关于振荡角的振荡中心电压和ucosφ的变化特征

基于等值电势幅值不等的双机系统在失步过程中振荡角的振荡中心位置公式,研究了振荡角的振荡中心电压公式及其变化特征。研究发现,在一个失步周期中,当δ在0°和360°附近时,ucosφ可能并不能代表系统中任一点的电压,没有具体的物理意义。但在其它情况下,ucosφ基本能够反应失步断面联络线上最低电压点的变化特征。故提出了基于ucosφ轨迹特征的失步解列装置启动判据,该判据能够在系统失步前准确启动装置,并对利用ucosφ轨迹实现振荡闭锁功能进行了探讨。最后,通过仿真进行了必要的说明。

基于功角轨迹灵敏度的交直流电网振荡抑制优化

高压直流线路稳态功率影响交直流互联系统功角稳定性。为抑制同步发电机功角振荡,基于功角轨迹灵敏度,提出对故障前直流功率的优化方法。建立交直流系统轨迹灵敏度解析表达,引入中间变量确定功角和稳态直流功率关系。推导潮流解对稳态直流功率的灵敏度,计算轨迹灵敏度初值。基于时域仿真中网络约束方程,推导含直流变量的不平衡项。以功角差最小为目标,提出稳态直流功率优化模型,采用内点法求解。仿真结果验证了所提算法对功角振荡的抑制效果。

计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

基于双馈风电机组控制参数优化的电网功角振荡控制

随着大量风电并网,双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间的动态交互,将加剧SG功角振荡。基于特征值分析的控制参数优化,未考虑非线性元件和大扰动场景。该文从抑制功角振荡出发,以SG转速为DFIG电力系统稳定器(PSS)输入信号,建立风电并网电力系统动态模型。在微分方程中引入中间变量,以解耦状态变量轨迹灵敏度。区分状态变量与代数变量对应的雅可比矩阵,推导DFIG并网电力系统轨迹灵敏度的解析表达。设定目标函数为SG功角偏差相对值二次方对时间积分,按时间顺序累加功角对控制参数的轨迹灵敏度,得到目标函数对控制参数的梯度信息。考虑DFIG-PSS可能弱化转子侧变流器(RSC)控制效果,提出基于轨迹灵敏度的RSC和DFIG-PSS参数协调优化方法。给出4机2区域系统仿真结果,验证了所提方法对DFIG并网系统功角振荡的阻尼效果。

串并联补偿在抑制电力系统功角振荡中的应用

验证了晶闸管控制的串联电容器(SVCs)和静止无功补偿器(SVCs)在提高电力系统动态稳定性中的作用,分析了适合于功角稳定性动态仿真研究的模型。运用能量函数法,推导出一个可以抑制功角振荡的控制策略。通过使用该控制策略,SVCs和TCSCs都能够增强系统对功角摇摆的抑制而不会影响其他功率振荡阻尼(PoD)设备的作用。最后,通过一个简单的双机系统来证明这种控制策略的有效性。

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性,文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统,提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标,根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响,量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性,电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合,为频率和功角的优化控制措施提供了参考。

频率振荡模式与功角振荡模式本质区别探讨

电力系统稳定性分类中,功角振荡和频率振荡分别属于动态功角稳定和小扰动频率稳定2个不同分类,因此,寻找两者之间理论上的本质区别就成为一个重要课题。现有研究中将发电机转速同调振荡作为频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但缺乏深入分析。在一个典型两区域系统中分析了系统振荡模式的特性和变化,区域电网电气联系变弱时,频率振荡模式中2个机群转速的相位和幅值差异显著变大,不再同调。此外,还发现了功角振荡模式和频率振荡模式之间的转化。区域电网电气联系变弱,互联同步系统逐渐演变为2个不互联的同步系统,原来的区间功角振荡模式转化成一个区域的频率振荡模式,而全局的频率振荡模式转化为另一个区域的频率振荡模式。因此,严格来说,发电机转速同调并不是频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但在实际电网参数范围内,该区分判据仍然是有效的,工程上可以继续采用。分析结果有助于更加深入认识频率振荡模式和功角振荡模式的区别与联系。

