动态稳定（精选11篇）
动态稳定 篇1
0 引言
《风电场接入电力系统技术规定》规定在风电场需配置动态无功补偿。风电场配置的动态无功补偿由于补偿装置可不受动作次数约束,且动作响应时间常数较快,相对·于传统的机械式投切补偿设备,可在感性以及容性容量之间实现较为快速、有效的调控,进而适应风电出力随机波动引起的无功电压特性较为频繁的改变[1]。
业内针对风电场动态无功补偿对风电场功率的正常送出、电网安全稳定支撑作用进行了相关研究。文献[2]通过与TSC相比,证明了STATCOM在补偿过程中能迅速稳定地跟踪无功的变化,并且补偿时无明显的冲击电压和电流。文献[3]研究表明静止无功补偿器(SVC)不仅可以在常见的扰动下有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的有功功率输出,降低风电场对电网的冲击。文献[4]通过在风电场附近安装SVC等无功补偿装置,改善风电机组并入电网后的系统阻尼特性。文献[5]针对风电场在故障时存在的问题,对静止无功发生器(SVG)在提高DFIG低电压穿越能力中的作用进行了仿真。
本文通过搭建风电并网典型系统模型,从动态特性方面分析风电场动态无功补偿的特性对风电场功率的正常送出、电网安全稳定强有力的支撑作用,并结合风电系统中经常出现的低频振荡和低电压穿越现象,对风电场不同类型的动态无功补偿的性能进行了仿真研究。
1 风电场常用动态无功补偿装置的工作原理
风电场目前所用的动态无功补偿装置主要有MCR型SVC、TCR型SVC和SVG 3种,它们工作原理各不相同,在此对其进行简要的介绍。
1.1 MCR型SVC的工作原理
MCR型高压动态无功补偿装置由MCR电抗器、直流励磁调节单元柜、就地控制器、主控制器以及监控上位机组成,另外还有2～3组高压电容器组,与MCR本体并联在低压侧母线上,如图1所示。
MCR型高压动态无功补偿装置由MCR本体和各个滤波电容器组来实现无功功率的实时调节。主控制器根据系统电压电流算出实时无功功率,并根据“小范围无功调节导通角,大范围无功投切电容”的原则来实现对系统无功功率的动态补偿[6]。
1.2 TCR型SVC的工作原理
TCR型SVC的主电路由晶闸管控制电抗器和高压无源滤波电容器组组成,如图2所示。TCR支路为系统提供感性无功,高压无源滤波电容器组为系统提供容性无功。通常TCR的感性容量大于无源滤波器组的容性容量,以保证既能输出容性无功也能输出感性无功。TCR型SVC的控制系统主要由检测电路、控制电路和触发电路组成。具体的工作过程为:由控制系统检测电网的有关变量,然后根据检测到的数据,经计算后,与给定参考量进行比较,在相应的时刻产生相应的晶闸管触发脉冲,通过这种方式调节其输出无功的大小[7,8]。
1.3 SVG的工作原理
SVG的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制其交流侧电流,使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态补偿的目的[9]。SVG的基本结构主要有直流电压形成环节、稳压电容、电压源逆变器、耦合变压器几部分构成,如图3所示。
2 仿真算例分析
2.1 风电场接入典型场景概述
算例系统如图4所示。该典型算例中,送端的风电场装机容量为150 MW,常规火电厂容量为600 MW,风电机组经2级升压(0.69/35 kV、35/220 kV)并入主网,火电厂经升压变22/220 kV并入主网,风电场、火电厂分别再经过45 km线路将电力送至送端变压器(送端变),然后再经过200 km线路将电力送至受端系统。送端系统负荷水平为100 MW+j50 MVar,受端系统负荷水平为500 MW+j150 MVar,受端系统等效为无穷大系统。
装机容量为150 MW的风电场由100台单台机组容量为1.5。MW的双馈风机组成。双馈风电机组采用定功率因数为1的控制模式,即只发有功,无功输出为0,在稳态初始工况下,风电场有功出力满发为150 MW,无功出力为0,在动态过程中,双馈风电机组也按照定功率因数1进行控制,即动态过程中的无功输出也为0。
算例系统初始潮流情况如图5所示。
2.2 动态无功补偿装置对低频振荡的支撑作用
基于上述典型算例系统,假定送端变-受端变220 kV双回线受端变侧发生三永N-1接地故障,故障电阻标幺值为0,同时,常规机组Gen抑制低频振荡的PSS装置去掉,按照风电场无动态无功补偿、有动态无功补偿来分别进行仿真计算,其中有动态无功补偿又细分为3种类型的动态无功补偿,分别为MCR型SVC、TCR型SVC以及SVG。
在无动态无功补偿时,发生三相永久性N-1短路故障,同时由于PSS装置去掉,常规机组相对于无穷大系统的振荡模式被激发,电网发生低频振荡,仿真结果如图6所示。
故障后,分别计及3种类型的动态无功补偿动作,仿真分析对电网低频振荡的控制效果,仿真结果如图7和图8所示。
由图7和图8的仿真结果可知,SVG以及TCR型SVC对低频振荡起到了很好的抑制作用,且在此故障工况下,TCR型SVC的调控效果要好于SVG,两者与MCR型SVC相比,调控效果要大大好于MCR型SVC。
由图9可知:由于TCR型SVC响应时间较SVG稍慢,所以SVG要先于TCR型SVC动作,但是由于TCR型调控量与电压变化强相关,在动态过程中随着电压的波动变化,TCR型SVC的无功输出将比SVG同期的要大,所以其挂接动态无功补偿装置的母线电压振荡平息较之SVG要快,具体如图9、图10所示,在动作时序以及动作输出无功量等影响因素综合作用下,TCR型SVC抑制低频振荡的控制效果要好于SVG;而MCR型SVC由于其动作响应时间较慢,跟踪调控低频振荡的效果不如TCR型SVC和SVG。
2.3 动态无功补偿装置对低电压穿越的支撑作用
基于上述典型算例系统,假定送端变-受端变220 kV双回线受端变侧5周波发生三相永久性N-1短路故障,故障电阻标幺值为0,在10周波将故障线路开断。故障期间,风电机组Crowbar动作投电阻消除过流,进而实现故障穿越,此时风电机组的特性等同为传统异步机特性,从系统吸收一定量的无功,仿真结果如图11～13所示。
由图11～13可知,低电压穿越策略从系统吸收无功时影响到了主网母线电压恢复,定性来看,不利于电网安全稳定。
利用风电场配置的动态无功补偿来辅助风电机组实现低电压穿越,使得低电压穿越期间风电机组对电网安全的不利影响降低到最小。图14为SVG与风电机组的协调配合,共同实现低电压穿越的仿真结果。
由图15的仿真结果可知:SVG在低电压穿越期间的15周波时无功输出达到了80 MVar,经过扰动后,稳态输出无功约47 MVar,对风电机组低电压穿越的实现提供了较好的支撑作用。
对MCR型SVC、TCR型SVC以及SVG辅助风电机组实现低电压穿越的调控效果进行了对比仿真分析,结果见图16。由图16可知:经过动态过渡后,3种动态无功补偿最终都将并网变高压侧母线电压恢复至同一值,但在电压恢复过程中,SVG与TCR型SVC相比,前者的恢复效果略好于后者,MCR型SVC由于其响应时间较慢,所以恢复效果稍逊于TCR型SVC与SVG。
3 结语
基于典型算例系统,分析了动态无功补偿装置对于支撑风电机组机端电压建立、保证风电机组功率正常输出,进而提升电网安全的作用,并对3种不同类型动态无功补偿的控制效果进行了比对分析,综合故障工况下的仿真结果来看:TCR型SVC的控制效果要好于SV(G的控制效果,而两者又都好于MCR型SVC的控制效果,在风电接入电网的实际工程中,可根据电网存在的安全稳定运行风险以及风电机组自身特性的优劣程度的不同,从技术性以及经济性角度来综合权衡选择动态无功补偿装置的类型。
摘要：基于PSD-BPA软件搭建了风电并网典型仿真模型,针对风电系统中经常出现的低频振荡和低电压穿越现象,通过仿真计算,分析了动态无功补偿装置对于提高电网动态稳定性的作用,对3种不同类型动态无功补偿的控制效果进行了比对分析。
关键词：风电并网,动态无功补偿,低频振荡,低电压穿越
参考文献
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动态稳定 篇2
摘要：近年来，供电企业改革、创新、转型的不断深入。面对新环境，企业员工的压力不断加大，思想波动也随之起伏，及时把握员工思想动态，有效引导广大干部员工积极支持企业改革发展，维护队伍稳定，成为当前供电企业亟待解决的问题，本文就此联系实际谈谈自己粗浅的看法。
关键字：队伍 思想动态 维稳 研究
一、引言
随着电力体制改革的深入发展，厂网分开实施后，主辅分离即将实施，主多分离迫在眉睫。在这样新的形势下，各种矛盾交织在一起，职工干部的思想比较复杂，思想政治工作面临的形势更复杂，任务更艰巨，工作更艰苦。如何正确引导和帮助他们减缓压力，统一思想，转变观念，提高素质，促进企业持续健康发展，是当前和今后一个时期一项刻不容缓的工作。
二、当前企业员工思想状况
（一）以单位为分界点 1．机关单位
