动态稳定系统范文

动态稳定系统范文（精选9篇）

动态稳定系统 第1篇

近几十年来,电力系统向大电网、高电压和远距离输电发展,虽然对提高经济效益、促进环境保护起到了重要作用,但是也给电力系统的安全运行带来了新的问题,电压失稳就是其中之一[1]。电压稳定性的离线分析不仅计算量大,而且难以适应实际系统运行方式的改变,因而电压稳定性的实时监视和控制逐渐变得重要[2]。

20世纪90年代初,基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的成功研制,标志着同步相量(Synchrophasor)技术的诞生。它在电力系统中的广泛应用,促进了大电网广域测量/监视系统(Wide-Area Measurement/Monitoring System,WAMS)的形成和发展。现代电网的规模不断扩大,动态特性非常复杂,电压在线稳定性监测越来越需要从系统整体来考虑。WAMS能实现广域电网运行状态的在线同步测量,借助于高速通信网络还可将测得的相量数据进行汇总,这就为实现全局型的电压稳定性在线监测创造了条件[3]。因此,探索一种基于广域测量系统的电压稳定综合动态监测和分析的在线应用算法具有重要的意义。

1 WAMS的基本原理

WAMS的基本原理可用图1来说明。在发电厂和变电站安装相量测量单元(PMU),它对母线电压和线路电流进行三相交流采样,采用相量算法计算正负零序相量、频率和功率,对于发电厂还得到机组的内电势相量,然后由GPS接收器提供的高精度时钟信号将测量结果打上时标,继而遵循共同的接口协议(如IEEE 1344标准)将带时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送到数据中心,数据中心对各子站的相量进行同步处理和存储,并可计算系统惯性中心角度和各机组、母线的相对相角,进一步由相应的应用程序,对相量数据执行实时评估以动态监视电网的安全稳定性,或进行离线分析,为系统的优化运行提供依据,进一步与控制结合起来,提高电网的安全稳定水平和传输能力。

2 监测的内容和分析方法

2.1 电压越限监测

电压失稳的判据可为母线电压下降,平均值持续低于限定值。具体的电压数值和持续时间可以根据系统具体情况设定。根据WAMS采集的电压相量信息,实时监测系统电压的分布,当出线异常状态(稳态越限、暂态越限)时,进行报警、启动录波等功能。

具体实现时,用一组包含电压跌落的门槛值和可接受的最大持续时间的二元表来描述每个节点对暂态电压跌落可接收性的要求。

2.2 电压稳定指标监测

目前常用的静态电压稳定指标有灵敏度[4]、负荷裕度[5]、最小特征值(奇异值)[6]、L指标[7]等。但这些方法都需要不同程度的复杂计算,应用于电力系统在线监控时存在一定的困难,文献[8]指出了这些指标线性很不好,它们都不能预报系统接近崩溃点的程度。

在本电压监测系统中,支路采用如图2所示的典型Π型等值模型,支路在线电压稳定指标为:

文献[9]给出了该指标的定义。其中Pkj,Rk,Vki,θk,δk分别表示与该母线相连的其中一条输电支路k末端(根据有功流向确定支路的首段和末端)的有功、电阻、首端电压幅值、支路阻抗角、支路两端相角差。监测母线的电压稳定指标定义为:

其中:LVSIk代表与该母线相连的支路k的电压稳定指标;S代表与该母线相连的总支路个数。当VSI等于1时,意味着该母线已达到电压崩溃点(传输能力极限)。此时,负荷若进一步增加,系统即发生电压崩溃/失稳。VSI与1的距离间接反映该母线的电压稳定裕度。

3 VSI指标在WAMS中的具体实现

由VSI的表达式可以看出,支路参数Rk,θk是影响VSI精度的根本原因,其他量Pkj,Vki,δk都是实际的状态量,VSI在实际工程中的在线应用有以下几种情况。

3.1 单个母线装有PMU

在实际高压输电系统中,一个母线往往和多条支路相连,根据支路有功流向确定支路的首端和末端。在系统某一负荷水平下,该母线可能是一条支路的首端,是另一条支路的末端,那么VSI的在线计算又有以下两种方法。

