基于支路模式振荡能量的低频振荡区域定位方法

电力系统发生低频振荡时,参与振荡的机组通过网络中的支路交换振荡能量,故支路上蕴含丰富的振荡信息。针对系统不同模式下振荡区域的识别问题,该文提出一种基于支路模式振荡能量的低频振荡区域定位方法。首先,在推导满足能量守恒定律的电力系统能量函数基础上,定义从网络角度研究系统振荡规律的支路振荡能量;解析发现支路振荡能量由多个支路模式振荡能量叠加而成,并提出多模式下支路模式振荡能量的提取方法;随后,通过理论推导建立支路模式振荡能量与发电机状态变量之间的解析关系,为采用支路模式振荡能量研究低频振荡问题奠定了基础;最后,建立基于支路模式振荡能量的低频振荡区域定位方法,并通过仿真分析验证了该方法的有效性。

振荡能量分析和特征值分析的联系及发电机阻尼评估

振荡能量分析是一种新的低频振荡分析方法。研究了振荡能量分析和特征值分析之间的联系。明确了发电机内部的能量流动,然后基于特征值和特征向量表示系统变量轨迹并计算振荡能量消耗,定义了发电机能量消耗系数。振荡模式特征值实部与所有发电机能量消耗系数之和成比例,比例系数为负数,即特征值实部与总能量消耗反号,系统的阻尼比来源于各台发电机的能量消耗。单机无穷大系统中,发电机能量消耗系数等于阻尼转矩系数。多机系统中,发电机的能量消耗系数可定量评估其阻尼特性。仿真结果验证了结论的有效性,为基于振荡能量的低频振荡分析方法奠定了基础。

基于振荡暂态能量下降的VSC-HVDC双侧模糊无功阻尼控制器设计

目前柔性直流输电系统中低频振荡阻尼控制主要是利用柔性直流的有功功率进行调制。为不影响柔性直流输送的直流功率并充分利用换流站的调制能力,基于振荡能量下降原理提出一种同时利用柔性直流整流侧和逆变侧无功抑制低频振荡的阻尼控制器设计方法。首先推导出无功控制规律,依据此规律采用模糊逻辑方法设计出双侧模糊无功阻尼控制器。在控制器设计过程中,无需对系统进行辨识,因此控制器不依赖于系统特定运行状态对应的精确模型,具有较强的鲁棒性。最后,设计传统极点配置阻尼控制器进行对比。仿真结果表明,基于文中方法设计的双侧模糊无功阻尼控制器能有效抑制系统低频振荡,鲁棒性好,而且无需专门的参数协调方法也能达到两侧控制器协调输出的效果,严重故障时能充分利用2个换流站的调制能力。

基于振荡能量消耗的HVDC和SVC附加阻尼控制

系统的总振荡能量和振幅对应,消耗振荡能量的元件对振荡衰减的贡献为正,具有正阻尼。提出了一种以消耗振荡能量为目标的阻尼控制设计方法,推导了高压直流输电(HVDC)和静止无功补偿器(SVC)的附加阻尼控制策略。该方法统一了基于能量函数下降的一大类阻尼控制策略设计方法,并为这类方法建立了严格的理论基础。控制策略的设计还需要考虑对其他元件振荡能量消耗情况的影响。研究了考虑负荷的SVC附加阻尼控制策略,在附加控制中引入频率偏差项增加负荷的振荡能量消耗,增强阻尼控制的效果。仿真结果验证了控制策略的有效性。

化学振荡能量的研究

依据实验事实，利用物理学及化学观点，解释了化学振荡波形，并导出了振荡反应的能量关系：

基于振荡能量流的双馈风力发电系统动态稳定控制

提出了一种改善双馈风电场并网系统动态稳定性的控制策略。系统的振荡能量和暂态能量具有一致性,消耗振荡能量的元件能够加速系统不平衡能量的衰减,具有正阻尼。以此为基础,研究了以消耗振荡能量为目标的双馈风电场动态稳定控制方法,并讨论了机组运行极限对控制效果的影响,分析了风电场无功补偿的必要性。控制策略利用双馈风电机组快速有功、无功调节特性,暂存系统不平衡能量,并为系统提供无功补偿,改善系统的动态响应,提高系统稳定性。在Dig SILENT/Power Factory中进行了仿真分析,验证了所提出控制策略的有效性及其对电网稳定性的贡献。