2．基层单位。供电企业的基层单位主要分为变电站与供电所。（1）变电站员工思想动态。变电站是供电企业最基层也是最核心的部门，它的安全稳定运行关系到区域电网的电力供应。为了提高变电站员工工作积极性和稳定员工的情绪，近几年，笔者所在单位花了大力气提高变电站一线员工待遇。不仅在岗位设置上，还额外予以特殊津贴、安全考核奖、差费补贴、住房补贴等，与此同时，从其他待遇来说也是大有提高，如评先晋级、培训学习都是优先考虑。即便是如此，真正愿意呆在变电站的人员却仍是很少，甚至情愿到比变电站岗位更低的地方。针对员工不愿呆在变电站这种思想动态，笔者作了一个调查。从调查中，我们发现，员工不愿呆在变电站有以下几种心态反映：一是感觉政治前途渺茫。变电站是供电部门的最基层，与公司领导接触少，打交道也少，有的从来没有与领导打过交道，领导也不知道谁是谁，更不要说对某某工作和能力了解和熟悉，这是一些有志青年的一些想法。他们认为，到了机关或其他部门，离领导近了，与领导接触机会多了，领导对其工作能力也就更利于了解，自己发展的机会和舞台也就更多、更大。二是感觉工作压力大。近几年，随着变电站管理越来越规范，检查考核越来越多，使得变电站人员感觉工作压力很大。为了加强变电运行管理，省公司及各地市公司也都开展了站际竞赛，这是一项变电站综合管理的考验。由于各级领导都很重视，所以对变电站的管理也加大了力度。原来那种抄抄表盘、打打电话的轻松日子被工作、生活半军事化严格管理所取代。工作一出错，就被扣业绩考核分，就被扣钱。所以大家都过着提心吊胆的日子，都不愿意呆在变电站。三是感觉收入还是偏低。造成这种感觉的原因一方面是供电企业的贫富差距越来越大，另一方面，今年国家电网实行全面降薪，而笔者所在公司原本工资水平就处福州地区靠后，进行降薪后，员工的心理反差更大，特别是变电站员工，据了解，部分地区还存在新近分配在变电站工作的员工因本次降薪而主动提出辞职情况。四是感觉信息闭塞，不利于交流。变电站都是建在比较偏僻的郊区或在乡下，不仅出行不方便，而且信息也不灵通，更不要说是与外界交往、交流了。平时除了与不会说话的变电设备打交道，就没有什么能吭气的东西。站站都是一个孤立的小岛，人人都是闭塞的个体，没有什么人际交往，没有什么业务交流，所以在变电站工作的人员会感觉很无聊、很孤独，也很无助。另一方面，近年来新近的大中专学生均按规定分配在基层锻炼学习，此部分员工有70%以上为外地员工，虽然公司已按员工籍贯予以分配地域照顾，但变电站的艰苦条件和新近员工分配与预想的强烈落差，使员工更不愿意待在变电站工作。五是感觉社会地位低，办事不方便。虽然一直在努力提高变电站员工的待遇和地位，但由于其工作的特殊性，只有他求别人的份，而没有别人求他的份；只有别人考核他的份，而有他考核别人的份。不仅如此，变电站人员或家属无论到公司办事，还是到社会上办事，较供电所而言，都比别人矮三分，都比别人难三分，都比别人费力三分。原因何在？没权没利，所以大家都想往有权有利的部门挤。
（2）供电所员工思想动态。供电所员工主要以农电工群体为主。通过调研，当前此部分全体最关心、需要公司必须重视并且尽力解决集中在这三个方面：一是要求同工同酬；
二是企业归属感不强。以笔者公司为例，公司农电工、临聘工队伍人数占公司总人数的49.1%，这一群体大都与我司签订的是固定期限合同或短期合同，大都在生产经营一线从事执行工作或体力劳动。这些职工有吃苦耐劳的优点，但相对而言却缺乏市场经济所要求的诚信意识和法律意识，一旦企业内外环境出现变化或是发现待遇高的单位，容易出现思想上的波动甚至出现跳槽走人的现象。
三是要求改变对“农电工”的称谓。此类带有一定“色彩”的称谓，一定程度上影响了农村基层电力职工工作的积极性。在电力体制改革前，此类员工大部分均在电管站工作，在当地社会也属于“有头有脸”的人物；体改后，所有乡镇电管站上划管理，由此，此部分员工被冠以“农电工”的称号，与供电企业的正式工有明显的身份及称号区别，使得员工心理反差极大，企业荣誉感、归属感渐渐散失。3．多经企业。主多分离改革是适应电力市场化改革的大趋势，是国家电网公司站在全局高度，本着有利于电网主业发展和多经企业发展的原则，确定的一项重要的改革任务。在深化电力体制改革的背景下，员工思想波动较大，承受着前所未有的压力。当前，员工最关心且忧虑的是主多分离后，个人的切身利益能否得到充分维护。特别是对一些身处特殊家庭的员工，比如配偶单位经济效益不好，收入不稳定的；家中父母长年身体不好，需要治疗，而老人又没有医保的；单亲员工的孩子上学负担较重的等等，个人切身利益的好坏直接决定了个人的生活质量，影响着员工的工作与思想情绪。因此，在改制过程中，由于对公司前途的担心，使得女员工非常容易产生悲观失落情绪。这种情绪产生以后，对企业的稳定和发展会造成较大的影响。其二，由于长期以来，大家对多经企业的理解存在一定的误区，各种宣传导向又都认为多经企业的一项重要职能就是为主业消化富余人员，形成了多经企业员工低人一等、地位下降，对员工的自信心有一定的损伤，造成部分员工对自己的岗位“热爱不足，应付有余”。其三，由于多经企业的整合，出现了人员的富余的情况，工作岗位难以合理配置。为了稳定，公司对于富余人员的安置给予的薪酬与在岗人员一样，这种工资报酬的不均，使得工作任务满的员工有一种不平等的感觉。而这些暂无岗位的员工，思想上也充满担心，虽然这种情况是改制过程中必然出现的问题，但解决不好同样对公司的发展存在障碍。
（二）以年龄构成群体为
1．青年群体（年龄层为入厂—35岁）。年轻员工代表着企业的未来，是企业的希望。对电力系统的年轻员工来说，他们属于有学历、有技能、有潜力、有思想的群体，相对而言，衣食住行这样基本的需求已经不再成年轻员工关注的焦点，他们更关注自己事业的发展和个人价值的实现。尽管随着电力改革的不断深化，电力企业建立了管理型、技术型、技能型、劳模型人员的职业发展通道，为年轻员工提供了前所未有的发展机会，但机会的稀缺性和竞争的残酷性决定了绝大部分人最终都只能是普通员工。部分年轻员工在面对现实与理想之间的差距时，没能及时调整好心态，日长月久，出现了工作激情和学习热情减退的状况，出现了“人年轻，心已老”的现象。此类情况集中体现在新近大中专员工群体中，根据规定，须在基层锻炼学习3-5年才能根据表现酌情调回机关工作，而此类员工相比公司之前的员工文凭学历均较高，大都从大城市学成就业，无法克服偏于基层的工作环境，更无法体会到对员工培养的初衷，对工作的逆反心理一定程度上存在。
2．中年群体（年龄层为35-45岁）。此部分员工在公司基本已工作10～15年以上，他们对公司整体情况熟悉，大部分均在企业的重要岗位，或为骨干员工。但随着企业改革的深入，部分员工不能及时适应潮流，提高自身竞争力，而极端的认为自己见证了企业的辉煌而现在又面临新时代变革，公司理所应当的对自己负责，对自己的未来负责，由此产生的一旦青年群体超过自己，担任分管领导时，就出现强烈的抵触行为。这部分人年龄适中、学历层次适中，接受新事物、学习新知识的能力适中。一方面，这些员工在接受新事物、学习新知识，发展潜力等方面已不如年轻员工，另一方面，这些员工又大多拥有一些年轻员工所不具有的实践经验和操作技能，在可预见的时间范围内，又不会有被淘汰的担忧。自身上升空间相对不足的同时又暂无生存之忧，此种境况导致这一群体中的部分员工出现了得过且过，不愿主动提高自身竞争力的思想。这种思想的存在，影响了企业的和谐，也影响了企业执行力的发挥。
3．老龄群体（年龄层为45-60岁）。一方面，此部分群体受学历、技能等级不高的影响，在竞聘上岗的新型体制下，已不存在绝对优势，造成收入水平相应幅度减少，进而造成心里的不平衡。另一方面，此类员工较年轻员工以无发展的有利条件，对自身要求不高，认为凭借正式工的身份，企业就要对其负责，处于无事可做或有事不做的阶段，处于“养老”的阶段；第三方面，近年来，省公司为照顾系统内员工，每年都开展“爱心工程”，即按一定比例将符合录取条件的系统内部在职员工子女予以优先招录就业；但随着国家就业政策的调整，电力行业已经没有安置和解决毕业生就业的政策和义务，而此部分在职员工仍然把此“民心、爱心”工程看做是省公司的“义务”，在子女未能进入系统就业的情况下，就组织类似事件的员工群体集体上访、越级上访、重复上访。
通过上述调查研究，近阶段影响员工思想动态，影响队伍稳定主要集中在以下几方面：
1．身份待遇问题。此类问题含正式工中主多分离后的部分群体，农电工中的大部分群体。
2．自身发展问题。此部分集中体现在新近员工及中年员工群体。
3．子女就业问题。此部分员工集中体现在老龄员工群体。
四、缓解的上述问题的几点建议
动态稳定 篇3
关键词：矩形油藏；低渗透油藏；不稳定渗流
中图分类号：TE1211 文献标志码：A文章编号：1672-1098（2016）01-0075-08
Abstract：At present， the research on solution of seepage pressure in low permeability rectangular reservoir formation is relatively mature. However， there are still some deficiencies in the study of dynamic analysis of the seepage pressure and the influencing factors on seepage pressure. Aiming at the difficult problem of low permeability rectangular reservoir， based on the two-parameter continuous model， the dynamic analysis models for constant pressure or fixed production were established separately by using the steady state successive substitution method， and the related factors analysis was carried out from the aspects of the formation characteristics and the pressure coefficient.The analysis showed that whether in the fixed production model or in the constant pressure model， the relationship between the pressure propagation distance and time is quadratic trinomial， and the speed of pressure propagation is positively correlated with the yield and the permeability， but negatively correlated with the viscosity of the fluid， the bottom hole flowing pressure and the starting pressure gradient.Example calculation showed that the models are reliable， which can provide some theoretical basis for the rectangular reservoir development by water injection and for the calculation of expected effective time of water injection.