3.1.1 PMU在支路末端

假如k支路j侧装有PMU,可以知道某一时刻的Pkj,Qkj,Vkj。对于图2的电力系统模型图,根据有功流向,令i为发端侧,电压相量为Vki∠δki,注入功率为Pki+jQki,j侧输出功率为Pkj+jQkj,阻抗Zk∠θk=Rk+jXk,j Bk/2为支路两端的等值导纳。通过等值阻抗靠i侧的功率为Pki'+jQki',通过等值阻抗靠j侧的功率为Pkj'+jQkj'。支路参数Rk,Xk,Bk,θk已知,可得:

当以j的相电压Vkj为参考相量,即,cosϕ2已知,对应的电压相量图如图3所示,可求得支路首端的相电压:

那么支路首端的电压幅值为

从相量图中可以求得支路两端电压的相角差:

将已知的Pkj,δk和公式(7)、(8)求得的Vki,δk代入公式(1)、(2)即可求得该母线的电压稳定指标。

3.1.2 PMU在支路首端

假如k支路i侧装有PMU,可以知道某一时刻的Pki,Qki,Vki,由式(2)可求得Pki',Qki',支路k的有功损耗:

支路末端的有功:

当以i的相电压Vki为参考相量,I1,cosϕ1已知,对应的电压相量图如图4所示,可求得:

从相量图中可以求得支路两端电压的相角差:

将已知的Vki,θk和式(10)、(12)求得的Pkj,δk代入公式(1)、(2)即可求得该母线的电压稳定指标。

3.2 支路两端母线装有PMU

在支路两端装有PMU这种情况下,不仅按照上面提到的方法求得支路两端各母线的电压稳定指标VSI,可以采用另外的方法求得该支路的电压稳定指标,具体实现该指标分以下两种情况。

3.2.1 不计支路导纳的影响

由于支路两端装有PMU,可以同时知道支路两端的Vki,V kj,Pki,P kj,Qki,Qkj,δki,δkj支路参数Rk,Xk,θk,δk可分别由式(13)~(16)在线求得:

将Vki,Pkj,Rk,θk,δk代入式(1)、(2)求得Vsi值。

3.2.2 计及支路导纳的影响

在这种情况下,至少应知道支路两端的导纳BK/2,根据公式(3)、(4)分别求得Pki',Pkj',Qki',Qkj'将公式(13)、(14)中的Pki,Pkj,Qki,Qkj分别替换为Pki',Pkj',Qki',Qkj'求得Rk,Xk,代入式(15)求得θk,由式(16)求得δk,Vki,P kj,Rk,θk,δk代入式(1)、(2)求得Vsi值。

该指标用于广域静态电压稳定在线监测与分析的流程框图如图5所示。

根据仿真和经验设置比较合理的电压预警槛值,当指标越过某一槛值时进行相应级别的电压报警,并将最弱连接支路显示出来。当改变系统负荷时,要观察全网所能计算出的LVSIk变化情况,对最弱支路在线分析引起LVSIk增大的原因,和电压稳定控制接口,采取有效的措施(改变发电机出力或进行无功补偿等)提高最弱联络支路的电压稳定水平。

4 仿真结果分析

本监测算法应用于EPRI-36系统中,以电力系统综合分析程序(WPSASP)潮流输出结果作为实测数据,采用连续稳态潮流的方法,逐渐增加系统某一母线、某一区域以及全系统的负荷使系统趋于电压崩溃,对本文的在线电压稳定指标进行验证,仿真结果表明不同的负荷增长模式下,系统趋于电压崩溃的路径不同,但LVSIk同样能很好地反映系统各支路电压稳定的变化情况,在系统临近电压崩溃点时,总有一支路的LVSIk值最大且接近于临界槛值1。因为篇幅关系,在此仅以恒功率因数(0.95)逐渐增加全网负荷直到系统临近电压崩溃为例来说明问题,几条代表支路的LVSIk指标曲线仿真结果见图6所示。

