电力系统分岔与混沌研究综述

简单介绍了分岔、混沌的基本概念以及电力系统发生的分岔现象,总结了电力系统非线性振荡、次同步谐振、电压失稳和崩溃的机理;电力系统通往混沌的途径以及抑止、延迟电力系统分岔、混沌现象发生以提高电力系统稳定性的方法;混沌理论在电力系统短期负荷预测中的应用.指出了揭示多机电力系统分岔、混沌现象,各种分岔点的快速搜寻方法,电力系统FACTS控制策略,电力系统分岔、混沌控制方法,利用混沌理论对短期负荷进行快速、准确预测是电力系统分岔、混沌研究的发展趋势.     

基于分岔理论的含双馈风电机组的电力系统电压稳定性分析

为了研究含双馈风力发电机组的电力系统电压失稳的机理,本文以3节点电力系统为例,建立了含双馈风电机组电力系统的简化数学模型,采用局部参数延拓法追踪系统的平衡解流形,在此基础上基于分岔理论并结合时域仿真分析了系统电压失稳乃至崩溃的发生发展过程,揭示了系统随参数变化而引起的电压稳定性和解的结构变化的非线性动力学本质,确定了在几种不同风速情况下系统的分岔点和电压崩溃临界点,并且分析了风速变化对系统电压崩溃临界点的影响。分析结果表明,该系统中存在着Hopf分岔、同宿分岔、普通静分岔和鞍结分岔现象;这些分岔现象是导致系统电压失稳及崩溃的动力学本质;并且风速的变化会对系统的电压稳定裕度产生影响。     

电压稳定裕度对于参数的灵敏度的直接计算方法

对于含参数的微分代数电力系统模型,鞍结分岔是静态分岔中最为普遍存在的一种分岔,往往导致电压振荡直至崩溃。而电压稳定裕度容易受到系统参数的影响,即所谓的稳定裕度对参数的灵敏度。为此给出一种解线性方程组直接求解电压稳定裕度对参数的灵敏度的新方法。该方法只需求解左端系数为扩展潮流Jacobi矩阵的线性方程组,避免了零特征值对应的左特征向量的迭代求解,计算量小,计算速度快,尤其适用于研究静态电压稳定性。IEEE标准的118母线检测系统仿真验证了该方法对于电力系统负荷裕度灵敏度计算的有效性。     

鞍结分岔与极限诱导分岔的电压稳定性评估

提出了一个改进的约束优化方法来计算电压稳定性评估指标——负荷裕度，并以此来评估新型的电压崩溃现象——极限诱导分岔和传统的鞍结分岔。为了和现有的一些电压评估算法保持一致性，发电机无功极限约束被引进到了优化问题的约束条件中，并以此来判定无功，电压约束转换点和判断系统的电压崩溃类型。针对不同的系统模型，文中给出了各个系统的电压崩溃类型和负荷裕度。算法的有效性通过IEEE30，57，118母线系统、西日本（West-J）27母线系统和1个1047母线系统模型的仿真的得到了验证。该方法可有效地应用于电力系统电压稳定分析与评估领域。     

基于分岔理论的负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响

为研究区域负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响,以3机9节点交直流混联电力系统为例,建立考虑系统各元件动态特性的数学模型,采用分岔理论与局部参数化的延拓法相结合的方法对系统的平衡解流形进行追踪,并对影响系统稳定的鞍结分岔点、霍普夫分岔点进行搜索和检测。在此基础上,针对不同负荷增长方式对电压稳定性的影响进行研究,重点分析比较国家电网各区域电网调度部门、规划部门所采用的负荷模型对电压稳定影响的异同。研究表明：以全网负荷同比增长方式增加负荷时系统静、动态负荷裕度最小,最不利于系统的稳定性;随着负荷模型中异步感应电动机比例的不断增加,分岔边界曲线前移,各类型分岔点出现时间缩短,系统的电压稳定裕度减小,电压稳定性将受到更大的威胁。     