Key words：rectangular reservoirs； low permeability reservoirs； unsteady seepage
随着我国国民经济稳定增长，石油需求不断增加，我国已经成为仅次于美国的世界第二大石油消费国[1]。但是由于中、高渗透油藏后备石油储量不足，每年新增探明储量中，低渗透油藏比例越来越大，因此加速开发低渗透油藏，意义重大[2]。
目前，我国的老油田开采面临两大难问题：高含水和低渗透。针对于低渗透的研究，前人已经做出了很多研究，且取得了重大进展：如马尔哈辛提出低渗透油藏存在启动压力梯度，并从微观角度解释了其产生的机理[3]；Pascal 等人首次应用数值积分方法——有限差分法[4-5]，在考虑启动压力梯度条件下，求解流体渗流压力分布。
宋付权等人结合室内实验，建立低渗透油藏岩心一开一关渗流数学模型，对一维压力传播边界进行数值求解[6]；李凡华等人考虑启动压力梯度，建立了无限大和有界低渗透油藏不稳定渗流试井分析模型[7]；邓英尔等人在实验的基础上，首次提出非达西渗流连续函数模型，并建立了非线性稳态渗流的压力和产量公式[8]；刘鹏程等人结合室内实验和油田实际生产，提出压敏分段变化理论，并在此基础上给出了油气井单井产能公式和产量预测方法[9-10]；郝明强等人考虑启动压力梯度和压敏效应，通过拟压力变换，推导了平面径向流压力分布公式[11]。朱圣举采用稳态逐次替换法，给出了不同渗流方式下，低渗透油藏孔隙中弹性流体低速不稳定渗流压力的传播规律[12]。杨清立提出的两参数非线性连续模型既反映出流体在低渗介质中渗流时存在最小启动压力梯度的现象， 又可以很好地描述非线性段特征[13]。姜瑞忠基于两参数模型，采用数值模拟方法，建立了两维两相非线性渗流数值模型[14]。但是目前针对于压力传播规律的研究还很欠缺，且大多只考虑拟启动压力梯度，认为低渗透油藏渗流的启动压力梯度与油藏本身的无关，其无法真实反映地下流体的渗流特征。或是基于一维径向渗流[15]，或是研究定产量生产[16]，然而实际生产中，存在定井底流压生产情况，且对于生产中的大型线性排状注水，或是渗流物理模拟实验，流体会发生一维单向流动，因而有必要对低渗透油藏不稳定渗流压力进行动态分析。
1物理模型
为一平面带状等厚低渗油藏，地层流体微可压缩，粘度为μ，油藏平均厚度为h，宽度为w，长度为L，地层外边界压力为pe，井底流压为pwf，油藏中一口井以定产量或是定井底流压方法生产，储层中的流体以不稳定渗流形式流向井筒。
目前非线性渗流的数学模型描述方法很多[17-19]，如表1所示。
dpdx=-（a-1-bN）+（a-1-bN）2+4abN2b=
-（a-1-bN）+（a-1+bN）2+4bN2b（4）
对（4）式进行讨论，当a→∞，b→0时，（4）式可简化为dpdx=N=μqwkh，此解与达西定律对应，验证了解析解是正确的。
利用文献12中的稳态逐次替换法，可得
由式（12）可知，压力传播与时间成幂指数关系，这与中高渗油藏的一维压力传播与时间为线性关系不同。原因在于低渗透油藏本身孔喉小，在压力敏感效应下，孔喉直径缩短为原始的70%[21]。且存在启动压力梯度，尤其是储层能力不足时（压力系数太小，小于1时），使得孔隙流体压力不足以传播到井筒，启动压力梯度影响更为明显。低渗透油藏在两种机制作用下，压力传播速度变慢，传播规律发生变化。
对于实际油田开发而言，要提高压力传播速度，必须借助外来能量来补充地层能量的不足，如注水或注气，从而提高储层孔隙流体压力，减小或消除启动压力梯度的影响，进而使得油田正常开发。采用压裂改造低渗透储层，在储层中建立“流动网络”，联通储层更多的渗流通道，增大储层暴露的渗流面积，加上外部注水或注气，提前补充地层能量，增加储层压力，减小储层流体渗流阻力，使得低渗透储层启动压力梯度减小或“消失”。
1） 模型应用。取文献16的参数：低渗透油藏地层原始压力为30 MPa，孔隙度为012，渗透率为12 mD，流体黏度为0256 mPa.s，启动压力梯度为002 MPa/m，流量为10 m3/d，矩形油藏长、宽、高分别为100 m、20 m、5 m，a、b取值为0908、105。将上述数据代入式（12），并与表1中的拟压力梯度模型和达西模型作对比，结果如图2所示。
t/d
1. 拟启动压力梯度模型；2. 拟线性模型；3. 达西模型
图2显示了不同渗流模型下压力传播的范围和深度，三种模型的趋势大致相同，在井筒附近压降梯度最快，远离井筒处的压降梯度慢慢变缓。当压力传播距离相同时，非线性模型所用时间比拟启动压力梯度模型的小，比达西模型的大，这是因为在低渗透油藏中，当压力达到最小启动压力梯度时，地层中的流体就开始流动，而启动压力梯度模型中，只有当压力克服拟启动压力梯度时，流体才可以流动，故在传播相同距离时，所用时间要长。相反，由于达西模型不考虑启动压力梯度的影响，因而在传播相同距离时，用的时间最少。各模型计算结果相差很大，低渗透、特低渗透油藏由于具有明显的非线性渗流特征，采用线性模型分析问题，必然会导致较大的误差，因此建议使用非线性模型进行相关问题的分析和计算。
随着油田实际生产的进行，压力传播的动边界逐渐往外扩大，分别取x=20 m，40 m，60 m，80 m，100 m，将数据带入式（12），观察其压力随时间的变化规律，如图（3）所示。再取t=60 d，70 d，80 d，90 d，观察各时间地层中的压力分布规律，如图（4）所示。
由图3知：随着油井的采油，压力逐渐向边界扩展，当动边界扩展到20 m，40 m，60 m，80 m，100 m时，压力降落漏斗急剧增大，尤其在井筒附近表现最为突出，地层压力不断降低。图4显示：不同时间，压力波及的范围不一样，地下压力存在压力波及区和未波及区，井筒附近的压力变化最为明显，越偏离井筒，压力降落速度偏低。
2） 单因素分析。压力传播快慢受控于地层物性、温压力系统等因素，考虑实际生产需要，本文主要研究产量、渗透率、黏度等对压力传播快慢的影响。分别取图5表明：随着渗透率的增大，压力传播的越来越快（动边界往外扩散速度增大），因为渗透率增大，地层流体流动能力增强，相应的地层阻力减小，压力波更容易向外传播，进而动边界向往移动速度增大。
图6显示：随着黏度的增大，压力传播的越来越慢（动边界往外扩散速度减小），这是因为地层流体黏度越大，流动阻力就越大，需要更多的时间克服阻力流动，压力传播速度变慢，动边界往外扩散速度降低。
由图7知，对于同一时间，随着采油量的增加，压力传播的越远，即压力传播的越快。因为在相同时间内，增加采油量，就必须提高地层流体的流速，则就需要提高压力梯度，但是对于定边界压力的低渗透油藏，相同距离的压力梯度是一样的，为达到压力梯度在时间上的不一致，就必须使压力传播的更快，才能满足油井产油量增加。反过来，采油量的增大，生产压差也会在一定程度上增加（以增大生产压差提高油井产量），需要压力扩散到更大的空间范围，增加压力激动区的面积，即表现出，压力传播相同时间时，随着油井产量的提高，压力传播的越快、越远。
式（17）定压条件下，时间与压力传播距离关系式。与定产模型呈现类似的规律。式（17）表明：定井底流压条件下，矩形油藏压力开始降落，呈“漏斗状”向外扩展，只是压力在近井壁处近似为一定值，当压力传播到边界时，由于边界压力一定，这时为保持这种定井底流压的情况，必须对地层补充能量，此时油井的产量主要是两部分：一部分是边界进入地层的流体，q1，并且流量逐渐增加；另一部分是边界内部地层依靠弹性能量膨胀产生的流体q2，但是却逐渐减少。当油井产量为q1时，由不稳态渗流转变为稳态渗流。
1） 模型应用。由式（17）知：时间与压力传播距离为二次三项式，若井底流压为75 MPa时，数据相关数据代入式（28），并依此取启动压力梯度为002 MPa/m，007 MPa/m，020 MPa/m和渗透率为025 mD，050 mD，10 mD，20 mD得到定压生产10 d的压力传播规律，如图8所示。
由图8知：启动压力梯度和渗透率均能在一定程度上减缓压力传播速度。启动压力梯度大，地层阻力大；渗透率大，地层阻力小。两种因素相互制约，由于启动压力梯度是低渗透油藏储层本身的属性，通过外部很难改变，但是地层渗透率却是可以改造的。目前工艺上主要采用压裂、酸化进行，低渗透油藏更多采用压裂进行增产。
2） 单因素分析。同理，如212所述，本文主要研究井底流压、渗透率等对压力传播快慢的影响。分别取pwf=12 MPa，14 MPa，16 MPa，18 MPa观察压力
由图9知：图形斜率逐渐变小，压力传播速度减小，直到压力波及到边界。主要是因为传播距离越远，耗散的能量越大，若得不到外界能量的及时补给，则地层流体无法克服地层阻力，从而使得油井产量下降，这也是诸多低渗透油藏采用注水开发，补给地层能量的原因。当传播距离不大时，井底流压的影响较小，随着距离的增大，井底流压的影响增大。
减小井底流压，放大生产压差，可以有效提高油井产量，但是并非井底流压越小越好，而是油井以最合理的井底流压生产，可实现油井高效、稳定开发。（14）式解出x（t），并代入（17）式，求解得合理井底压力为
pwf=pe-（a2-a）2b[（bfa-1）+
（bfa-1）2+8b2a2μBfkφ0ct（1-a）]（22）
f=（1-a）2[a+ab-（b-1）a2] （23）
将文献17数据代入式（22）得合理井底压力为1031 MPa，对应的最大产油量326 m3/d。
3实例分析
我国部分地区由于长期受到地质活动的影响，导致这些地区出现了很多的复杂断块油藏，苏北的台兴油田是一个典型的狭长型低渗透复杂断块油田[22-23]。该油田由于受到多级断层相互作用，使得台兴油田发育Ⅲ-Ⅴ级断层11条，断层将整个台兴油田分为11个含油断块。每个含油断块都有独立的温度、压力系统，每个小油藏形状近似矩形，宽度较小，长度较长，符合本文模型的应用条件。下面以文献23中的区块为例，进行实例分析。
目前数值模型的理论是建立在经典达西渗流基础上的，而Eclipse2010中的E300模块是针对低渗透油藏，考虑了启动压力梯度，因此将本文的定产模型计算的某时刻的井底流压（定产解）与数值模拟结果（数值解）对比，如表2所示。由表2可知，相对误差基本控制在8%内，说明定流压模型是可靠的。
表2定产模型实例计算对比表
时间
/d定产解
/（m3·d-1）数值解
/（m3·d-1）相对误差
/% 1017492161717552 2017202158837668 3016951156317787 4016729154127873 5016532152157966 6016355150438022 7016194148848089 8016048147388163 9015913146098195
由于定流压模型中，设定井底流压为常数，因此将式（17）带入式（14），求得不同时刻的产量（定压解），并与数值模拟（数值解）对比，如表3所示。由表3可知，相对误差控制在77%内，则定流压模型是可靠的。
表3定流压模型实例计算对比表
时间
/d定压解
/（m3·d-1）数值解
/（m3·d-1）相对误差
