满约束轴向拼接张拉整体结构的自稳定性分析

为获得更多张拉整体构型和拓扑结构,本文基于平衡方程,研究张拉整体拼接结构自稳定条件下的结构参数关系的求取方法。基于三杆张拉整体单元轴向拼接形成的臂状张拉整体结构,以减少结构节点约束数为目的去除索构件,获得一种新型满约束轴向拼接张拉整体结构;分析此结构的节点坐标、构件向量的求取方法,推导结构的平衡方程;依据节点和构件之间的连接关系,以获得方阵形式的平衡矩阵为目标,提出了平衡方程缩减原则;根据平衡方程有非零解,平衡矩阵行列式为零的原则,获得保证张拉整体结构自稳定的结构参数关系。通过具体实例分析,证明此方法正确,获得的结构参数关系能够保证确定的满约束轴向拼接张拉整体结构的自稳定性。

基于奇异值分解张拉整体结构找形方法

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关系建立结构的数学模型;引入力密度的概念,对张拉整体结构进行受力分析,列写包含平衡矩阵的平衡方程;对平衡矩阵进行奇异值分解,利用分解获得的最小奇异值判断平衡方程是否有解,对张拉整体结构是否存在自平衡构型进行初步判定,再依据获得的力密度的均匀性(同组构件力密度大小相等)和正负属性(杆的力密度小于0,索的力密度大于0)对结构自平衡状态进一步判断;通过实例分析对该找形方法的可行性进行了验证,结果表明:该方法可以找到张拉整体结构自平衡构型。本文为寻找自平衡张拉整体结构提供了一种思路。

隧道电缆系统电气稳态特性及降损措施

为了分析隧道内电缆系统在特殊环境下的稳态特性及降损措施,构建了包含回流电缆阻抗和导纳元素的隧道电缆系统单位长度下的串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。通过Laurent级数展开建立微元段隧道电缆系统节点导纳矩阵,基于级联算法并考虑到长距离电缆系统接地节点的存在得到电缆系统金属护套环流及感应电压分布。在隧道电缆系统交叉互联节点处引入串联阻抗,通过阻抗幅值和相角的配合降低功率损耗。研究结果表明,输电电缆系统交叉互联段护套电压最大可达128.13 V,护套环流最大可达35.63 A,并验证了矩阵解析算法的准确性和有效性。通过阻抗幅值与相角的配合可有效降低功率损耗,当交叉互联系统串联阻抗小于2Ω时,其相角选择60°为最优;当选用的串联阻抗大于2Ω时,其相角选择90°为最优,为隧道电缆系统降损措施提供了计算参考和工程应用依据。

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。

不规则三杆张拉整体结构的找形

为了获得不规则形态的张拉整体结构,本文提出了一种确定稳定构型的思路,即基于规则张拉整体结构在大部分构件长度不变的条件下,在一定范围内改变其个别构件长度,稳定状态时这些构件的长度最小。通过规则张拉整体结构单元稳定条件分析、非规则三杆张拉整体结构的稳定构型分析、求解思路分析几个方面的研究,获得了具体的构型方法,并通过具体数值求解、仿真分析和搭建实物模型等手段对此方法的正确性进行了验证,证明此方法求得的结构稳态数值的精度较高。为张拉整体结构基于构件变化的找形及机构化分析提供了一种思路。

基于导纳矩阵与圆盘估计的多节点直流配电系统谐振稳定性分析方法

为充分利用多节点直流配电系统节点导纳矩阵建模的便利性,同时实现谐振稳定性的高效判定,该文在接口变换器直流阻抗降阶建模的前提下,结合节点导纳矩阵对广义奈奎斯特(Nyquist)判据进行拓展,并应用Ward等值,给出采用特征值谐振频率与阻尼因子的简化判据。进而为满足快速判稳需求,提出圆盘估计和牛顿法迭代相结合的特征值谐振频率(阻尼因子)求解方法。最后,以三端直流配电系统为例,通过对比状态空间特征值轨迹、矩阵广义Nyquist曲线和MATLAB/Simulink时域仿真,验证所提稳定性分析方法的有效性和高效性。

电力系统不对称运行计算方法的研究

在三相电力系统分析和计算中,由于电路存在互感或发生故障而导致三相电路不对称,加大了系统网络分析和计算的难度。采用“相分量法”建立电网各种不对称条件下的无互感等值电路,通过修改故障前的电力网络中的节点导纳矩阵,列出网络方程,求解各点电压和电流值。“相分量法”对分析存在互感或发生故障等不对称网络有效,不受网络参数对称与否的限制,拓宽了电力系统不对称电路的计算方法,简化了计算过程。算例演示了计算步骤和方法,表明该方法是分析线路存在互感、短路或断路不对称运行计算的一种有效的方法。