基于Walve负荷模型的励磁系统多参数分岔分析

文中以通用非线性系统分岔分析软件AUTO97为工具，以负荷功率、AVR控制参考电压、励磁增益和励磁极限为分岔参数，对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。文中以负荷功率、AVR控制参考电压Vref、励磁增益KAVR和励磁极限Efdlim为分析参数，研究了Vref、KAVR以及Efdlim对系统电压稳定与运行情况的影响，得到了一些更接近实际的结论。分析过程表明：多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。分析结果表明：不考虑励磁极限时，选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR，不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度，而且有利于避免系统电压振荡失稳Vref、KAVR之间具有一定的互补特性，可通过Vref和KAVR的协调运用，避开Hopf分岔，保证系统安全运行：大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定。     

电力系统静态分岔及其控制

就电力系统分岔控制进行了探讨,介绍了鞍结点分岔、跨临界分岔和叉形分岔等与电力系统电压不稳、电压崩溃以及功角不稳和低频振荡等现象密切相关的静态分岔的判别理论和控制方法,分析了它们的理论基础和算法体系,为如何有效地控制这些分岔现象以确保电力系统安全经济地运行提供了理论依据.最后通过一个示例系统说明了电力系统分岔控制的具体操作步骤和闭环控制系统的稳定性分析方法.     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行。另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定     

电压稳定性分析与探讨

电力系统无法满足无功需求时会导致电压失去稳定性。利用PU曲线来分析功率裕度,运用功率裕度算法,结合暂态分析开展电压稳定性预测和分析,采取切负荷等一些措施,可防止电压失稳引起的系统崩溃。     

基于Walve负荷模型典型电力系统多参数分岔分析

以通用非线性系统分岔分析软件Auto97为工具,对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析.分析过程表明多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况.结果显示:选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度,而且有利于避免系统电压振荡失稳;同时表明Vref、KAVR之间具有一定的互补特性,可通过Vref和KAVR的协调运用,避开Hopf分岔,保证系统安全运行.另外表明,大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定.     

一种典型电力系统模型的电压稳定分岔分析

基于Walve综合负荷模型,采用非线性动力学理论中的分岔分析方法,对一种典型电力系统模型进行了电压失稳机理研究。研究结果表明该系统有4种引起电压失稳的方式：鞍结分岔导致电压单调失稳, Hopf分岔导致电压周期振荡或低频振荡失稳,倍周期分岔走向混沌引起电压失稳,吸引子共存、状态扰动改变运行状态导致电压失稳。研究结果还表明相邻母线的负荷相互作用将对电压稳定的定性定量性质产生影响;保证电压稳定的控制措施应首先考虑较低电压等级母线负荷的调整,条件许可时限制本地发电机的出力也不失为一种避免电压振荡失稳的方法。     

时延双PN结二极管电磁系统中的分岔与混沌现象

于一个由线性无损传输线加双PN结二极管非线性边界条件组成的简单电磁系统,通过行波分析理论确定了电压反射波的局部映射关系。应用混沌动力学理论分析了系统随参数λ变化而发生的分岔与混沌现象。研究表明:系统具有复杂的非线性动力学特性,表现出了非常丰富的非线性现象。     

基于频闪映射的Boost PFC变换器中的间歇性分岔和混沌现象分析

该文推导出了一组频闪映射方程来精确描述峰值电流控制型Boost PFC变换器的非线性动力学特性。数值模拟发现了系统电流在输入电压周期内会出现间歇性分岔和混沌现象，并对这种间歇性分岔和混沌的周期性进行了分析。通过对系统占空比的详细研究，发现系统并没有经过倍周期分岔的充分发展到达混沌，而是在倍周期分岔的过程中，发生边界碰撞分岔后以非光滑的方式直接进入混沌的。最后，给出了在输入电压幅值、参考电压和负载变化下系统的稳定域。这些结果对实际电路的设计具有重要的参考价值。     