在此仿真事件中,母线BUS20的电压下降最快最低。从图6可以看出,支路24的LVSIk值始终是最高的,则该支路是系统的最弱支路。但最弱支路24却并不与母线BUS20相联,这就说明了不能简单的根据母线电压的降落大小判断系统电压的稳定水平,系统发生电压崩溃可能发生在电压变化并不明显的其他支路上。支路10、32的LVSIk曲线出现了两次转折,有功潮流发生两次转移,临近电压崩溃点其LVSIk上升特快,这说明了发生电压崩溃的突然和速度之快。

所以,系统趋于电压崩溃的过程中,本电压稳定动态检测算法求得的结果能有效地反映系统各支路电压稳定水平的变化情况。

5 结语

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。本文利用支路电压稳定指标LVSIk,结合WAMS的实际工程应用背景,提出了一种基于WAMS的电压稳定动态监测具体实现方案。该方案只对系统安装PMU的节点电压实时监测,具有计算简便快捷的优点,从而更趋于实用。

参考文献

[1]刘益青,陈超英,梁磊,等.电力系统电压稳定性的动态分析方法综述[J].电力系统及其自动化学报,2003,15(1):105-108.LIU Yi-qing,CHEN Chao-ying,LIANG Lei,et al.Review of dynamical analysis of voltage stability in power systems[J].Proceedings of the EPSA,2003,15(1):105-108.

[2]吴浩,韩祯祥.电压稳定的实时监控[J].电力自动化设备,2002,22(1):11-14.WU Hao,HAN Zhen-xiang.Real-time monitoring and control of voltage stability[J].Electric Power Automation Equipment,2002,22(1):11-14.

[3]谢小荣,李红军,童陆园,等.同步相量技术应用于电力系统暂态稳定性控制的可行性分析[J].电网技术,2004,28(1):10-14.XIE Xiao-rong,LI Hong-jun,TONG Lu-yuan,et al.Feasibility study on using synchrophasor technology for power system transient stability control[J].Power System Technology,2004,28(1):10-14.

[4]Flatabo N,FossoOD,OgnedalR.A method for calculation of margins to voltage instability applied on the norwegian system for maintaining required security level[C].//IEEE PWR.Seattle:1993,8(3):920-928.

[5]包黎昕,张步涵,段献忠,等.电压稳定裕度指标分析方法综述[J].电力系统自动化,1999,23(4):52-55.BAO Li-xin,ZHANG Bu-han,DUAN Xian-zhong,et al.A summary of the state of the art of voltage stability margin indices[J].Automation of Electric Power Systems,1999,23(4):52-55.

[6]冯治鸿,刘取,周双喜,等.多机电系统电压静态稳定性的特征结构分析法[J].清华大学学报,1991,3(4):19-27.FENG Zhi-hong,LIU Qu,ZHOU Shuang-xi,et al.An eigen-structure analysis method of the steady-state voltage stability in multimachine system[J].Journal of Tsinghua University,1991,3(4):19-27.

[7]BerrizziA,FinazziP,DosiD,et al.First and second order meth-ods for voltage collapse assessment and secunity enhancement[J].IEEE Transactions on PWRS,1998,13(2):543-551.

[8]姜勇,周双喜,朱凌志.电力系统电压稳定分析中的二阶指标[J].清华大学学报:自然科学版,2002,42(9):1165-1167.JIANG Yong,ZHOU Shuang-xi,ZHU Ling-zhi.Second-order indices for power systems steady statevoltage stability[J].Journal of Tsinghua University:Sci&Tech,2002,42(9):1165-1167.

