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请牛人对电力系统多时间尺度建模发表意见

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问题描述

什么是电力系统多时间尺度建模?哪些层面上或者控制应用背景上的模型尺度有所不同?除了时间尺度不同,还有其他尺度不同吗?

之前在NE电气的查晓明教授的报告上看到相关概念,觉得很感兴趣,希望诸位大牛不惜赐教,探讨一下。

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姚佳·20.00

2016-12-17 22:07:35提问

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在系统理论和控制工程中,一些实际物理系统经常因为存在较小的惯量、电容、电导或时间常数等,使得系统模型产生多个时间尺度,对这样的复杂系统进行控制非常困难。 
在宏-微机器人系统中,由末端小机械手所构成的微机器人的物理参数,如杆件的长度和质量等,一般比由大机械手所构成的宏机器人小很多,因此可以将微机器人的这些参数看成大于零的摄动量,从而建立起可以分别表征微机器人和宏机器人运动的快慢双时标尺度动力学模型。具有梁杆结构的柔性臂和刚、柔性臂操作柔性负载系统都是强耦合,高度非线性的分布参数动力学系统。该系统的动力学模型可以看成是系统整体大范围刚性运动和局部小变形柔性体振动方程的双时标耦合。含执行机构动力学的刚体运动系统也是一个典型的双时标尺度动力学系统,刚体大范围运动视为慢变系统,而执行机构动力学部分则被视为快变系统。而在考虑执行机构及旋翼动态影响的直升机系统中,执行机构体现出慢变特性,所以执行机构动力学系统内部又将存在一个双时标尺度,从而使得整个系统呈现出三重时间尺度。此外,在包含生理学神经元模型、精馏塔模型、导弹运动轨迹控制、污水处理系统、永磁电机调速、电力系统等诸多领域中,多时间尺度模型也广泛存在。 
多尺度复杂系统数学模型的阶次通常会很高,其数值特征也常会因此出现病态。在以往的研究中,通过忽略系统中的小变量来达到模型简化的目的,但是这种处理方式避免不了会影响系统分析和设计时的精度。事实上,系统中的这些小参数变量在动态响应过程中会表现为“摄动”,因此,奇异摄动方法成为了这些复杂物理系统一种极为重要的简化手段。奇异摄动的主要思想是首先忽略快变量以降低系统阶数,然后通过引入边界层校正项来提高近似程度。这两个或几个降阶的系统就可以用来表征原系统的动力学行为。这实际上相当于在两个时间尺度或多个时间尺度范围内对系统进行研究。

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  滴答·110.00

2016-12-29 21:38:49回答

感谢  姚佳 2016-12-31 13:15:35

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个人见解:

举一个很简单的例子,当你想研究电力电子器件特性时就要用到ns时间尺度的仿真,比如像saber之类的软件;当你想研究变流器或者系统控制特性时,就要用到us时间尺度的仿真,比如像PSCAD;当你想研究一整个换流站的控制和工作特性时,可能就要用到ms甚至s一级的仿真了,这可能就没法用软件里面自带的器件模型,需要自己建立变流器甚至是更大系统的模型了

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  雪魂·30.00

2016-12-18 14:35:42回答

谢谢。  姚佳 2016-12-22 14:22:32

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这个问题不是一两句话能说得清楚的,我也在学习中,把我目前的理解总结如下,供参考:




 

此外,负荷是影响长期稳定的重要元件。选择适当的负荷模型是决定系统稳定仿真结果可信度的关键;负荷具有功率恢复特性和低压失稳特性。温控负荷的自恢复描述了负荷的功率恢复特性,而电动机具有低压失稳特性,因此为了模拟长期动态过程中负荷的这两个特性,负荷模型应综合考虑自恢复负荷、电动机负荷和恒阻抗静态负荷。例如,负荷模型取为40%自恢复负荷、30%电动机负荷和30%恒阻抗静态负荷的组合。电动机负荷一般采用机电暂态(三阶)模型。
 
总之,这个话题太宏大了,给你推荐一些经典论文吧,重点推荐汤涌、鞠平,有兴趣就认真看看吧。

鞠平. 电力系统建模理论与方法[M]. 科学出版社, 2010.

鞠平, 张建勇. 电力系统建模基本理论研究综述[J]. 电力科学与技术学报, 2011, 26(1):4-12.
汤涌. 交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展[J]. 电网技术, 2009, 33(16):1-8.

马凡, 马伟明, 付立军. 一种多时间尺度降阶原则及其在交直流电力系统中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29(13):41-47.

杜威, 姜齐荣, 洪芦诚,等. 光伏微电网孤岛运行时多种振荡模式的小信号建模分析[J]. 电力系统自动化, 2014, 38(10):17-23.

雷文. 多时间尺度电力系统模型降阶与稳定性研究[D]. 华南理工大学, 2003.
刘永强, 杨志辉, 唐云,等. 多时间尺度电力系统的模型降阶及稳定性分析(一)基本理论[J]. 电力系统自动化, 2003, 27(1):5-10.

刘永强, 雷文, 吴捷,等. 多时间尺度电力系统的模型降阶及稳定性分析(二)电力系统的降阶与中长期失稳[J]. 电力系统自动化, 2003, 27(2):45-51.

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  123·320.00

2016-12-18 09:45:12回答

非常感谢,  姚佳 2016-12-22 14:25:04

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