/% 10271225097485 20285527134974 30327930726313 40313933807678 50365938966477 60423845216678 70560159295856 80691772464756 4结论
1） 定产模型中，时间与压力传播距离为二次三项式关系，且在压力传播速度上，两参数连续模型比达西模型慢，比拟启动压力梯度模型要快，与流体黏度呈负相关，与产量、渗透率呈正相关；
2） 定压模型中，时间与压力传播距离亦为二次三项式关系，但压力传播速度与渗透率呈正相关，与井底流压、启动压力梯度呈负相关。
3） 实例计算表面，建立的定产模型、定压模型是可靠的。
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时标上脉冲动态系统的h-稳定 篇4
时标上的脉冲动态系统能将连续情况和离散情况很好地统一起来,它在生物、物理、控制等领域有着越来越广泛的应用。因此,具有重要的理论意义和应用价值。近年来,已经得到较深入的研究。h-稳定性是近年来人们关注的稳定性理论之一[1,2],它是一致Lipschitz稳定性和指数稳定的自然发展。但是,对于时标上脉冲动态系统h-稳定性的结果还不多见。本文的结果在一定程度上是以往结果的推广。
1预备知识
考虑时标上脉冲动态系统
式(1)中T是实数集R上具有有序拓扑结构的非空闭子集,有最小元t0≥0,无最大元,xΔ(t)表示在t处的Δ导数,并有以下假设:
(1) 0≤t0<t1<t2<…<tk<…<+∞为脉冲时刻,tk∈T,sup T=∞;
(2) f∈Crd[T×Rn,Rn],且存在常数L>0,使得
|f(t,x)-f(t,y)|≤L|x-y|,t∈T;
(3) Ik∈C[Rn,Rn],k∈N,且
此外,我们总假设对任意的时标T,系统(Ⅰ)的解存在唯一。
下面给出时标上一些基本知识,具体见文献[3]。
定义1 任取t∈T,定义前跳算子σ:T→T,后跳算子ρ:T→T和步差函数μ:T→[t0,∞)分别为σ(t)=inf{s∈T:s>t},ρ(t)=sup{s∈T:s<t},μ(t)=σ(t)-t。若σ(t)>t,则称t是右发散的;若σ(t)=t,则称t是右稠密的;若ρ(t)<t,则称t是左发散的;若ρ(t)=t,则称t是左稠密的。
定义2 称函数f(t):T→R是右稠密连续的,若它在T中一切右稠密点上连续,且在T的左稠密点上左极限存在有限。一切右稠密连续函数的集合记作Crd=Crd(T,R)。
定义3 称函数p:T→R为回归的,若1+μ(t)×p(t)≠0,其中μ(t)=σ(t)-t。回归函数的集合用R来表示。特别地,当1+μ(t)p(t)>0时,称函数p为正回归的,正回归函数的集合用R+来表示。
定义4 称系统(I)是h-系统,若存在常数c≥1,δ>0及正的函数h:T→R+,使得当t≥t0,‖x0‖<δ时,有‖x(t,t0,x0)‖≤c‖x0‖h(t)×h(t0)-1,其中
引理1[4] 对任意的p∈R,系统xΔ=px,t≥s,
t∈T;x(s)=1,s∈T有唯一解
引理2[5] 若τ∈T,u,b∈Crd,u0∈R,且对任意的t≥τ,有b(t)≥0,则由u(t)≤u0+∫
引理3[6] 考虑时标上纯量比较系统
(II)
设
(i)V∈Crd[T×Rn,R+],VΔ+(t,x)≤g(t,V(t,x)), t∈(tk,tk+1],V(t,x)关于x满足局部Lipschitz条件,且对任意t∈T右稠密连续,其中g∈Crd[T×R+,R],g(t,u)μ(t)+u对任意t∈T关于u单调非减。
(ii)存在ψk∈C[R+,R],ψk(r)关于r单调非减,且满足V(tk,x(tk)+Ik(x))≤ψk(V(t,x)),k=1,2,…。
(iii)系统(II)在t≥t0,t∈T存在最大解r(t)=t(t,t0,u0)。
则对系统(I)的任意解x(t,t0,x0),当V(t0,x0)≤u0时,有V(t,x(t))≤r(t),t≥t0,t∈T。
2主要结果
定理1 设存在V(t,x)∈Crd[T×Rn,R+]和正的有界函数h:T→R+满足下列条件:
(i) 存在R+上的严格增函数b,b(0)=0,和正常数N,γ使得N‖x‖γ≤V(t,x)≤b(‖x‖),t≥t0,t∈T;
(ii) VΔ+(t,x)≤hΔ(t)h(t)-1V(t,x),t∈(tk,tk+1],k∈N;
(iii)V(x+Ik(x))≤(1+dk)V(x),其中
则系统(I)是h-稳定的。
证明 设x(t)=x(t,t0,x0)是系统(I)过初值(t0,x0)的任意解,令m(t)=V(t,x(t)),易证mΔ+(t)=VΔ+(t,x(t)),t∈(tk,tk+1],t∈T。由(ii)两端从t
t∈(t0,t1]时,
t∈(t1,t2]时,
t∈(t2,t3]时,
依次类推,可得t∈(tk,tk+1]时,
则有
又
故m(t)≤Mm(t0)h(t)h(t0)-1。
由条件(i)得
对∀ε>0,
取
则当‖x0‖≤δ时,有
下面用比较方法来讨论系统(I)的h-稳定性。
定理2 设引理3中的条件(i)(ii)(iii)都满足,并且还满足
(iv) a(‖x‖)≤V(t,x),其中
a∈K={a∈C(T×R,R+),a严格增且a(0)=0}。
(v) a-1(α‖x‖h(t)h-1(t0))≤
q(α)‖x‖h(t)h-1(t0),其中q(α)≥1,α≥1,q∈K。
则由系统(II)零解是h-稳定的可得系统(I)零解是h-稳定的。
证明 由系统(II)零解是h-稳定的,则存在正的有界函数h:T→R+及常数c≥1,δ>0,使得当u0≤δ,t≥t0时有|r(t,t0,u0)|≤c|u0|h(t)h-1(t0)。取V(t0,x0)=u0,令x(t)=x(t,t0,x0)是系统(I)的任意解。则由引理3知V(t,x(t))≤r(t,t0,u0)。
由(iv)得
‖x(t,t0,x0)‖≤a-1(V(t,x(t)))≤a-1(r(t,t0,u0))≤a-1(c|u0|h(t)h-1(t0))=a-1(c|V(t0,x0)|h(t)h-1(t0))。
由(i)及V(t,0)=0知,存在L>0使得|V(t,x)|≤L‖x‖,|V(t0,x0)|≤L‖x0‖且cL≥1,从而
‖x(t,t0,x0)‖≤a-1(cL‖x0‖h(t)h-1(t0))≤q(cL)‖x0‖h(t)h-1(t0)。
由(v)有q(cL)≥1,令C=q(cL)得‖x(t,t0,x0)‖≤CL‖x0‖h(t)h-1(t0),即系统(I)零解是h-稳定的。
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动态稳定 篇5
为及时准确研究生安全稳定隐患存在情况，掌握我院研究生的思想动态，了解同学普遍关注和关心的问题，我院做到切实掌握学生的思想变化情况。在对排查结果、调研结果进行总结分析后形成工作报告汇报如下：
一、安全稳定隐患排查分析情况 1.涉及师生切身利益方面存在的隐患：
1）一些同学反映食堂菜价标注不明确、部分菜价偏高、饮食卫生方面存在食物不卫生、餐具清洁不干净等须待改善的问题。
2）学校住宿方面：部分宿舍一楼没有防护措施，尤其是女生，存在安全隐患。宿舍朝阴的同学没有可以晒衣服被子的地方。
3）研究生工资下发不够及时、分配不太均衡、课题经费报销困难等问题 对策举措：
1）通过学院维权部门向学校相关部门反馈问题，并敦促其及时并妥善解决：将菜价标注明确、做好卫生清洁工作。
2）通过学院维权部门向容大后勤集团反馈问题，并敦促其及时并妥善解决问题。
3）稳定研究生群体的情绪，耐心指导报销流程，并及时尽快审核处理相应资金下发、报销等工作。
2.涉及校园安全管理及周边治安环境存在的隐患：
1）有同学反映学校对陌生人的排查不够严密，经常有陌生人进入学校，晚上还有人进入寝室行窃，允许外卖和非校园内人员的进入，存在一定的安全隐患
2）宿舍楼的自行车库未安装摄像头，自行车有丢失现象，校园内多处未安装路灯，晚上不太安全
3）校园内车流量大，人流也密集，易发生交通事故。对策举措： 1）敦促学校有关部门加强对陌生人的排查，晚上加强巡逻保障师生的财产安全
2）向学校相关部门反映情况，加强治安巡逻。要求研究生对自行车上锁，进行自身可行的保护工作
3）通过班支、短信提醒等途径，提醒学生群体出行注意安全，在校内行走时要注意来往车辆与行人。向学校相关部门反馈存在的问题，寻求相关部门的协作。
3.可能引发师生伤害事故的安全稳定隐患：
1）学业、事业、爱情三重巨大压力下研究生的心理健康问题
2）实验室的安全问题：仪器安全、有毒药品的使用安全等需要进一步加强 对策举措：
1）定期邀请心理咨询师对问题同学进行开导疏导，密切关注他们的思想心理动态，多给这类同学一些关爱，缓解他们的压力，开展相应的舒压活动。鼓励大家多途径进行自我开导
2）联系实验室负责老师，开展实验室安全教育讲座，提醒师生时刻注意实验室安全。组织学院相关人员，定期开展安全隐患排查工作。谨防由于操作不规范、安全意识不足可能造成的重大安全事故。
4.学生参与网络贷款或出租个人寝室的情况：
经过周密的排查工作，目前，我院研究生不存在参与网络贷款、出租个人寝室的情况。
对策举措：
在后期的工作中，我院仍旧会时时强调此项工作的重要性，并定期组织相关人员进行排查，密切关注，绝对杜绝此类现象的发生。
5.新疆、西藏等少数民族学生以及延长学制、心理困难等特殊学生群体在教育管理服务方面存在的隐患： 1）本院有3名少数民族研究生，由于文化差异，可能存在交流沟通的摩擦、口角。
2）本院研究生群体没有延长学制、心理困难等情况，也未有和导师关系不和谐的情况，部分同学可能在有些学术问题上和老师有分歧，但是同学们反映并不影响师生之间的关系，在于学业困难方面，部分同学存在不同程度的家庭经济困难问题。
对应举措：
1）加强不同民族学生之间的交流，举办一些的活动，增进彼此的了解。2）家庭经济困难的学生可通过个人提出申请的方式申请各类助学金；部分困难生学业成绩优秀获得年度奖学金的，还可申报国家励志奖学金等；学校、学院提供多个助学岗位，相关经济困难的学生可通过勤工俭学的方式获得勤工工资；学期伊始，每班已设立资助委员，建立了全院资助委员微信群，及时将学院的工作落实开展，并且密切关注家庭经济困难生所会发生的特殊问题，及时汇报并做好相应举措。
6.与境外非政府组织交流中存在的渗透隐患： 学术信息交流时，可能存在信息的泄露 对策举措：
加强个人素质教育，加强对研究生的教育。培植社会主义核心价值观提高大学生对境外非政府组织的甄别与意识入侵
7.其他有可能影响校园安全稳定的因素：
1）学生课余时间追逐，打闹，没有掌握分寸和方式方法
2）学生取暖、用电、饮食不当而造成火灾、触电、中毒等事故。对策举措：
学院、学校组织力量对学校周边地质 实验室 校舍情况进行排查。每逢开学、放假前要有针对性地对学生集中开展安全教育，强化学生安全。
二、研究生思想动态研判情况 1．关注热点、焦点、难点问题