“动态稳定才是常态” 第2篇

社会稳定、社会秩序之所以有价值，是因为人们由此获得一种安全感，但如果社会稳定以牺牲公民的自由、尊严和幸福为代价，那么这样的社会不可能有真正的稳定

进入“十二五”开局之年，社会管理受到了全社会的空前关注。“十二五”规划纲要设立专篇，提出要建立健全中国特色社会主义社会管理体系，确保社会既充满活力又和谐稳定。“社会管理创新”，也首次以重要篇幅被写入今年的《政府工作报告》，成为2011年的重要工作之一。此前中共十七大报告明确指出，要健全基层群众自治机制，扩大基层群众自治范围，实现政府行政管理与基层群众自治的有效衔接和良性互动，发挥社会组织的积极作用，增强社会自治功能。

5月23日，长期研究公民社会以及社会治理的知名学者、中央编译局当代研究所所长、北京大学中国政府创新研究中心副主任何增科教授，接受《中国新闻周刊》专访时，针对近日社会上关于公民社会的争论，颇有感慨，“市场经济这个词在很长时间内也是异端邪说。公民社会与政治国家的互动究竟是互补合作的良性关系，还是彼此敌对的关系，在很大程度上取决于政治国家如何对待公民社会”。

中国新闻周刊：据你所知，关于社会管理，目前社会上有几派观点？

何增科：目前关于社會管理有两派，一是民生派，一是秩序派。前者侧重于改善民生，提高人民的生活水平，后者强调通过维护社会秩序，给人们提供基本生存和发展的安全感，更加强调从社会秩序的角度理解社会管理。但是我认为，社会秩序是一个基础，只是一种底线要求，绝不是最高要求。

中国新闻周刊：那你认为社会管理更高的要求是什么？

何增科：社会稳定有两种方式，静态稳定和动态稳定。静态稳定是指单纯地以僵硬的方式压制矛盾，而动态的稳定，则是指让各种意见和利益诉求得到充分的表达，使矛盾在一定程度上暴露出来，这有利于更好地平衡和协调各种利益矛盾。

我们认为，动态稳定才是常态，因为对一个开放复杂的社会进行管理，更多应该采用疏导的方式，包括对网络等公共空间舆论的引导，让各种言论交锋，使极端的观点得到稀释中和，而不是简单封杀。

中国新闻周刊：在将来的社会管理中，中央更可能采取的是哪一种思路？

何增科：中央层面还没有明晰思路，但是一些地方开始出现一种架构，即由政法委书记兼任社会管理领导小组组长，把社会管理导入了维稳的思路。当然各个地方做法不一，比如北京专门成立了社会工作委员会，但这种做法也有困境，本来是要超越职权，但它还是要争具体的职权，比如把民政部门的职权抢过去了。所以我们学者很为难，担心走向另外一个极端，怕变成一个超级部门。中国最不缺的是职能部门。另外，中央层面也有人提议超越部门，设置一个领导小组之类的机构，但是现在还没有确切的消息。

中国新闻周刊：对于公民社会的争议，你怎么看？

何增科：市场经济这个词在很长时间内也是异端邪说。到底认为公民社会是人为“陷阱”，还是一个国家走向市场经济和民主法治国家过程中的必然产物，这是一个基本的理论判断。

我认为公民社会与政治国家的互动关系究竟是互补合作的良性关系，还是彼此敌对的关系，在很大程度上取决于政治国家如何对待公民社会。一味地控制限制压制，必然会产生一个反抗的对手，造成一个对抗性的公民社会。但是如果国家对公民社会采取包容的态度，允许自治自律，同时对公民参与提供一种合法的制度化的渠道，在社会管理中允许公民社会发挥合作伙伴的作用，那么换回来的是一个强大、活跃、合作型的公民社会。