攻角振荡对高超声速进气道性能影响数值模拟

应用重叠网格计算方法对高超声速飞行器出现攻角振荡时的发动机进气道的流场特性进行了数值模拟,给出了频率为10,20,40 Hz以及3°和5°振幅对进气道气动力、总压恢复系数和流量系数的影响,比较了飞行器在Ma∞=4,H=17 km爬升阶段和Ma∞=6,H=28 km巡航阶段攻角振荡对进气道性能参数的影响。计算结果表明,攻角的动态变化会造成进气道气动力、总压恢复系数和流量系数出现较大波动。

再入攻角对弹头锥身气动热环境及结构热响应影响研究

目的分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律。方法建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法,并采用该方法开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析。结果随着再入攻角的振荡衰减,各典型子午面冷壁热流密度曲线围绕90°子午面热流密度曲线振荡,其振幅呈现先振荡增大、后振荡衰减的变化规律。与90°子午面相比,各子午面总加热量均有所增大。再入攻角振荡引起的金属层外壁面温度最大振荡幅值为3K,但对最终时刻结构温度影响较小。结论计算弹道条件下,再入飞行攻角振荡对气动热环境及结构热响应影响较小,可通过增加余量的方式给予考虑。

基于关联机组风险系数的发电机振荡模式辨识

针对发电机功角振荡,提出基于关联机组风险系数的机组振荡模式辨识方法。首先分析Prony算法提取发电机功角振荡模式的原理,介绍了能量级理论在机组功角振荡模式辨识中的运用,结合Prony算法所抽取的振荡幅值、阻尼比和衰减因子等参数,提出了机组振荡模式评估系数——参与因子;并给出了基于该系数的主振模式具体辨识方法。最后,在IEEE39节点系统计算结果表明:所提因子能够辨识扰动下的强关联发电机组及主导振荡模式,且通过振荡模式与振荡能量级关系分析,验证了所提方法的可行性和有效性。

电力系统稳定器抑制低频振荡的原理与应用

本文阐述了同步发电机低频振荡的物理规律,分析了产生低频振荡的原因,说明了PSS抑制低频振荡的原理,总结了PSS在电网应用中要注意的几个主要问题。

混流式水轮机压力脉动诱发有功振荡的机理分析

以水电为调节电源的多能互补系统中,要求机组在全容量范围内进行负荷调节,混流式水轮机尾水管压力脉动诱发的有功振荡问题越显突出。通过对机组有功振荡与压力脉动之间的关系分析,得出压力脉动频率与机组有功振荡固有频率之间的动力学机理。结合水电机组实际参数,研究机组有功振荡频率的变化及其影响因素,分析给出压力脉动频率与机组有功振荡固有频率共振区的计算方法,可为解决压力脉动诱发有功振荡问题提供参考。

双馈风机下垂控制对系统小扰动功角稳定的影响机理分析

附加下垂控制可以改善双馈风机响应系统频率变化的特性,但同时将改变其与系统同步机动态特性间的耦合关系,进而影响系统小扰动功角稳定特性。针对该问题,文章用阻尼转矩分析法研究了双馈风机下垂控制对系统小扰动功角稳定的影响机理。首先从双馈风机下垂控制的基本原理出发,针对扩展两机系统,分析了风电接入点频率与系统同步机频率间的关系,进而采用阻尼转矩分析法揭示了双馈风机下垂控制影响系统小扰动功角稳定的机理。在此基础上,分析了下垂控制增益对系统小扰动功角振荡模式阻尼的影响特性及其与风机接入位置、同步机惯性时间常数的关系。最后,利用模态分析法验证了理论分析的正确性。分析结果表明,双馈风机附加下垂控制对系统振荡模式阻尼的影响性质和程度与双馈风机接入位置和系统同步机惯性时间常数的分布相关。

电力系统近振荡中心换相失败分析与仿真

针对高压直流输电系统受端三相接地故障线路切除后的换相失败问题,从机理角度阐述切除大容量机组近区三相接地故障线路后的机组功角振荡过程及功角振荡特性,分析振荡中心近区电压变化特征、振荡中心近区换流站换相失败的风险并推广至线路任意直流落点,总结定熄弧角控制降低振荡中心近区换流站换相失败风险的关键影响因素。仿真结果表明理论分析的正确性。