生活中，学生们关注的重点为餐饮问题，为民以食为天，我院学生希望学校餐厅提供安全、营养的饭菜保证学生们的身体健康。并且从暑期的G20峰会、“互联网+农业”、“一带一路”金融生态体系等热点出发探究城市经济增长和社会发展、环境保护相协调的科学模式。再者在国际与国内社会的热点问题上，大部分同学都时刻保持着关注，有八成以上的同学表示观看了天宫二号上天的直播，还有两成左右的大学生观看了重播。无论是自然灾害还是国外局势变革亦或是经济文化发展的情况，同学们都通过报刊与网络等途径进行了解。
目前大部分学生都很关心国家大事以及关注社会焦点问题。如最近很多的女大学生失踪案件，极度引起了社会不满，学生都因此提高自身警惕性。同时学生也都能关注时事，如最近杭州G20峰会的召开、天通一号01星、天宫二号的成功发射，学生们对国家的发展充满信心，抱有强烈的爱国情怀，能够用和平的心态和发展的眼光看待形势的变化和发展。
对于刚入校的学生，亦较为关心实验室、教室相关情况，以及各食堂、西点铺、超市等生活区域的情况。此外，新生也尤其关注关于奖学金、学费、助学贷款等方面的问题。
2．存在的群体性诉求：
老生目前存在的问题主要在于对实验进程的摸索存在很大困难。另外，寝室的网络不能作为内网使用给同学们的生活带来了很大的不便。
3．研究生在人生观、世界观、价值观方面较为显著的特点与倾向性问题： 研究生在人生观、价值观、世界观三方面的状态整体上是积极健康的，学生的整体思想观念积极、学习态度端正、学习计划明确，且学院内氛围十分融洽。对众多社会问题的认识较为理性、对国家的发展充满信心，抱有强烈的爱国情怀。以饱满的热情和崭新的姿态投入到新学期的学习和生活中。
新生也存在部分问题，调查显示，部分学生是为了逃避工作压力而选择读研究生，导致学生兴趣度低，极少数同学仍然处于对自身定位模糊状态。在今后的教育中，我院也会更加关注此类问题，并且逐步解决，通过耐心细致的思想政治工作来引导学生，培养学生成才。
4．研究生对学校发展提出的意见和建议： 密切关注学生需求、针对学生的特点进行培养，重视学生工作，体察学生的生活与学习，营造良好的校园学习生活环境。学校应团结全校师生的力量。希望学校能够全面健康发展。
动态稳定 篇6
资料与方法
一般资料：不稳定性心绞痛40例中，男26例，女14例；年龄44～75岁，平均61岁；全部患者均符合1979年世界心脏病学会和协会及世界卫生组织制订的冠心病心绞痛的诊断标准。心绞痛类型包括：初发劳力型心绞痛12例，恶化劳力型心绞痛18例，自发型心绞痛8例，变异型心绞痛2例；同时合并高血压病10例，糖尿病4例。作为对照组的30例急性心肌梗死患者，其性别、年龄与不稳定性心绞痛组相似，梗死位于前（间）壁13例，下（后）壁+下壁3例，无Q波2例。
仪器及方法：采用美国产Rozinn磁带式动态心电图记录分析系统，选择MV1、MV5、MavF三导联监测记录，时间24小时。分析心电图，主要内容：心律失常（室性、室上性、停博或阻滞），ST段改变（压低或抬高）及与症状的关系，心率变异（正常窦性R-R间期的总体标准差SDNN；相邻R-R间期差值>50ms的百分比PNN50；正常连续窦性R-R间期差值的均方根r MSSD）。检查时间为住院后24～72小时。
结 果
不稳定性心绞痛与对照组心律失常检出情况，见表1。不稳定性心绞痛与对照组ST段改变检出情况，见表2。
不稳定性心绞痛与对照组心率变异异常情况：不稳定性心绞痛组有16例[LL]（40%），SDNN<10ms，其中2例<50ms；急性心肌梗死组有19例（63%），SDNN<100ms，其中4例<50ms；另外，在急性心肌梗死组还同时伴有其他心率变异值异常：4例PNN50<0.75%，2例rMSSD<15ms。
讨 论
不稳定性心绞痛继发于冠脉阻塞的急性加重，后者是由于粥样瘤表面的纤维斑块破裂，结果出现血小板粘附引起的。造影证实，1/3以上的不稳定性心绞痛病人，其缺血区的血管内有导致部分闭塞的血栓，由于造影时可能难于辨认血栓，报道的发生率可能偏低。
与稳定性心绞痛相比，不稳定性心绞痛的疼痛更强，持续时间更长，较低的活动量就可诱发，休息时也可自发出现(卧位心绞痛)，性质呈进行性(恶化型)。这些改变可任意组合。
大约30%的不稳定性心绞痛病人在发作后3个月内可能发生心肌梗死，猝死少见。胸痛时心电图的明显变化是发生心肌梗死和猝死的重要标志。
不稳定性心绞痛是一内科急症，应在CCU得到救治，肝素和阿司匹林均可降低随后心肌梗死的发生率。为减少冠脉内凝血，应立即口服阿司匹林325mg并静注肝素，如果阿司匹林不能耐受或禁忌，可用噻氯匹定250mg每日2次，或氯吡格雷75mg/日代替。应用噻氯匹定时需定期监测WBC，因有引起中性粒细胞减少的危险。
不稳定性心绞痛的心律失常：不稳定性心绞痛心律失常发生率较高；室上性76%，室性54%，停搏或传导阻滞8%，全部心律失常的发生率超过90%，与急性心肌梗死结果相似。其中发生恶性心律失常，多同时伴有缺血性ST改变，说明心律失常的基础是心肌缺血、电不稳定所造成。有文献报道：静滴硝酸甘油治疗急性心肌梗死，可明显降低恶性心律失常的发生率。以上结果提示，对不稳定性心绞痛心律失常的治疗，除合理使用抗心律失常药外，尽快改善心肌血液供应，防止心电的不稳定，是解决问题的根本。
不稳定性心绞痛的ST段改变：不稳定性心绞痛ST段改变检出率较高（73%），其中70%为缺血性ST压低，多与活动（早晨起床、刷牙、大濉理、骑自行车、情绪改变）有关，伴心率加快。在ST压低者，78%有心绞痛发作，12%为无症状性心肌缺血，2例心绞痛发作伴ST-过性抬高者，确定为变异型心绞痛。根据动态心电图ST段压低或抬高及与活动、心率快慢关系，分别选用β受体阻滞剂、不同类型钙离子拮抗剂，均满意控制了心绞痛发作。有23%患者未记录到ST改变，为入院后症状很快控制或检查时间较晚者，说明不稳定性心绞痛患者行动态心电图检查应掌握好时机，否则易出现阴性结果。另有2例症状较典型的不稳定性心绞痛患者，动态心电图未发现ST段改变，但常规心电图检查示心肌缺血，说明动态心电图亦有一定局限性（如监护导联少等），应与常规心电图互相补充。
动态稳定 篇7
云广特高压直流输电系统在规划设计阶段就确定送端孤岛方式将作为正常运行方式之一。云广直流孤岛运行一方面可以从根本上避免交、直流相互影响,化解联网运行时大功率双极闭锁潮流转移导致的主网暂态稳定问题,降低系统稳定破坏的风险,提高系统安全稳定水平[1];另一方面,孤岛运行可以增加云南交流出口极限700 MW,提高云南水电外送能力,是落实国家清洁能源政策的重要措施。但是由于小湾、金安桥电厂远离送端楚雄换流站,云广直流送端孤岛系统十分薄弱,稳定性较差,有效短路比低,承受大扰动能力较差。
国内还没有直流系统送端孤岛运行的实际应用经验。直流孤岛运行控制涉及的问题十分复杂,电压问题[2]、频率问题[3-4]、稳定问题[5-6]都和大电网存在很大区别,尽管前期研究取得了很大进展,但直流孤岛调试中发现的许多问题尚待进一步的深入分析和解决。动态稳定问题作为大电网中的一个常见问题,在云广直流孤岛中也存在。文献[6]对此进行了研究,发现云广直流孤岛中存在小湾机组对金安桥机组的振荡模式,并建议投入电力系统稳定器(PSS)改善系统动态稳定性。但是,仿真和现场试验中都发现[7],直流闭锁等功率扰动中,PSS会出现反调,对过电压控制产生不利影响。因此,现有的PSS并不完全适用于直流孤岛系统动态稳定性的改善,需要进行改进。
本文对云广直流孤岛系统的动态稳定性进行研究,分析现有PSS存在的问题并从原理上进行分析,提出采用广域信号的PSS(简称广域PSS)的改进方案,提高动态稳定性的同时避免对过电压控制的不利影响,并通过仿真验证了广域PSS有效性。
1 云广直流孤岛运行的动态稳定性
云广直流孤岛系统接线图如图1所示。根据对孤岛系统的动态稳定分析[6],发现系统中存在小湾机组相对于金安桥机组的低频振荡模式,其频率约为1Hz。如果机组都不安装PSS,该振荡模式的阻尼比在2%左右,存在低频振荡风险。在小湾和金安桥机组均投入PSS的情况下,其阻尼比提高至10%。PSS对提高孤岛系统动态稳定水平具有较好的作用,因此建议孤岛运行方式下正常投入小湾和金安桥机组的PSS。小湾电厂和金安桥电厂都采用的是PSS2B双输入型PSS(见附录A图A1)。
在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,云广直流孤岛运行,采用9 机5 线方式,小湾开机5×600 MW,金安桥电厂开机4×500 MW。仿真故障为小和线小湾侧三相短路,0.1s跳开。PSS退出和PSS投入的情况下,小楚甲线和金楚甲线的有功功率波动分别如图2 和图3 所示。从结果可以看到,PSS退出时,小湾电厂出力和金安桥电厂出力存在明显的频率为1 Hz左右的相对振荡,衰减较慢,PSS投入后阻尼改善效果明显。
2 PSS对孤岛系统过电压控制的不利影响
2.1 现象
过电压控制是直流孤岛运行控制的关键内容之一[2],但仿真和现场试验都发现了现有PSS对过电压控制具有不利影响。云广直流孤岛运行方式下,发生单极或双极闭锁时,由于机组输出功率下降,转速增加,发电机PSS输出在直流闭锁后的频率加速上升阶段会达到输出上限,增加发电机励磁电压,抬高机端电压和500kV网络电压,给系统的工频过电压控制带来不利影响。当频率由爬升至峰值、在调速器作用下开始下降时,PSS输出又转为下限,从而导致孤岛系统电压的大幅波动。
为了减小PSS对过电压控制的不利影响,目前采取的措施是当发电机功率降低为0.1以下时,闭锁PSS。这种措施在直流双极闭锁时能够有效发挥作用,但单极闭锁时则不能发挥作用。这种措施对不同运行方式和不同故障的适应性较差,很难整定合适的闭锁PSS的功率阈值。
在PSCAD/EMTDC中仿真直流单极闭锁,有PSS和无PSS的情况下,楚雄、小湾和金安桥500kV母线电压的变化曲线如图4所示。从图中可以看到,无PSS时,直流闭锁后很短的时间内,发电机励磁调节系统就动作降低电压,但有PSS时电压持续偏高,闭锁后1s,有PSS时楚雄站电压为630kV,比无PSS时的570kV高60kV。故障中机组PSS的输出(标幺值)如图5所示,闭锁后很长一段时间内,由于机组出力下降和转速升高,PSS的输出都达到上限,抬高了电压。
2.2 原因分析
电力系统发生机电振荡时,总是不同机群之间的振荡[8-9],因此,机群之间的转速差(频率差)才是机电振荡的本质表现,转速相对同步速的偏差并非准确反映机电振荡的特征量。现有PSS采用本地局部信号(转速、功率)作为输入,实际上的输入量是转速相对同步速的偏差,而该输入量并不是机电振荡的本质特征。传统的以本地状态量进行反馈控制的PSS,由于这些信号不能很好地反映区域间的振荡模式,存在不能很好抑制区间振荡模式的问题。更严重的是,在直流孤岛系统中,PSS存在反调现象,导致上述过电压控制问题。直流闭锁后转速升高,属于频率稳定问题,并非机电振荡问题,但此时PSS仍然动作,造成对电压控制的不利影响,其根本原因是由于现有PSS采用本地信号,存在原理上的缺陷。这个问题在大电网中并不突出,其原因是大电网频率偏差很小,PSS反调主要发生在发电机甩负荷过程中,一般通过在PSS中串联出口开关辅助节点加以解决。但直流孤岛系统中,直流闭锁、发电机跳机都会导致很大的频率偏差,使得PSS产生很大的输出,对过电压控制产生不利影响。