配电网重构的最小可行分析对象及其快速算法

提出一种配电网重构的快速算法。基于网络简化给出了"元环"的概念,并结合辐射型配电网节点阻抗矩阵元素的特点和负荷与支路有功损耗的定量关系,证明了元环为配电网重构的最小可行分析对象。在此基础上,构造了反映负荷在元环路径上引起有功损耗大小的负荷耗散分量和路径耗散因子,并通过分析路径耗散因子的性质给出一种新的支路交换启发式规则,进而提出一种改进的支路交换算法:先由开断开关两端节点的负荷耗散分量之差确定网络中元环的处理次序,再依据新的启发式规则确定各元环中应断开的支路,这样反复操作即得配电网重构的最优方案。IEEE69节点配电系统的仿真分析表明,所提方法得到最优重构方案的速度快且可靠,能够应用到复杂配电网络重构。

一种适于多分支输电线路的故障定位新方法

提出一种适于多分支输电线路的故障定位新算法,该方法首先定义了一种节点电流不平衡量,经证明发现该不平衡量仅出现在故障支路所在的节点;利用该指标仅在故障所在支路的节点阻抗矩阵出现非零元素的特性,提出一种基于节点电压假设的故障辨识方法来实现故障支路的准确判断、故障位置的精确定位,并最终将复杂的故障定位算法转化为一元二次方程的求解。大量的仿真实验表明上述方法能有效地解决多分支输电线路的故障定位问题,工程应用适用性强、计算速度快且精确度高。

并联混合型有源电力滤波器的最优安装点

着重探讨混合型有源电力滤波器最优安装点的问题。建立配电网及混合型滤波器(hybrid active power filter,HAPF)的简化模型,定义以配电网各节点母线电压总畸变量为参考量的配电网谐波治理目标函数(network objective function,NOF)。通过对配电网节点导纳矩阵的分析得到配电网的电压及电流转移矩阵,并以此研究配电网的频率响应特性,为混合型有源电力滤波器无源支路的谐振频率及参数选择提供设计参考;同时以获得最优目标函数为目的阐述HAPF最优安装点的选择方法,并着重探讨电网参数变化的影响。所述方法可推广应用于各种配电网的谐波治理与无功补偿当中,工程应用结果验证了该文理论分析的正确性。

星形延边三角形接线平衡变压器的阻抗匹配与数学模型

星形延边三角形接线平衡变压器是应用于我国电气化铁道的一种新型三相—两相平衡变压器。针对其特殊的接线形式,提出了以磁势平衡方程、绕组连接方程、端口输出方程和电压传递方程为基础的多绕组变压器系统化分析方法。根据理想平衡变压器的技术条件提出了基于绕组之间短路阻抗的阻抗匹配关系式,推广了以前的有关结论。讨论了星形延边三角形接线平衡变压器的等值模型、两相等值电路和中性点不接地运行等问题。给出了星形延边三角形接线平衡变压器在相坐标下的节点导纳矩阵,以便与电力系统其它部分接口进行有关分析。

电网故障计算中零序多重互感线路的处理

按照故障计算和保护整定软件实际的编写顺序分别论述了在零序多重互感线路上发生故障时对所在互感组的处理、互感参数矩阵对节点导纳矩阵的贡献、不同运行方式下互感组的特殊处理以及求解互感组零序电流的方法,对于零序多重互感的考虑全面而灵活,该方法已经在大型故障计算和保护整定软件中应用,并且在各种情况下短路电流计算都正确,从而证明所述方法正确可行。

基于虚拟阻抗的厂站内拓扑分析新方法

厂站内拓扑分析是电力系统网络拓扑分析的重要组成部分,占用了整个网络拓扑分析的大量时间。在利用分布式建模方式减少网络拓扑分析时间的前提下,实现更为快速准确的厂站内拓扑分析,是提高整个网络拓扑分析效率的关键所在。本文通过分析节点导纳矩阵与初始邻接矩阵,节点阻抗矩阵与全连通邻接矩阵在表达网络拓扑上一致性的特征,考虑给发电厂变电站电气主接线开关赋以虚拟阻抗、电气节点添加虚拟接地阻抗支路的方式,提出了基于节点虚拟阻抗矩阵的厂站内初始拓扑分析以及开关变位跟踪的新方法。新方法避开了对初始邻接矩阵的直接处理,借助节点阻抗矩阵的拓扑对等性,从节点阻抗矩阵的物理意义出发,达到完成厂站内拓扑分析的目的。算例表明,新方法能够简便地完成厂站内的初始拓扑分析任务,并能在初始拓扑的基础上快速和准确地跟踪开关变位,相比于直接基于邻接矩阵的各种算法,具有编程实现简单、处理模式统一的特点。

