基于广域测量系统响应时间序列的电力系统暂态稳定在线判别

基于实时获取的广域测量信息,提出一种利用功角响应时间序列最大Lyapunov指数指标(largestLyapunov exponent index,LLEI)与角速度偏差相结合的暂态功角稳定判别方法。基于无需系统模型的LLEI估算方法,建立LLEI与角速度偏差的数学关系,并利用相轨迹稳定性动态特征,提出一种基于LLEI与角速度偏差特征的暂态功角稳定判据。该判据无需寻找最优计算时间窗口且所需计算窗口很短,并能给出确切的稳定性判别时间,克服了传统LLEI分析方法的不足,能够准确、快速地判别暂态稳定性。为节省计算时间和计算成本,提出基于最严重受扰机组对的多机电力系统暂态稳定在线判别方案。通过IEEE 10机39节点系统算例,验证了所提方法的准确性及快速性。计算仅利用少量WAMS量测数据,算法简单快速、计算成本低,能够实现在线判别,具有良好的应用前景。

基于混沌理论和突变诊断的高边坡变形预测模型

高边坡系统的演化过程表现出复杂的非线性动力学特性,由于边坡经常受到外界因素的扰动,而使整个监测资料时间序列具有以突变点为分界的跳跃性,因此,有效辨识测值突变位置,是提高高边坡位移监控模型拟合和预测精度的关键问题。组合应用相空间重构、云模型和最大Lyapunov指数等数值分析手段,研究了高边坡位移突变辨识的实现方法,探讨了考虑动力学结构突变影响的位移预测模型构建原理与算法。由于该模型依据最近一次位移突变后的监测资料,着重考虑突变后相对稳定的高边坡动力系统特性,因而可以有效提高监控模型的拟合和预测精度。以某水电工程为例,论证了利用该方法进行高边坡监测的有效性与准确性。

管制扇区交通指标的混沌特性分析

为了深入分析空中交通系统的非线性特征,对管制扇区交通运行特征的混沌特性进行了检验。借鉴混沌理论及相关分析方法,利用互信息法和伪最近邻点法分别得到时间延迟和嵌入维数,确定重构时间序列相空间的重要参数,并计算最大Lyapunov指数。选取国内某区域管制中心多个扇区样本作为分析对象,利用多个指标反映扇区交通特征,历史数据计算结果表明:航空器数量、平均管制里程、平均管制时间、平飞航空器数量及垂直最小间隔等交通特征中存在着较为普遍的混沌现象。

一种基于最大Lyapunov指数的平衡站立能力评价方法

为了科学评价人体站立平衡能力,本文基于混沌系统非线性分析理论,提出了一种新的评价方法。该方法利用运动平台对受试者足底施加前后方向正弦式运动刺激,采用三个加速度传感器固定于受试者肩、髋、膝,采集人体平衡调节的动态数据。通过重构系统的相空间,计算得到受试者不同体段动态数据的最大Lyapunov指数(LLE),用LLE的差值平方和(SSDLLE)作为平衡能力的评价指标。最后用该方法计算了20位受试者的平衡指标,并与传统评价方法的结果进行对比,结果表明SSDLLE较为符合受试者的平衡表现,可以在一定程度上用于评测人体的平衡能力。此外,结果还表明人体各个关节的协调能力决定了平衡能力的优劣;各体段的混沌特性的差异与个体的站立平衡能力是存在相关性的。