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。

基于能量时空分布熵的低频振荡类型判别方法

电力系统发生低频振荡时,准确判断振荡类型对确定振荡起因和采取抑制措施至关重要。将低频振荡细分为局部振荡、区间振荡和局部—区间耦合振荡,并从熵的基本原理出发,结合不同类型低频振荡的振荡能量时空分布特性,提出基于能量分布熵的低频振荡类型判别依据。首先利用Prony分解提取主导振荡模式的电气量数据,计算各机组振荡能量并且得到振荡能量空间分布熵和标幺化标准差分类指标,然后通过增加滑动窗的方式动态反映振荡能量随时间的变化态势,对结果进行曲线拟合显示不同类型振荡能量时空分布规律,利用熵差综合分类判据对低频振荡类型加以区分。通过华北电网不同类型低频振荡仿真计算,验证了所述方法的有效性。

体光栅能量振荡与脉冲分裂的研究

基于修正的Kogelnik耦合波方程,研究了飞秒脉冲通过正弦型体光栅衍射后的动态衍射特性—能量振荡和脉冲分裂现象随光栅参数和读出脉冲参数的变化。结果发现,体光栅的折射率调制度和读出脉冲的中心波长对能量振荡的周期有影响,而体光栅的周期对能量振荡周期没有影响,但会影响脉冲波包中心连线与时间轴的夹角。通过双光束干涉、群速度和群时延对出现的现象进行了解释。在衍射后期,衍射脉冲分裂为双脉冲,双脉冲间隔与体光栅的厚度和折射率调制度有关,但与体光栅周期无关,通过光场传播的局域化特性对其进行了解释。

基于振荡能量消耗的发电机阻尼评估方法

为了准确评估多机电力系统中发电机的阻尼特性,提出了一种基于发电机振荡能量消耗的阻尼评估方法。首先,推导了基于6阶电气参数模型发电机的振荡能量流的表达式,克服了现有基于4阶电气参数模型的振荡能量流存在保守性的不足。其次,建立了基于振荡能量消耗的模式阻尼贡献指标,提出了基于发电机响应和特征值/特征向量的指标计算方法,评估了多机系统中发电机的阻尼特性。模式阻尼贡献指标物理意义明确,所有发电机的指标之和即为振荡模式的衰减因子。最后,4机2区域系统的分析结果验证了所提方法的准确性和有效性。

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析(二)算法及应用

基于状态空间中的模式解耦,及在时域中按其摆次分段,分析振荡能量的时序演化特性。利用互补群惯量中心—相对运动(CCCOI-RM)保稳变换,将非简谐振荡的多机轨迹严格映射为一系列映象上的时变单机系统轨迹,并通过后者在逐次摆动期间振荡能量的演变来刻画原多机系统的振荡行为,在时变单机映象系统的外力—位置平面上分析振荡能量的时空转换,量化其非保守性。文中分别以映象系统轨迹上的动态中心点(DCP)处的动能,及最远点(FEP)处的势能来反映该模式在过去半摆中的振荡总能量;以两者组成的能量序列反映该空间振荡模式的时变性。通过理论分析及数值仿真证实:在描述哈密顿单机系统振荡行为时,轨迹摆次能量序列与特征根分析完全一致,而在分析非哈密顿的单机系统或一般的多机系统时,轨迹摆次能量序列可以克服平衡点特征根的众多缺陷。

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析(三)时变性分辨率从摆次细化到时间断面

系列文章的前两篇以振荡模式的空间解耦代替频域解耦,并通过互补群模式的摆次能量演化来反映复杂振荡行为的特征.由于其对时变性的分辨率较低,也不利于讨论多模式之间的交互作用,故文中提出在每个积分步末端所对应的时间断面处,按实际变量值重新冻结映象系统的非哈密顿因素,按虚构的哈密顿系统来估计该断面后的不平衡功率一转角的曲线.进而评估各互补群模式的振荡总能量(或其裕度)的时间序列,将轨迹振荡能量序列分析方法的时间分辨率从按模式摆次细化为按积分步长,更好地反映振荡的局部时变性.针对分别计及调速器或计及机械功率周期性扰动的两个算例,揭示了系统“反常”振荡行为的机理.