星形-开闭三角形接线平衡变压器的阻抗匹配与数学模型

星形-开闭三角形(YNvd)接线平衡变压器是实现同相供电较理想的变压器接线形式。文章针对其特殊性,提出了以磁势平衡方程、电压传递方程、绕组接线方程为基础的多绕组变压器分析方法。同时借助端口电气量的一般变换方法,给出了YNvd接线变压器两相等值电路、阻抗变换以及相坐标下的节点导纳矩阵,以便分析和计算与电力系统和牵引网端口有关的问题。

十字交叉接线牵引变压器的运行特性(Ⅰ)——数学模型与理论分析

十字交叉接线牵引变压器实际上是三相三绕组变压器,已应用于我国电气化铁道2×25kV自耦变压器(AT)供电系统。针对其特殊的接线形式,采用了以磁势平衡方程、绕组接线方程、端口输出方程和电压传递方程为基础的多绕组变压器系统化分析方法,阐明了负荷电流和可能的零序电流在绕组中的分配关系;推导出了二次侧端口电压方程;给出了该变压器在相坐标下的节点导纳矩阵,以便同电力系统和牵引网接口进行有关分析。最后,分析了省掉变电所内AT和中性点不接地运行等问题。

油田注水地面枝状管网水力计算

利用节点矩阵的方法,依据流体管路的质量和能量平衡方程式,建立注水系统地面枝状管网水力计算的数学模型,并用多元函数泰勒展开对模型进行线性化处理后求解,最后运用模型进行实例计算。结果表明:该方法具有计算精度高、速度快,编机程序简单等特点,为解决大型枝状管网水力计算问题提供了一种实用可靠的手段,流量和压力计算值与实际值的平均偏差分别为4.1%和2.4%,足以满足工程需要。

新型YNvd接线平衡变压器电气分析及其仿真模型

YNvd接线变压器是应用于电气化铁路的一种新型三相—两相平衡变压器。为了实现其理想的三相—两相平衡变换,从磁势平衡方程、绕组接线方程、电压传递方程出发分析了YNvd接线变压器的运行特性,采用绕组间短路阻抗和等值阻抗表达阻抗匹配关系。并给出了YNvd接线变压器的二次侧两相端口的电压输出方程、两相等值电路和相坐标下的节点导纳矩阵,以便进行电力系统和牵引网接口有关问题的分析计算。分析表明,为了使YNvd接线变压器从原边看入的三相阻抗相等,要求次边端口变压器等值阻抗相等。最后,搭建了YNvd接线平衡变压器仿真模型,验证了相关的电气特性。

基于单个VDTA浮地回转器的系统综合法

为了得到单个VDTA浮地回转器,首先给出了VDTA的16个奇异模型,再根据节点导纳矩阵扩展法,系统综合了基于电压差分跨导放大器(VDTA)的浮地回转器,该回转器使用1个VDTA和一个接地电容,而且容易集成。通过调节的VDTA偏置电流,电路的参数能电控调节。最后,为了证实导出电路的可实现性,利用回转器构造了一个二阶通用滤波器,其极点频率fo=159 k Hz,品质因数Q=1。MULTISIM仿真结果与理论一致。

基于补偿法和节点方程的配网合环快速模拟法

为提高运行人员对合环场景的态势感知能力,即时模拟合环操作对配网的影响,提出一种基于补偿法和节点方程的配网合环快速模拟法。用补偿法模拟合环电气量变化,以描述电力网络运行状态的节点方程为基础,推导出基于关联矩阵和导纳矩阵的合环模拟公式,从潮流角度定量刻画合环操作对配网的影响。该算法仅需合环前运行状态和网络参数,便可直接推算合环后运行状态,无需重新计算潮流。以PG&E 69节点系统和某实际配网为例,验证了合环模拟法的有效性和实用性。

基于相分量法的电力系统复故障计算

为了对电力系统复杂故障直接进行求解,基于相分量法,建立了横向、纵向故障接口电路的通用相分量模型,推导了三相元件与平行线路的相分量阻抗矩阵。相分量算法不要求电力系统元件参数对称或循环对称、不利用多端口网络理论及理想变压器的移相,拓宽了故障计算的适用范围、简化了编程难度,并可推广到处理诸如线路换位不完全的参数不对称等其他电网不对称计算。算例演示了计算过程,与EM TP的仿真结果对比证实了模型与算法的正确性。