Buck-Boost换流器中分岔现象的机理及预测

电流控制模式的Buck—Boost换流器电路在一定的参数范围内会出现分岔和混沌，研究这些非线性现象的机理及参数范围在理论和电力电子的应用上都非常重要。采用最近提出的基于轨线的非线性动力学方法，在一维观察空间中定义换流器轨迹结构稳定性的稳定裕度，解释了发生分岔及混沌的机理，并用灵敏度分析技术快速估计各分岔点。     

一种有效的电力系统电压崩溃控制

对于两台发电机母线和一个负荷母线组成的简单电力系统，在负荷母线的无功功率逐渐变化时，会发生亚临界，超临界Hopf分岔和鞍结点分岔，并导致混沌现象和电压崩溃现象，但通过在鞍结分岔平衡点设计的线性状态反馈控制器可以在无功功率的一定范围内消除这些现象，并使系统受扰偏离平衡点后迅速回到平衡点，且该控制器只需用到发电机角速度和负荷母线电压幅值两个状态量，因此，该控制器简单实用，另外对该控制器设计过程中的有关问题进行了讨论，数值仿真说明了该控制器的有效性。     

电力电子电路与系统中的复杂行为研究综述

电力电子电路与系统中的复杂行为已经成为近年来电力电子学研究中的一个重要分支,受到了广泛的关注.本文比较系统地介绍了电力电子电路与系统中复杂行为的研究进展,包括这类电路系统的非线性动力学模型的建模方法、分岔产生的机制和通向混沌的道路;讨论了分岔与混沌研究、进行分岔与混沌控制在电力电子电路与系统设计中的实用性和关键性问题;最后,对若干需要研究的问题进行了展望.     

平均电流型Boost PFC非线性现象分析

针对PFC电路中的非线性现象,本文以输出电容和负载电阻为分岔参数,UC3854为控制芯片,在saber软件中对平均电流型Boost PFC电路进行了仿真,仿真结果表明在分岔参数变动的情况下,电路可能会出现慢时标分岔、混沌等非线性现象.最后,利用输出电压和电感电流之间的相图对该现象进行了分析.本文的研究对PFC电路的稳态...     

基于随机扩频的Buck-Boost变换器分岔与混沌现象的仿真分析

Buck-Boost变换器中存在着电磁干扰过大,以及电感电流与输出电压的波纹过大的问题,通过引入随机扩频技术减小这些问题的方法已经得到广泛应用,但引入该方法后仍存在复杂的分岔与混沌现象。在对随机扩频技术进行分析后与建立了基于随机扩频技术的Buck-Boost变换器的精确离散迭代映射模型;研究了采用随机扩频技术后的Buck-Boost变换器中的非线性现象,通过运用MATLAB软件进行编程绘制了电感电流随电路参数变化的分岔图,证实了其中存在复杂的非线性行为,研究了随机扩频技术中各电路参数对Buck-Boost变换器中非线性行为的影响规律;研究表明运用参数微扰法可以抑制其中的分岔与混沌现象。为Buck-Boost变换器电路设计提供了理论基础。     

电力系统混沌现象与不同失稳模式之间的关系

电力系统混沌现象与随机的往复振荡相似，在电力系统安全运行中是绝对不允许出现的，同时又由于混沌现象本身的复杂性，它的存在必然对电力系统稳定性研究和失稳预防等工作产生很大的影响。该文研究的重点是弄清楚混沌现象与系统不同失稳模式之间的关系和混沌现象在系统失稳发展过程中所处的实际位置。该文在研究过程中发现，并以示例分析了由于混沌极限环破裂（即混沌的稳定状态消失）而导致系统电压崩溃、角度失稳及电压和角度同时失稳的现象，后两种现象属于首次报道和首次研究，这些现象的存在表明，混沌现象可能是做为电力系统大扰动失稳过程的一个中间阶段而存在的。