3 广域PSS的应用
3.1 效果分析
采用广域信号的PSS[10-15]可以从原理上解决上述问题,在保证系统动态稳定性的同时,避免对过电压控制的不利影响。
广域PSS的输入量采用机群之间的转速差[11-15]。机群之间的转速差是机电振荡的本质特征,只反映机电振荡问题,功率扰动(直流闭锁、发电机跳机)后的频率问题不会导致转速差,也就不会导致广域PSS的错误动作。而且,对于云广直流送端孤岛系统,机电振荡模式单一,主要是小湾机组和金安桥机组之间的相对振荡,因此,输入信号的选取也非常明确,就是选取小湾机组和金安桥机组的转速差,这个信号是小湾—金安桥相对振荡模式的本质特征。实际应用时,广域PSS的具体信号输入为:小湾机组的是机组转速(标幺值)减去金安桥500kV母线频率(标幺值);金安桥机组的是机组转速(标幺值)减去小湾500kV母线频率。
广域PSS的结构和传统PSS基本相同,主要包括隔直环节和超前滞后环节。本文采用图6所示的最基本的结构[8],输入ω 为本地机组转速,fremote为相对振荡的远端电厂高压母线频率,参数KSTAB=10.0,TW=1.4s,T1=0.154s,T2=0.033s,uPSS为附加信号。对于1 Hz的振荡频率,补偿角度为39°。本文只是初步研究广域PSS的效果,因此暂未对广域PSS的结构和参数进行优化设计[11],也未考虑广域信号传输延时的影响[14-15]。后续工作将对这些因素进行详细研究。
首先,分析广域PSS改善动态稳定的效果。同样仿真前述的小和线故障,采用广域PSS时小楚甲线和金楚甲线的有功功率波动如图7所示,同时绘出了无PSS时的功率波动。从图7可以看到,广域PSS改善动态稳定性的效果显著。
下面仿真直流单极闭锁故障,故障后母线电压的变化如图8所示。广域PSS没有对过电压控制产生不利影响,电压明显低于现有PSS的情况。闭锁后1s楚雄站电压为570kV,和无PSS的情况基本相同。广域PSS的输出如图9所示,输出的值很小,未出现持续达到限幅的情况,没有对系统的过电压控制产生不利影响。
广域PSS能够有效解决现有PSS的反调问题,但直流闭锁后电压仍然偏高,还需要进一步采取措施降低过电压。云广直流孤岛系统有效短路比低,过电压控制的难度很大,只有综合应用各种措施,才能达到满意的效果。
3.2 实施可行性分析
云广直流孤岛系统给广域PSS的应用提供了良好的条件。孤岛系统中,振荡模式简单,就是小湾机组和金安桥机组两个机群之间的相对振荡。广域反馈信号采用相对振荡电厂的高压母线频率是一个可行的选择。该信号是小湾—金安桥相对振荡模式的本质特征,孤岛系统功率扰动不会导致PSS的错误动作,这类广域PSS的有效性已在文献[11]和[15]中得到了验证,而且本文也通过仿真初步验证了其在云广直流孤岛系统中的控制效果。此外,南方电网已有利用频差进行广域阻尼控制的经验[16],掌握了基于频差的广域PSS的技术基础,为实施打下了基础。
孤岛系统中振荡模式单一也为广域PSS的设计提供了便利,只需要针对小湾—金安桥相对振荡模式进行PSS整定即可。广域PSS的基本结构和传统PSS相同,包含隔直、相位补偿和放大倍数3个环节。根据孤岛系统不同运行方式下小湾—金安桥模式的频率整定相位补偿环节,然后根据阻尼比的要求整定放大倍数。由于需要抑制的振荡模式单一而且频率变化不大,简化了整定工作。具体实现时,保留现有机组的PSS,联网方式下,切换为现有PSS,以保证对各种复杂振荡模式的适应性,孤岛方式下,切换为广域PSS。
广域通信延时补偿是广域PSS实施的一个重要问题,已经提出了一些有效的解决方法[14-15],文献[14]中的预测算法是一种可行的措施。主站接收到最新的相量测量单元(PMU)数据(本文中为频率)后,采用算法预测未来N个控制周期的预测频率,并将当前值和预测值都发给控制单元,控制执行端再根据自身时间信息选择频率数据,用本地频率减去同一时标的远方频率,获得输入量。这种方法对于延时的变化具有适应能力,而且当延时过长导致控制单元未接收到最新远方频率时,可将远方频率置为额定值,相当于切换为本地PSS,不会导致大的异常。广域PSS的优化设计、参数整定、通信延时补偿等还需要进一步深入研究。
4 结语
云广直流孤岛系统中存在动态稳定问题,需要采取措施提高小湾机组相对金安桥机组的振荡模式的阻尼。但现有PSS在提高动态稳定性的同时,对孤岛系统的过电压控制产生了不利影响。其原因是由于现有PSS采用本地的频率偏差和功率偏差作为输入,并不是机电振荡的本质特征量,在功率扰动导致的频率动态中出现反调,进而影响系统的电压控制。机群转速差是机电振荡的本质特征量,以转速差作为输入的广域PSS可以从原理上解决现有PSS存在的不足。本文对其效果进行了分析,广域PSS在改善动态稳定性的同时,避免了对过电压控制的不利影响。同时分析了广域PSS的实施可行性,云广直流孤岛系统具有应用广域PSS的良好条件。本文提出了广域PSS应用于云广直流孤岛系统的技术思路并进行了仿真验证,进一步的研究工作包括广域PSS的优化设计、参数整定、通信延时补偿等。
动态稳定 篇8
关键词：高跟鞋,前掌,受力面积,动态稳定性
引言
高跟鞋是重要的鞋类品种之一,在鞋类市场上所占比例较大,深受女性消费者的欢迎,在日常生活中穿高跟鞋的女士也随处可见。随着人们生活水平的提高,高跟鞋逐渐成为多数女性的首选,有一项针对700多位女士的调查,其中百分之七十的女性喜欢穿着6到7厘米跟高的高跟鞋。据推算,世界上有约25%的人受着不同程度的脚部疾病的困扰,而这些脚疾除了先天畸形外,许多是后天造成,其中大部分原因是穿着不合适的鞋子造成的[1]。随着近年来传感技术压力测量仪的快速发展和相关技术的提升与完善,深入研究足底压力分布已成为可能[3]。中外学者对高跟鞋引发的压力分布改变也有了广泛的研究,使得高跟鞋对人体运动以及足底压力分布的影响越来越清晰明了。运动医学专家认为,常穿高跟鞋,对女性足部健康来说不利,通常高跟鞋开口较小,因而穿着的高跟鞋会比脚要小一些,行走时为了不让鞋子脱落,女性通常利用脚的前后两端卡住鞋子,产生足部挤压现象[4]。高跟鞋前后普遍设计成尖形,容易造成脚趾受压,因而产生拇指外翻或小趾变形的现象。除此之外高跟鞋通常导致的问题还包括:扭伤,腰部酸痛等[2]。曾有针对长期穿着高跟鞋的一百名女性的调查,发现有不适情况的高达93名 ,不适症状最多为腰痛(约占42%),足部是不适最多的部位(约占57%)。因此本文主要研究女性穿着不同跟高的鞋子行走时前掌压强和受力面积的变化,再根据前掌受力面积和压强的变化客观地评估高跟鞋前掌处的稳定性。这项研究对高跟鞋稳定性的提升有着重要意义,可以通过指导鞋楦前掌凸度的改善,提高高跟鞋的稳定性,有效减小女性穿着高跟鞋时崴脚、扭伤的可能。
1 对象与研究方法
1.1 研究对象
志愿者为10名足部健康,体形正常,脚型大小为230 mm的女性。参与测试前24 h内没有进行剧烈运动,并已知实验流程,自愿参与实验。
1.2 测量项目
本实验,根据实验条件,对所需观测变量做了以下定义:
高跟鞋跟高:鞋跟后跟最凸点到水平面的垂直距离。
足前掌:人足楔骨以前区域为足前掌。
高跟鞋前掌:高跟鞋腰窝以下的拐点以前区域为高跟鞋前掌。
前掌动态稳定性:人穿着高跟鞋行走时,由于前掌与地面接触面积的不同而导致的前掌处的稳定性不同。
1.3 研究方法
1.3.1 实验仪器及材料
实验中采用的平底鞋,鞋底厚度为2 cm,高跟鞋均为同款式的浅口单鞋,材质为普通牛皮,鞋跟的高度依次为4 cm,5.5 cm,8 cm,鞋跟为锥形跟,接触地面面积为1.2 cm2,如图1。
1.3.2 实验仪器
本实验采用德国novel公司生产的内置式鞋垫压力测试系统,即Pedar-X压力鞋垫系统,此套足底压力鞋垫测试系统样频率最高可达400Hz,其测试鞋垫由99个矩形分布的压力传感器组成,传感器密度高,可以采用蓝牙技术实时无线输入测量数据,能够实时的记录不同状态下足底压力分布,测试结果精确可信。
1.3.3 实验流程
(1)实验前准备工作,告知自愿者实验流程及注意事项。
(2)链接和调试设备,只开启鞋垫前掌部位的传感器,并进行分区。
(3)自愿者分别穿着四种不同跟高的鞋子,自然行走状态下接受足底压力分布动态测试。
1.3.4 样本数据
本实验选取了10个样本,对每个样本四个跟高的数据进行了采集,以下是数据采集样表。
2 结果与分析
自愿者在行走的25 s内,排除前后不稳定数据。实验截取各项数据较为稳定的第5至第15 s之间的数据进行分析,并对10组样本分别进行三次测量,再对三次测量结果求平均值。经过对最大压强,最大受力面积变化趋势分析得出以下结果:
(1)最大压强[kPa],如图3。
除由受试者3所测得数据之外,前掌最大压强随着鞋跟高度的增加有明显的升高的趋势,但由平底鞋到4 cm跟高高跟鞋时,有6人出现了压力峰值降低的现象,可推测出在行走时穿着鞋跟较低的高跟鞋可使前掌所受压力峰值适当降低。而穿着较高跟高的高跟鞋,前掌所受压力迅速上升,所测得数据中(排除3号受试者),平底鞋,4 cm高跟鞋,5.5 cm高跟鞋,8 cm高跟鞋,压力峰值均值为191.23 kPa,194.20,212.06 kPa,249.51 kPa,由平底鞋到8cm跟高的高跟鞋,压力峰值平均增加了58.27 kPa,样本最大增加值达到了281.67 kPa 而其余组的压力峰值则相差不大。
(2)最大受力面积[cm2],如图4。
随着跟高增加前掌最大受力面积显示,鞋跟高度的增加前掌最大受力面积先增大再减小,其中拐点出现在4 cm处。平底鞋的平均受力面积为32.37 cm2,穿4 cm跟高高跟鞋时平均最大受力面积为35.53 cm2,穿着5.5 cm跟高高跟鞋是平均最大受力面积为33.71 cm2,而受试者在 穿着8 cm跟高高跟鞋时,平均最大受力面积为29.86 cm2。总体呈现出先增大后减小的趋势。可见在穿着4 cm跟高的高跟鞋时,受力面积最大,受力分布比较平均。而在实验中所选择的鞋,前掌形状一致,与足底压力测试鞋垫相吻合,故可排除鞋子大小的影响。
3 结论
通过实验可以看出前掌压力中心值随着鞋跟高度的增加而增加,在鞋跟较低时(低于5.5 cm),其差异并不明显,当鞋跟高度超过5.5 cm后,前掌压力中心所受的压力值开始剧烈增加。行走过程中前掌所受压强的峰值也呈现出随跟高逐渐增大的规律,不过在鞋跟为4 cm时压强的峰值反而较其它组小。行走时前掌的受力面积峰值随着鞋跟高度的增加先增大后减小,拐点出现在跟高为4 cm时,由以上可知,穿着跟高为4 cm的高跟鞋较为舒适,而超过5.5 cm跟高的高跟鞋前掌压强急剧增大,受力面积减小,严重影响着鞋子的前掌稳定性,因此,在设计鞋楦时,应当注重前掌凸度的控制,并进一步设计实验进行验证。
参考文献
[1]许亚静,丁亚媛.高跟鞋的危害及自我防护[J].家庭护士,2008,(18):30-32.
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[3]吴剑,李建设.青少年女性穿不同鞋行走时足底压力分布研究[J].体育科学,2006,(06):23-25.
