估与智能运维

基于智能变电站全景信息共享,提出了适用于继电保护系统状态评估的能观性描述模型,分析了全景信息监测水平、状态评估水平与能观性水平之间的关系,以及满足能观性要求的最小输出变量集.从能观性提升目标出发,提出了包括设备健康状态、拓扑状态和功能状态的继电保护系统状态评估方法,为继电保护系统的智能运维提供决策依据.最后,实现了主子...     

改进伴随系统法求解电力系统主导不稳定平衡点

伴随系统法是用于电力系统暂态稳定分析的一种新方法。根据该方法,故障后电力系统的主导不稳定平衡点可以通过求解相关伴随梯度系统的渐近稳定平衡点得到。文中对上述方法做了进一步改进。对于故障清除后的电力系统所对应的非线性自治系统模型,可以构造一族与之相关的梯度系统,这些梯度系统共享一个势能函数和相同的平衡点。通过在状态空间中不同的点处选择势能下降快的系统进行积分,并考虑到误差控制,可以更快地找到稳定边界上的主导不稳定平衡点。IEEE 10机39节点系统的仿真结果证实改进方法有较明显的效果。     

基于广域局部量测信息的复杂电力系统自适应低频保护策略研究

在深入分析大规模电力系统动态频率响应特性的基础上,提出功率缺额扰动情况下多区域复杂互联电网故障区域辨识方法,并建立基于广域局部瞬时量测信息的功率缺额估计模型。本文提出的基于广域局部瞬时量测信息的自适应低频保护策略,克服了传统低频保护策略存在的过切负荷、频率过冲和频率悬停等问题。以17机69节点电力系统为例,进行数值仿真,并对结果进行讨论,证明了本文提出的广域自适应低频保护策略的有效性。     

考虑时滞影响的电力系统稳定分析和广域控制研究进展

计算机技术、网络技术和通信技术的快速发展及其在电力系统中的广泛应用,使得电力系统的监测、分析和控制方式向着广域化、网络化和智能化方向发展。在此发展过程中,一个不容忽视的问题就是信号传输和处理过程中时滞的影响。文中首先对广域测量系统的时滞特性进行了分析,接着对国内外考虑时滞影响的电力系统建模、稳定分析和广域控制3个方面的最新研究成果进行了综述,指出常规电力系统稳定分析方法与考虑时滞的状态估计方法相结合具有工程实践价值,并认为在电力系统时滞特性的定量分析、信息和电力网络综合建模、考虑时滞的状态估计以及基于时滞电力系统动力模型的稳定控制方面仍需进一步深入研究。最后展望了时滞电力系统稳定分析和广域控制可能的研究方向。     

电力系统低频振荡分析与抑制综述

随着电力系统的迅速发展以及互联规模的急剧扩大,电力系统低频振荡问题已成为影响其动态稳定性以及远距离传送容量的重要因素,对趋于运行极限状态的电力系统尤其如此。鉴于此,文章综述了目前低频振荡的各类分析方法以及抑制策略,通过对比及分析阐明了各种分析方法及抑制策略的优缺点,并进一步对未来研究方向作了探讨。     

失效模式与后果分析在电动机保护断路器设计中的应用

针对传统失效模式与后果分析（FMEA）在面对复杂系统时存在的系统描述不清的问题,提出自上而下的功能建模方法。以电动机保护用断路器为例,利用DFMEA 自上而下分析了产品各级系统之间的影响后果、失效模式、起因,并采取针对性的纠正措施以及实施后的效果验证。结果验证能有效控制设计风险。     

基于功率偏差估计主导区间模式下的参与因子与参与方向

提出一种基于功率偏差估计主导区间模式下参与因子与参与方向的方法。该方法首先利用参数化时域辨识方法提取受测振荡功率信号中的各模式分量,并由一个新的指标（模式能量级日确定主导区间模式。然后,计算该模式对应的右特征向量的归一化幅值和相对相位,继而估算各大区机群和主力电厂的参与因子。最后,借助△娠型相位引入参与方向信息,形成新...     

大规模压缩空气储能系统发电方式与运行控制分析与构想

压缩空气储能是一种充放电循环次数多、使用寿命长、可大规模储存电能的清洁环保的物理储能技术,适合于电网级大规模应用场合。文中分析了大规模压缩空气储能系统常规定速发电方式特点,提出了基于全控器件励磁的定速恒频同步储能机组控制策略,以获得更强的励磁能力和抑制系统振荡的能力,实现提升储能机组辅助服务能力。为了提高综合能效,提出了基于变速恒频双馈发电机组和变速变频直驱发电机组的大规模压缩空气储能变速发电方案构想,并分析了其典型运行控制策略,该变速发电方案具有提升储能机组控制功能及辅助服务能力的潜力。最后,分析了大规模压缩空气储能发电运行控制面临的挑战。