中国新闻周刊：有人说，发达国家并非都是“小政府、大社会”，不少大国都是“大政府”，政府承担着社会管理的主要任务。这种说法是否准确？

何增科：西方国家的确经历了从最低限度的政府，即“守夜人”国家变成福利国家的阶段，这个阶段中确实存在政府规模扩大的问题，但是在另外一个方面，西方社会自治的空间，也有一个不断增大的过程。如果只强调一个方面，显然是片面的，因为在政府不断增强的过程中，同时也在培育一个强大的社会。

我们希望的是强政府和强社会，双强，注意这是强，而不是大的概念，这才是我们追求的目标。大而没有能力，大而很弱，并不是我们想要的。

如果政府的成长以挤压社会的成长空间为代价，则社会的反抗会使政府大而不强，形成一种脆弱的和易于裂解的政府。反之，如果政府在增强自身能力的同时，为社会的成长提供空间、资源和权利保障，社会也会更多地支持政府并与政府互相合作。

中国新闻周刊：你曾经说过社会主义的核心价值观是自由和公正，这是否也是社会管理的主要目的？

何增科：马克思主义的核心命题，就是每个人的自由和全面发展是一切人自由和全面发展的条件，自由对于人来说，就像空气一样。社会管理的目的就是为了维护和增进公民的社会权利，使全体公民生活得更加自由、幸福和有尊严。社会稳定、社会秩序之所以有价值，是因为人们由此获得一种安全感，但如果社会稳定以牺牲公民的自由、尊严和幸福为代价，那么这样的社会不可能有真正的稳定。

中国新闻周刊：如果以此为目的，社会管理的边界到底在哪里？

何增科：社会管理有其边界，就是不能侵犯挤压个人的自由私密空间，社会管理要划清“群己权界”（严复用这一词语翻译密尔的《论自由》），公权不能随便进入私权的空间。

如果政府对社会管理一味追求网络化、全覆盖、无缝隙，政府将重回全能国家的老路，政府对社会自治自律能力的不信任，必将导致社会公众对政府强控制的反感和不信任，改革开放后涌现的社会自治自律能力和创造活力都将会得而复失。

中国新闻周刊：不少人把创新社会管理与政治体制改革联系起来，你的看法呢？

电力系统动态电压稳定分析方法综述 第3篇

1 电压稳定的定义

从不同角度研究电压稳定问题时, 电压稳定的定义也不尽相同。从动态角度来看, 不同类型元件的动态特性综合作用于电力系统, 共同影响着电力系统的电压稳定[1]。在运行过程中, 系统受到某种程度的干扰, 负荷元件从系统中获得的功率也会发生变化。但是元件的动态恢复特性会迫使元件自动调节自身对外的等效电纳[2]。当元件减小其自身导纳后, 如果继续按照原电压等级运行, 那么元件吸收的功率将增大。但是由于元件中流过了更大的电流, 元件漏抗上的无功功率也将增大, 这使得系统中无功不足的情况愈加明显, 进而电压水平下降。根据P=UI可知, 若I增大U减小, 且P增大, 那么元件有功功率能够继续维持, 此时电压稳定。若I增大, U减小, P也减小, 那么元件有功功率遭到破坏, 系统失稳。

2 电力系统电压稳定分析方法的研究现状

以上关于电压稳定的定义, 是从动态角度来描述电压稳定的。这更能接近电力系统的实际运行状况。以此角度分析电压稳定, 将更加精确。电压稳定的动态分析方法有:时域仿真法、小扰动分析法、线性系统特征值分析法、能量函数法、分岔理论等。现分别对以上几种动态电压稳定分析方法进行归纳研究。