动态稳定 篇9
尽管飞机在地面运行阶段比较短,但是,这个阶段往往是事故的多发阶段和影响飞机安全寿命的重要阶段。为了改善飞行安全性和形成一种高效的机场系统,研究地面整个运动过程中的飞机动力学特性十分有意义。
和充气轮胎车辆一样,因为缺少一种完善的方便的轮胎模型,飞机地面运动动力学特性分析比较困难。轮胎力学特性对飞机的运动和操纵性能具有至关重要的影响,事实表明,运动过程中的轮胎将表现出固有的轮胎特性并对飞机的操纵和运动产生影响,特别是在高速和高加速度的侧向加速度情况下,轮胎力、尤其是侧向力的动态特性将决定着飞机的地面运动状态。对飞机的轮胎侧偏动特性集中体现在侧偏力产生的滞后性[1]。由于计算机的发展,国外对此方面的研究有了较大的进展。文献[2]分析了飞机在临界侧滑角时飞机的运行状态。文献[3]通过延拓分析方法和AUTO软件,引入稳定区的概念对飞机机动的稳定性进行分析。文章将借助ADAMS/Aircraft软件建立飞机的数字化样机模型,着重研究飞机轮胎滞后对飞机地面操纵特性和方向稳定性的影响。
2 轮胎的侧偏特性
由于轮胎具有径向弹性和侧向弹性,当轮胎受到垂直力和侧向力作用时。轮胎就产生径向变形和侧向变形,这时机轮的滚转的轨迹和机轮平面就形成一个夹角α,即侧偏角。由于侧偏角的作用,形成一个绕垂直轴的力矩,力图减小侧偏角,该力矩称为回正力矩。形成回正力矩的力称为转向力,如图1所示。
飞机在地面转弯运动时,作用在轮胎的地面摩擦力有两个方面的影响:一是沿体轴反方向的摩擦力阻碍飞机运动;另一个是垂直于飞机纵向对称面的摩擦分力,该力为飞机地面运动的向心力和平衡侧风引起的侧力,现代飞机地面运动滑行转弯时,通常采用偏转前轮来完成转弯。
3 飞机地面运动模拟
着陆滑行方向稳定和控制问题从飞机主起落架第一次触地开始一直到飞机低速滑行。起初,飞机的气动力、轮胎的摩擦力对飞机的滑行性能影响很大。气动力产生的侧偏角和侧向力决定了飞机的运行轨迹,而飞机刹车的摩擦力产生一个偏航力矩改变飞机的姿态和运行速度。通过气动侧向力产生的力矩矫正飞机的方向。通过操纵前轮和控制气动面是一种非常有效的操纵方式,但是在低速运行的时候,只能通过差动刹车或者操纵前轮来控制飞机的运行方向。
飞机地面运动几何关系如图2所示。飞机的稳态转向特性与轮胎侧偏特性的关系体现在前轮轮胎的侧偏角对转向特性的影响上。因为在整个研究过程中,我们仅对飞机的航向稳定性作深入研究,通常把模型简化为平行于地面的三自由度模型。地面风速方向垂直于跑道中心线vc,通过几何关系可以得到三个摩擦角α1、α2、α3和侧滑角β。
此处,为机体的速度;为飞机的轴线与飞机速度方向之间的角度,假设忽略飞机的气动滚转、俯仰力矩,在飞机着陆之后最初时刻,飞机总的垂直载荷,俯仰和滚转力矩会逐渐减弱。
S是地面对飞机前起落架轮胎的侧向力,W是飞机的重量,ζ跑道的坡度,μR为前轮与跑道之间的滚转摩擦系数,μ是刹车主轮与跑道摩擦系数,μs为前轮侧滑。
作用在气动中心的飞机的气动侧向力和阻力:
ρ是空气密度,VR相对风速,ARef是气体参考面积,CRβ、CD是气动侧向力系数相对与气动侧滑角的导数和空气阻力系数。飞机偏航力矩,纵向力、侧向力平衡方程为:
通过求解方程(1)~(12)可以得到飞机的运动轨迹,来评价飞机的地面稳定特性。
4 前轮操纵系统
前轮操纵系统可以分成四个组:BSCU(刹车和操控单元),液压部分,机械部分和机轮。包括系统本身和控制系统。
在BSCU中,前轮操纵系统的伺服机构控制方式可以简化成一个比例环节:
ISVNW,控制电流。操纵角度和操纵速率满足如下关系。
θNW的导数是ISVNW的非线性函数。在液压单元,这个函数的非线性特性反映了因管道引起的流速损失。
5 Adams仿真与稳定性分析
5.1 飞机仿真模型
为了比较精确地模拟高速和侧向加速度情况下的飞机运动,有必要采用多自由度的飞机模型,其自由度包括:车身的纵向运动、侧向运动、横摆运动、滚转运动及轮胎的旋转运动。依据实际物理样机模型,对起落架及轮胎进行参数化建模,采用刚性机身模型,构建全机数字化物理样机,如图3所示。
应用该飞机模型进行飞机地面操纵转向仿真分析。在给定操纵指令的条件下,研究轮胎侧偏特性对飞机转向的影响。
5.2 仿真结果与分析
飞机地面滑行前轮操纵系统有两种状态:自由偏转前轮和操纵前轮。飞机在着陆滑行过程中飞机的前轮处于自由偏转过程,当飞机受到外界干扰(跑道不平或侧风影响,vy>0),飞机姿态发生变化,前轮和主轮的侧向力对飞机产生一个偏航力矩,假如力矩不平衡会导致飞机逆向旋转,造成方向不稳定。由于主起落架刹车摩擦力作用,会产生一个顺向稳定力矩,这样使飞机的运行方向趋于稳定,偏航角速度趋于稳定,如图4。飞机横向速度也会随着时间的变化趋于零,如图5、6所示。
在飞机转弯操纵的时候,因为轮胎的侧滑性能,轮胎的实际运行轨迹与期望运行轨迹有一定的偏差,即轮胎的偏差,图7可以看出飞机的转弯半径不稳定,有变大的趋势。随着飞机速度的增大,轮胎的转弯半径越大,当速度达到一定值,轮胎侧偏角就会达到临界值,这时飞机就会发生侧滑。从飞机的起落架受载情况(图8)可以看出,飞机转弯运动中外侧起落架受载变大,内侧变小,对于前起的影响不大。
6 结 论
根据以上通过软件分析得出飞机在地面滑行转弯的几个特点,同时也证明了ADAMS/Aircraft软件在飞机地面运行分析中的便捷与实用性:
(1)飞机前起和主起侧向力产生的偏航力矩不平衡决定了飞机地面滑行方向的稳定性,通过改变操纵前轮的偏角,改变力矩的平衡关系,可以控制飞机地面运动的方向。
(2)在变速转弯过程中,由于轮胎的侧偏特性,飞机的转弯半径会变大。如果飞机加速转弯,轮胎的侧滑角很容易超出临界值,产生侧向滑移,将很难控制,可通过操纵前轮纠正飞机的航向。
(3)飞机着陆滑行刹车过程中,前轮处于自由偏转状态,在受到扰动时,飞机刹车产生的摩擦力会使飞机的航向趋于稳定。
摘要：充分考虑飞机地面的受力情况和轮胎的侧偏特性,建立了飞机的平面运动模型,并通过物理方法对飞机的运行状况做了定性分析;基于ADAMS/Aircraft软件建立虚拟样机模型,并对飞机地面操纵和高速滑行时的方向稳定性进行仿真分析;研究结果表明,轮胎的侧偏特性决定了飞机的地面运动轨迹,通过操纵前轮和对称刹车可以使飞机的运行方向趋于稳定。
关键词：地面操纵,ADAMS/aircraft,轮胎,仿真
参考文献
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动态稳定 篇10
关键词：电力系统,电压稳定,Hopf分岔,静止无功补偿器,线性反馈控制
1 算例分析
1.1 无功功率对系统Hopf分岔的影响
在不采用任何措施的情况下, 以无功功率Q1为参数, 得到系统的平衡解曲线 (Q1-u曲线) , 如图1所示:
如图所示曲线的上半支出现了两个Hopf分岔点, 分别为H1和H2。进而可以得出如下结论:a.此种情况下系统的电压水平以及载荷能力均处于相对较低的水平;b.由于保证系统运行的电压允许范围有限, 而此时鞍结分岔点LP的电压过低, 已经超出了电压波动的允许范围, 由于系统运行对于安全电压的要求也不能使其运行至LP点。
1.2 SVC补偿对系统Hopf分岔的影响
在仅加装静止无功补偿器 (SVC) 的情况下, 以无功功率Q1为参数, 本文取参考电压的标幺值为1, 调节SVC的增益和时间常数。当kr=5, tr=0.05时, 系统的平衡解曲线 (Q1-u曲线) 如图2所示。
如图所示曲线的上半支出现了两个Hopf分岔点, 分别为H1和H2。进而可以得出如下结论:a.SVC提供了大量的无功补偿, 从而使得系统的无功负荷 (参见图中LP点) 和电压水平 (约为1.8) 都得到了极大的提高;b.通过SVC进行补偿使得Hopf分岔的发生得到了极大的延迟, 且两个Hopf分岔点间的距离减小了;c.SVC虽然能够极大的延迟Hopf分岔的发生, 但却无法消除Hopf分岔;d.鞍结分岔点的电压得到了极大的提升, 来到了正常运行所允许的范围内。
1.3 线性反馈控制对系统Hopf分岔的影响
设控制量u采用线性状态反馈控制, 则有u MkÁ (ÂÃÄ) , 式中ks为反馈控制增益;ÁÂÃ为参考角速度 (取0值) 。在仅采用线性反馈控制的情况下以无功功率Q1为参数, 求解系统的平衡解曲线 (Q1-u曲线) 。当ks=0.25时, 系统的平衡解曲线 (Q1-u曲线) 如图3所示。
如图所示曲线上半支仅有一个LP点。进而可以得出如下结论:a.该控制并未改变系统的平衡解流型及平衡点, 系统的LP点保持不变;b.通过适当的调节增益ks该控制可以完全消除平衡解流型上半支的Hopf分岔, 使其能够运行至极限点 (LP点) ;c.该控制本身不能提供无功功率, 所以无法使系统的载荷能力和电压水平得到提升。
1.4 综合作用对系统Hopf分岔的影响
在考虑SVC与线性反馈控制二者综合作用的情况下以无功功率Q1为参数, 当kr=5, tr=0.05, ks=0.25时, 系统的平衡解曲线 (Q1-u曲线) 如图4所示。
如图所示曲线上半支仅有一个LP点。由上述仿真结果可以得出如下结论:a.系统上半支的Hopf分岔点被完全消除, 使其可以运行至极限点 (SNB点) ;b.系统的载荷能力及电压水平较图3相比得到了较大提升;c.在允许范围内的电压稳定裕度得到了极大的提升。
2 结论
综上所述, 本文通过对SVC补偿与线性状态反馈控制进行比较得出如下结论:a.SVC补偿提升了系统的载荷能力和电压水平, 一定程度上延迟了Hopf分岔的发生, 但无法消除该分岔;b.线性状态反馈控制能够完全消除曲线上半支的Hopf分岔, 使系统运行至SNB点, 但是无法提升系统的载荷能力与电压水平;c.通过比较分析之后将二者相结合共同对系统进行作用, 既提高了系统的载荷能力和电压水平, 又消除了曲线上半支的Hopf分岔, 从而使系统的电压稳定裕度在允许范围内得到了极大的提升。
参考文献
动态稳定 篇11
以静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)为代表的动态无功补偿装置应用于电力系统时,可在系统故障后动态地提供电压支撑,确保母线电压的稳定性,提高电力系统暂态稳定水平,防止因暂态电压崩溃导致的负荷损失以及大面积恶性停电事故[1,2,3,4]。