4.5 m×3.5 m低速风洞动导数试验技术研究

动导数是飞行器操稳特性分析、控制律设计过程中的关键参数。为满足大型飞行器研制对高精度动导数数据的获取需求,中国航空工业空气动力研究院基于4.5 m×3.5 m低速风洞开发了具备5种振荡试验能力的低速动导数试验系统。该试验系统利用伺服液压摆动马达和伺服液压缸作为运动的驱动元件,经过伺服阀的控制直接产生任意波形的强迫运动,具有运动传递间隙小、运动控制精度高、系统自动化程度高等特点。可实现2.5 m量级模型的动导数试验,风速范围30~60 m/s,迎角范围-36°~36°,侧滑角范围-40°~40°。利用动态标模及某翼身融合布局模型进行了动导数验证试验,结果表明该系统获得的动导数数据规律合理,数据精度在3%以内,可为大型飞行器研制提供高质量的动导数试验数据。

焊剂片约束电弧焊接三明治板熔滴过渡与熔池波动研究

针对焊剂片约束电弧(FBCA)焊接高强钢三明治板熔池研究难点,采用侧边贴敷耐高温石英玻璃片方法,采集焊接动态过程信息,实现熔池边缘曲线的提取与特征参数的计算,研究不同参数下熔滴过渡模式及熔池边缘曲线波动情况,分析熔池振荡角与焊接稳定性及焊缝成形之间的关系。结果表明:不同参数下FBCA焊接存在短路过渡、粗滴过渡、排斥过渡、细滴过渡、射滴过渡、弧桥并存过渡六种过渡方式,对芯板内熔池边缘波动的影响依次减弱;随着熔池振荡角变化,熔池边缘曲线形状存在混合U形、深U形及浅U形,电弧燃烧稳定性依次增强;当焊接处于弧桥并存过渡模式、熔池边缘曲线为浅U形时,电弧稳定燃烧,电弧力作用均匀,焊接过程稳定,焊缝质量最好。

基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术

若混合储能设备的静止能量拓展为旋转惯量的能量来源,则灵活可控的虚拟同步耦合运行方式,会使电力电子化电力系统的暂态稳定更具可控性。为提高新能源高渗透系统的暂态稳定性,首先建立电池储能、电容储能与同步发电机旋转机械动能间的能量转化关系,使静止混合储能设备具有与系统同步耦合运行的能力。其次,分析由混合储能引入的虚拟惯量对频率稳定和阻尼特性的影响机理,并提出基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术,使静止储能设备在更加灵活的同步耦合运行方式下,转移同步发电机承受的暂态能量,减小系统内旋转机械的频率及功角振荡。最后,利用MATLAB/Simulink搭建含光伏、混合储能高渗透的仿真系统。结果表明,在所提控制策略下,含静止能量的储能设备可显著改善系统的暂态稳定性。

基于混合型超导限流器的多源网络暂态特性分析

为抑制多源电网系统短路电流,提高其暂态稳定性能,提出了一种混合型超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)。该限流器主要由耦合变压器、钇钡铜氧化物(yttrium barium copper oxide,YBCO)线圈以及控制开关组成。其中,将其耦合变压器的二次电感与YBCO线圈串联,并通过调节被控开关的接触状态,使其具备电阻与电感式限流器的优点。当系统故障时,混合型SFCL由低阻转为高阻状态,通过改变原有多源网络系统三序阻抗分布,抑制系统故障稳态电流,而且混合型SFCL所含电感特性亦可有效抑制故障冲击电流。该混合型SFCL还可通过改善母线电压的跌落,降低发电机组间功角振荡,增强系统暂态稳定性能。最后在MATLAB/Simulink软件平台搭建了多源配电网络仿真系统,对含混合型SFCL多源配电系统的暂态性能进行了仿真研究,进一步验证所提混合型SFCL的正确性与有效性。

酒钢中板轧机主电机转子阻尼绕组短路环链接片断裂分析

酒钢中板轧机主电机是中板的核心设备,它的可靠、稳定运行直接关系着中板的生产状况,本文结合2015年3月24日中板轧机主电机发生的阻尼绕组短路环链接片的断裂事故,有针对性的分析了发生断裂事故的原因,并对断裂造成的后果及风险进行了阐述和评估。