2.1 时域仿真法

时域仿真法是在大干扰作用下, 研究动态电压稳定的一种主要手段。方法的特点是, 在对系统电压综合起作用的众多系统元件当中, 抓住对电压失稳起决定性作用的动态元件, 忽略其他次要的元件特性[3]。例如, 该方法认为感应电动机负荷动态特性是在暂态电压失稳中起决定作用的动态特性, 而在长期电压失稳中, 则会着重研究OLTC, 发电机励磁限制的动态特性。并且该方法结合了准确的研究模型, 因此时域仿真法被认为是所有方法中最为准确的方法, 并用来校对其他方法。该方法的缺点是, 只能定性而不能定量的表达电压稳定状况, 而且所需的计算时间很长[4]。文献【3】提出用稳态QSS仿真法来加速仿真计算所需的时间, 但是这种方法在计算精确度方面会有所下降。另外, 该方法模型的实用性需要进一步研究。

2.2 小干扰分析法

因为电力系统运行的整体行为可以用非线性微分方程来表示, 但在数学领域当中, 对于非线性微分方程只能使用迭代法来进行求解, 计算量过大, 且反应问题繁琐而不直观。小干扰分析法在找到电力系统平衡点的情况下, 在平衡点附近将非线性的电力系统微分方程线性化, 用状态矩阵的特征根来判断系统运行点是否稳定[1]。这种方法, 是动态系统小干扰稳定性分析的严格数学方法。它可以通过矩阵来研究系统失稳情况, 并且该方法对于采用何种方法来预防电压失稳有明确的指导和借鉴作用, 但是如何能够抓住重点负荷特性来建立适当的研究模型, 是必须进一步研究的问题。

2.3 线性系统特征值分析法

此方法在本质上与小干扰分析法是一致的, 但是此方法所利用的研究手段比较新颖。它使用一款名为“线性系统特征值分析法电压动态稳定计算”的新型软件来求出矩阵特征值研究电压稳定性[5]。它的算法思想为

该方法的优点是思路清晰, 计算速度快, 结论直观, 但是它也存在和小干扰分析法同样的问题, 即需要重点研究如何在复杂的实际环境中抽象出实用的研究模型。

2.4 能量函数法

该方法是通过判断电压失稳点与电力系统当前运行点的距离来判断系统的稳定性, 而这一稳定距离可以由能量函数提供的电力系统电压稳定性量度来确定[1]。

能量函数计算速度很快, 并且能够估算电压稳定的裕度, 但是它采用的是Lyapunov直接法, 选取的是静态电压稳定模型, 这就使得计算结果与实际数据有一定的偏差。另外在构造能量函数方面难度也很大。

2.5 分岔理论

除了以上电压稳定分析方法, 目前分岔理论同样得到了广泛的应用。该方法的基本思路是, 当系统参数在分岔点发生变化时, 电力系统相应的非线性微分方程的解的性质也必然发生变化。根据不同的解的性质的变化来判断系统参数变化对电力系统电压稳定性的影响[3]。

这个理论是一种十分严格并且有效的电压稳定分析方法, 但该方法还仅限于对简单电力系统进行分析, 至于怎样建立一个可以同时适用于动态电压稳定与静态电压稳定的方法, 以及分岔点与电压失稳的具体关系等一系列问题都是值得进一步研究的方向。

3 总结

动态电压稳定的研究目的, 主要是使研究模型与计算方法更加贴近于实际中的电力系统, 从而得到更加精确的计算实验数据。目前对于动态电压稳定的分析方法的研究已经取得了可喜的成果。但是仍然存在着许多亟待解决的难题。本文中介绍的这几种动态电压稳定的分析方法都有它们各自的优点和弊端。如何可以取长补短的整合这些方法, 使之可以更好的为动态电压稳定问题的研究而服务, 可以成为未来研究的一个方向。

参考文献

[1]刘迎迎.电力系统电压稳定分析方法综述[J].东北电力大学学报, 2013.

[2]段献忠.电力系统电压稳定分析和动态负荷建模[J].电力系统自动化, 1999.

[3]林舜江.电力系统电压稳定性及负荷对其影响研究现状[J].电力系统及其自动化学报, 2008.

[4]聊怀庆.电力系统电压稳定机理及其应用探究[J].华东电力, 2008.

