基于稳定约束的电力系统稳定平衡解模型

为直接计算电力系统的静态稳定解,提出了基于稳定约束的稳定平衡解模型,并对该模型提出了一种直接求解稳定平衡解的新方法。通过稳定约束与电力系统典型的平衡方程结合,建立了稳定平衡解模型;稳定约束由非线性半光滑代数不等式构成,针对不同稳定类型所对应雅可比矩阵的特性,运用矩阵变换、谱函数性质等数学理论构造了不同的稳定约束表达式。利用牛顿光滑化方法将该模型转换为光滑方程,从而解决了稳定平衡解模型的数值求解问题。稳定平衡解模型将非稳定解排除在可行解之外,使求解过程得到简化,避免了计算稳定极限和求多个平衡解等复杂过程,而且通过参数调整能满足更高的稳定性能要求。通过典型的电力系统的数值计算,验证了所提方法的有效性。

多柔体系统数值分析的模型降噪方法

多柔体系统的动力学方程通常是一组刚性微分方程,目前普遍采用的刚性微分方程数值解法主要通过数值阻尼滤除系统响应中的高频分量,其求解效率难以令人满意.为了降低多柔体系统动力学方程的刚性,从而可采用ODE45等常规微分方程求解器进行求解,研究了在建模过程中滤除高频振荡分量的方法.在以当前时刻为起点的短时间内对柔性体的应力进行均匀化,用均匀化后的应力计算柔性体的变形虚功率,由此得到的系统动力学方程的解中不含过高频率的弹性振动,并且可以通过调节均匀化时间区间的长度参数控制滤波的范围.数值算例表明:这种模型降噪方法的计算效率和精度均不低于刚性微分方程求解器,并且在刚性微分方程求解器失效的情况下模型降噪方法仍有良好的精度和效率.本文所提的模型降噪方法可成为求解多柔体系统动力学方程的新途径.

基于非线性互补约束的含DG配电网故障区段定位方法

随着分布式电源的接入,配电网故障过电流方向不再唯一,传统的故障区段定位方法将不适用,本文提出含分布式电源(Distributed Generation,DG)配电网故障区段定位的非线性互补约束光滑化模型和求解方法。基于逻辑关系的间接故障定位方法在数值稳定性和决策效率上的不足,本文构建了可适应多个DG投切情况的基于代数关系的开关函数。2个仿真算例与对比实验表明,含DG配电网故障区段定位的非线性互补约束光滑化方法在进行故障定位时具有较高的容错性能,且能够实现多信息畸变下的准确定位,由此可见本方案在数值稳定性上胜于智能算法。

考虑含几何非线性弹簧的配气机构动力学

为精确描述配气机构中气门弹簧的非线性刚度特性和动态颤振现象,提出一种整体式气门弹簧的几何非线性动力学模型,通过添加接触力元建立配气机构刚柔耦合动力学模型,结合气门弹簧的螺旋结构和大变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线极角、簧丝截面扭转角以及在弹簧两端节点处对初始极角的一阶导数作为气门弹簧的描述变量,在弹簧单元域内采用三次样条插值离散;基于Bernoulli梁假设的几何精确梁理论,建立含轴向应变和曲率矢量的弹簧变形虚功率,在数值求解中滤除柔性弹簧模型中的应力高频振荡分量,实现ODE45常规微分求解器的快速求解.计算结果表明:气门弹簧在静态压缩过程中具有明显的非线性刚度变化,与传统模型相比偏差不大于2.4%;配气机构的转速越高,气门弹簧动态力颤振现象就越明显;在正常工况下配气机构的接触受力情况与集中质量弹簧模型计算结果相吻合.