要想充分发挥动态无功补偿装置作用,优化配置是前提。近些年来,动态无功的优化配置得到广泛的研究,并有不少研究成果。从方法上可大致分为以下2类:①基于模态分析的方法,如先导节点法[5,6]、灵敏度法[7,8]、参与因子法[9]等;②基于潮流计算的方法,如以提高功率裕度为目标的方法[10,11]。上述2类方法主要考虑潮流水平、网络结构等静态特性,对扰动后激发的动态特性考虑不足,本质上是从确保静态电压稳定的角度配置动态无功。
需要指出的是,动态无功补偿并不是解决静态电压稳定问题的最经济的手段,并联电容器组等固定补偿也能胜任。动态无功补偿装置的优势在于快速的可控性,非常适合扰动引起的暂态电压失稳等需要快速无功支撑的场合,这是固定补偿所无法实现的[12,13,14]。因此,考虑系统的动态特性,从确保暂态电压稳定的角度考虑动态无功的优化配置问题更具有现实意义。
本文提出一种基于暂态电压稳定指标的动态无功优化配置方法。首先分析了暂态电压失稳的一般机理以及动态无功装置抑制暂态电压失稳的机理,其次选取延长故障后的极限切除时间为优化目标设计了一种动态无功的优化配置方法。并通过IEEE 39母线系统的算例分析论证了所提出的方法的有效性。
1 暂态电压失稳机理
暂态电压失稳指的是在扰动后快速发生的电压失稳,其时间跨度在1 s~10 s内。引起暂态电压失稳的主要是响应时间较快的设备和控制,例如电动机负荷及高压直流(HVDC)装置等。
暂态电压失稳的机理大致可分为2类[15]:第1类是扰动后电网系统失去稳定的平衡点;第2类是扰动后的电网系统存在新的稳定平衡点,但是其稳定域太小未足以将扰动后系统牵入该平衡状态。在负荷高度集中的受端负荷中心,比较常见的是第2类暂态电压失稳场景。下面以一个单负荷无穷大系统为例说明其特点。无穷大电源通过五回输电线路以及降压变压器向工业负荷区供电,用一个大的异步电动机模拟工业负荷。为简单起见,假设电动机的机械转矩具有恒定特性,不随转速变化而变化。
假设在t=10 s时刻,一回输电线路靠近负荷侧发生三相接地短路故障、两侧开关跳开以切除故障。图1给出了故障切除时间分别为0.03 s和0.04 s的仿真结果,可以看出,若故障在0.03 s之前切除,负荷侧电压能恢复到接近0.9(标幺值),电动机运行在一个滑差稍大的稳定状态。若0.04 s以后才切除故障,负荷侧电压将无法恢复,电动机滑差持续增大直至停转,即已发生暂态电压失稳。
可通过图2来解释上述失稳的机理。由于在切除时间小于0.03 s的情况下系统能够运行在一个新的稳定点,这意味着单纯失去一回线路后,系统仍存在一个新的稳定平衡点,可以用图2中S1点所示。发生三相对地短路故障后,负荷侧电压非常低,电动机转速迅速减小。如果故障快速切除,那么电动机仍有可能被牵回到S1所示的平衡点。从图2可以看出,在系统运行至U1点之前切除故障,电磁转矩大于机械转矩,电动机将加速并最终回到S1点。相反,如果切除延时太长,电动机滑差增大到超过不稳定平衡点U1所对应的滑差水平,则由于电磁转矩已经小于机械转矩,电动机将继续减速直至最终停转,即已发生暂态电压失稳。这就是暂态稳定平衡点缺乏足够吸引能力导致暂态电压失稳的典型场景。
U1点对应的滑差s1本质上是系统发生暂态电压失稳的临界滑差,而故障发生后电动机滑差由s0增大到s1经过的时间就是故障的极限切除时间。极限切除时间可以在一定程度上反映电网的暂态电压稳定水平——极限切除时间越长,表明电网的暂态电压稳定水平越高。
上述分析实际上给出了第2类暂态电压失稳机理的典型与主要的失稳形式——即在重负荷区,若严重的电网故障不能快速切除,电动机类负荷有可能持续减速直至停转,同时消耗大量无功功率,引起负荷区的无功失衡和电压崩溃。在这种失稳机理中,除电网元件参数外,故障持续时间是决定暂态电压稳定的主要因素,因而极限切除时间可以作为定量评估暂态电压稳定性的近似指标,本文提出的动态无功优化配置方法正是基于这一指标。
2 动态无功补偿抑制暂态电压失稳的机理
动态无功补偿装置可以在系统发生扰动、无功平衡被破坏、电压下降的时候快速提供无功支撑,帮助系统恢复无功平衡和电压稳定。考虑在单机无穷大系统的负荷侧安装900 Mvar动态无功补偿装置以提高系统的电压稳定性。图3给出了t=10 s时刻发生单回线路三相永久性故障,0.05 s后两侧开关跳开切除故障的仿真结果,可以看出,在动态无功的支撑下,即使切除时间大于0.04 s,系统仍然能够保持暂态电压稳定。
动态无功抑制暂态电压失稳的机理可以用图4来说明。与初始状态相比,失去一回线路后电动机负荷的转矩—滑差曲线向下方偏移,虽然仍与负载转矩曲线有交点,然而若故障切除太晚,电动机滑差已经滑过不稳定平衡点U1对应的滑差s1,系统将继续减速无法被牵回新的平衡点S1。安装动态无功补偿后,其效果相当于在故障后提高了负荷母线的电压,电动机负荷的转矩—滑差曲线将有所提高,此时只要故障切除时刻不晚于U2所对应的滑差s2,比如在电动机运行于X点时刻切除故障,系统将沿着U1→X→Y→S1的轨迹被牵入新的稳定平衡点。可见,动态无功的作用相当于将系统发生暂态电压失稳的临界滑差从s1提高到s2,本质上是延长故障的极限切除时间,加强了系统的暂态电压稳定性。
从上述分析可知,极限切除时间可以衡量故障严重程度以及电网暂态电压稳定水平,而动态无功补偿装置在扰动后提供的电压支撑可以有效提高系统的暂态电压稳定性,直观的表现是延长了故障的极限切除时间。相同容量的动态无功,以不同的方式配置于电网,对于关键故障的极限切除时间将有不同程度的提高,其最大者可视为动态无功的最优配置。根据这一思路,本文提出一种以最大程度地延长电网各关键故障下的极限切除时间为目标的动态无功优化配置方法,具体步骤如第3节所述。
3 动态无功优化配置方法
动态无功优化配置方法主要包含以下步骤:
1)通过时域仿真寻找关键扰动和敏感母线,形成关键扰动集{C1,C2,…,CM}和敏感母线集{B1,B2,…,BN},M和N分别为关键扰动和敏感母线的数量。
2)按照扰动的影响范围、失稳速度等因素对关键扰动的严重程度排序,严重的扰动赋以更高的权值,权值记为{W1,W2,…,WM}。
3)计算未配置动态无功时各关键扰动的极限切除时间{T1_0,T2_0,…,TM_0}。
4)选取固定的动态无功容量,或集中或分散地配置于敏感母线集合内,假设有K种配置方式,计算每一种配置方式下各种关键扰动的极限切除时间,记为{T1_i,T2_i,…,TM_i| i=1,2,…,K}。
5)定义第i种配置方案对关键扰动的极限切除时间的总体提高效果Ei如下:
Ei最大者即为最优配置方式。
6)上述最优配置方式本质上是最佳的动态无功安装地点,最优的容量可按照满足电网暂态电压稳定标准的最小容量选取。
4 算例分析
本文通过IEEE 39母线系统的仿真研究进一步说明上述优化配置方法的应用细节,并验证该方法的有效性。为了研究需要,IEEE 39母线系统中各主要负荷节点均按40%恒阻抗+60%电动机的比例配置。
首先通过时域仿真,搜索系统中存在的暂态电压失稳隐患。本文选取线路三相永久性故障,0.1 s切除故障线路对全网进行稳定性扫描,发现可能引起失稳的故障以及失稳形式如附录A表A1所示。
从附表A表A1可知,IEEE 39母线系统有2个相对独立的存在暂态电压失稳隐患的区域:一个由负荷母线3,4,7,9及其邻近母线构成,其中支路1-8的故障是引发该区域电压失稳的关键故障;另一个由负荷母线15,16,21,24及其邻近母线构成,其中支路9-13的故障是引发该区电压失稳的关键故障。从失稳的情形看,2个区域内发生的暂态电压失稳都是由于扰动后的稳定域太小未足以将系统牵入新的平衡状态。接下来以STATCOM为例依次研究2个区域内动态无功的优化配置。
在由负荷母线3,4,7,9及其邻近的母线构成的区域1内,按照第4节介绍的方法,选取支路1-8的故障为关键故障,由于这些故障引起失稳情形基本相同,其权值可均设为1。敏感母线包括母线3,4,5,6,7,8,9,11,14,同时,这些母线也是安装动态无功的备选母线。为了判别最优的安装位置,选取容量为200 Mvar的STATCOM分别安装在上述备选母线上,并计算各方案中故障极限切除时间的延长值,部分计算结果如表1所示。
表1中各方案的总体效果Ei由各关键故障极限切除时间的加权和计算得到,比较Ei的数值,可以看出表1所示的7个配置地点中,在母线7和母线8安装STATCOM对关键故障的极限切除时间的总体提高效果最优,是无功配置的最优位置。
最后一步是选取最优容量。按照三相永久性故障0.1 s切除,全网保持暂态电压稳定的标准校核,需要在母线7或母线8最少安装210 Mvar容量的STATCOM。至此,区域1内动态无功的最优选址和最优容量问题均已解决。
在由负荷母线15,16,21,24及其邻近的母线构成的区域2内,情况稍有不同。首先,各关键故障引发的失稳情形有所不同,9号故障仅引起负荷母线15的电压失稳,12号和13号故障将引起该区域内负荷母线的电压失稳,而10号和11号故障的影响范围最广,将引发全网的暂态电压失稳和暂态功角失稳。根据各故障影响范围的不同,分别设定不同的权值,如表2所示。
另一方面,在优化计算的过程中,发现在区域2内分散配置STATCOM的效果比集中安装在一个母线上的效果要好,其中比较明显的是分散安装在母线15和母线16上。表2中给出了7种安装方案的效果,其中含有3个分散配置方案:
分布方案1:母线16和母线15按50%∶50%配置容量;
分布方案2:母线16和母线15按60%∶40%配置容量;
分布方案3:母线16和母线15按70%∶30%配置容量。
从表2中总体效果Ei的数值比较可以看出,分布方案2可以获得最优的控制效果。按照三相永久性故障0.1 s切除、全网保持暂态电压稳定的标准校核,需要的STATCOM容量配置是:母线16为280 Mvar,母线15为190 Mvar。
5 结语
动态无功补偿器,如SVC、STATCOM等,与传统无功补偿设备相比的优越性在于具有快速的可控性,适合于电网发生扰动后的紧急控制,避免出现暂态电压失稳或者电压崩溃事故。在研究动态无功优化配置问题的时候,应该充分考虑它的这种特点。基于这一思路,本文提出一种以最大程度提高电网各种关键扰动的极限切除时间为目标的动态无功优化配置方法,紧密结合了动态无功补偿装置在电网中实际发挥作用的最佳方式,可供工程应用参考。
通过IEEE 39母线系统的仿真研究,详细说明了优化配置方案实施的具体步骤,初步验证了这种思路的有效性。为了适应大规模电网优化计算的要求,使其更接近工程实用化,还需深入研究解决以下几个关键问题:关键扰动的判别及其严重程度排序,复杂电网的扰动临界切除时间的快速计算等。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。