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析 (一)理论基础

针对电力系统振荡行为的分析,揭示互补群群际能量观点与特征频率正弦幅值观点的异同,严格证明两者在哈密顿单机无穷大系统中的一致性。但非线性因素则可能在线性化分析中引入大误差,而时变因素及饱和等本质非线性因素还可能使平衡点特征根方法完全失效。为了克服这些困难,从实际受扰轨迹的互补群群际能量的观点出发,描述了复杂受扰系统的振荡特性。多机系统轨迹可以通过互补群惯量中心-相对运动(CCCOI-RM)变换,严格映射为一系列时变单机映象轨迹,并通过各映象系统的振荡能量反映原多机系统的振荡行为,包括多频率的时变非线性振荡。

基于振荡能量的失步振荡中心定位

失步解列在保护电力系统的稳定运行方面发挥着重要作用。然而,如果缺少失步振荡中心的位置信息,失步解列策略将无法得到有效实施。由于传统失步解列判据不能有效定位失步振荡中心,从振荡能量的角度阐释电力系统失步振荡过程,并创新性地提出了一个基于振荡能量的失步振荡中心定位方法。仿真算例验证了所提方法的有效性。

电力系统超低频频率振荡分析及扰动源定位

超低频率振荡是高比例水电系统面临的突出挑战,大量水电机组调速系统及水力系统的负阻尼聚合是激发全网频率振荡的主要原因。频率振荡期间,水轮机接力器往复动作会导致液压系统油压下降,严重时将导致机组低油压而停机,负阻尼振荡将导致系统频率增幅振荡,控制不及时可能触碰系统高/低周控制动作。传统的降低机组有功出力、提高系统电压水平等振荡控制手段对超低频频率振荡抑制没有明显效果,这对系统安全稳定运行带来严重危害。为准确定位超低频振荡强相关机组,提出了利用发电机速度偏差与机械功率获取调速系统振荡能量的计算方法。同时,针对工程中发电机机械功率难以直接测量的难题,研究提出了利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)实测的发电机转速和电磁功率合成发电机机械功率的实用算法,可准确计算动态过程中发电机机械功率值,并在电网超低频频率振荡案例分析和大电网超低频振荡预控中验证了该实用算法的有效性。该方法可综合应用同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)/故障录波/WAMS等广域信息,实现电力系统发生超低频振荡时,可对机组控制设备进行精细化定位,对发电机控制系统性能进行准确探察评估,从而对大电网频率振荡形态和机组动态行为进行全景式感知监测,为电网安全稳定运行构筑坚强的安全屏障。

振荡能量为200J的XeCl激光器

对两束相向电子束，孔径为２５×２５ｃｍ ＸｅＣｌ激光器的参数进行了计算和实验测量。在总压力为２．５ａｔｍ时，对于最佳组份配比为Ａｒ：Ｘｅ：ＨＣｌ＝７００：１０：１，脉宽为２５０ｎｓ的振荡脉冲在半高处的能量为２００Ｊ，弱信号增益系数ｇ０＝０．０６５ｃｍ＾－１，非饱和吸收系数α０＝０．０１５ｃｍ＾－１。相对于进入激活体积的激光效率为３．０％。

布拉格光纤光栅内部能量特性研究

基于耦合模理论并结合边界条件,推导出布拉格(Bragg)光纤光栅前向波和后向波的表达式。以均匀光纤光栅为例,得出光栅内部能量分布是振荡的。在禁带内,前向波、后向波能量单调递减,其相干迭加能量振荡,振荡周期与光纤光栅周期一致;在禁带边缘及外部,前向波、后向波能量是振荡的,二者相干迭加的能量也是振荡的,且呈包络变化,迭加能量的快变周期亦与光栅周期相同;在禁带边缘及外部,前、后向波振荡周期与包络周期一致,都和入射波长有关,入射波长偏离布拉格波长的程度越大,周期越小;在禁带附近存在前向波能量振幅的极大值;能量振幅随光栅长度的增加而增大。

草药对振荡反应的影响及抑菌作用

Using oscillation potential method, the energy and the bacteriostasis of some traditional Chinese medicine are studied. Medicine Qin Ⅰ and Xin Ⅱ have very high energy and good bacte- riostasis. They can also eliminate free radical.

基于WAMS的南方电网低频振荡调度应对策略

南方电网区域间弱阻尼振荡已得到有效控制,但局部的以及机组原因引发的低频振荡问题仍然突出。探讨了调度运行中应对低频振荡的策略,从振荡前的预警预防和振荡发生后的紧急控制两个方面提出针对性应对措施。采用基于类噪声信号的模态参数辨识方法进行振荡前的预警预防,可摆脱对模型和参数的依赖,利用大量冗余数据提高结果可信度以及在线监视区间模式和局部模式的阻尼比,实现对危险模式的预警预防。采用基于振荡能量的振荡源定位方法进行振荡事故紧急处置,可以在振荡发生后快速准确的找到振荡的起因,定位振荡源,指导调度员采取针对性的措施快速平息振荡。利用实际振荡事故说明了所提调度应对策略的流程,并验证了所提方法的有效性。

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。