动态稳定系统 第4篇

关键词：职工；思想动态分析方法；对策；再思考

中图分类号： C931 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-17-2

0 引言

菠萝庙船厂不断地改革发展，为适应经济新常态的转型发展，员工的思想、生产生活等方式发生了变化，菠萝庙船厂如何通过思想政治工作，帮助员工解决问题，维护企业持续健康和谐发展，已成为企业思想政治工作的一个重要课题。

1 企业改革发展过程中员工思想动态分析

1.1 在心理上担忧企业的未来发展

几年前是企业发展的最好时期，通过提升工资、改善工作环境、增加福利等享受企业的改革发展成果，对企业发展信心十足。但后金融危机影响，利润下滑，连年亏损，对企业发展前景有担忧心理。

1.2 在思想上关注经营形势

由于近年来航运大船化，同行业价格的相互打压，企业的生产经营压力增大，对企业是否能经营业绩和收入十分关心，对市场竞争产生恐惧感和厌倦感，极易产生焦虑、烦躁情绪。

1.3 在观念上对改革不了解

面对企业改革的日益深化，部分员工年龄大、文化水平较低、长期工作在生产一线的员工，感觉自身的知识结构和业务能力无法适应企业转型的要求，因此对未来缺乏自信，担心自己是否被裁员，而且在观念上处于传统的生产和工作方式，对企业的改革不理解或产生抵触情绪。

1.4 在安全管理工作上的压力

由于用工制度的改变，外包施工队成为企业生产的融合体，他们文化素质良莠参杂整体偏低，人员更迭频繁，队伍极不稳定，给安全生产管理带来了一定的难度，担心发生安全事故，影响企业的形象。

1.5 对节能创效的落实

职工对节支降耗创效益制度执行上还要加大宣传力度，真正触动、普遍提高节支降耗创效益意识，并严格的考核来促进落实。

2 员工思想动态分析有效工作方法

菠萝庙船厂通过逐级的思想动态分析工作，形成了收集意见——讨论并提出解决方案——反馈意见——落实跟踪等四个流程的闭环管理，通过定期讨论分析，为开展思想政治工作提供了方向和思路，提升了思想政治工作的实效性和影响力。

2.1 建立闭环的每季度定期收集、整理、分析讨论、反馈的管理制度

首先落实各基层党组织书记、各部门领导为责任人，负责组织协调、汇总整理和督办沟通等工作，其它部门根据自身职责范围，负责对员工反映的问题进行解决。

2.2 收集汇总员工思想动态信息

方式：在每季度以基层党组织为单位广泛收集员工思想动态信息。内容：一方面是全面掌握生产经营、安全管理、人力资源、工资福利、员工生活和思想等各个方面的信息。如两年收集到意见建议汇总成176条，重点在生产经营和安全管理方面。如员工提出的“外包施工队员工安全意识不强”、“加开厂区到海伦堡班车”等问题。另一方面重点收集对当前企业改革发展有重要作用的信息，如降本增效实施办法、劳务工用工机制等。汇总：党群部门根据收集的意见和建议分门别类进行汇总反馈。

2.3 讨论研究解决员工思想动态中反映的热点难点问题

每季度月初召开“员工思想动态分析会”，对员工反映的问题进行讨论，形成一致的解决意见和宣传解释口径，对具备整改条件的问题，马上予以解决；对于一些情况比较复杂、涉及面比较广、员工群众普遍关心、反映强烈，一时难以解决，明确责任部门，限时予以解决；对应该解决但由于受客观条件限制一时解决不了的问题，明确整改时限，逐步解决；对因各种原因，确实无法解决的，向员工做好解释和说服工作。

2.4 将讨论结果及时反馈给部门

在员工思想动态分析后，党群部门对员工思想动态中反映出的热点和难点问题，形成解决方案和解释意见，并以《员工思想动态分析会议纪要》的形式通报各基层党组织及各有关部门并将结果反馈给当事人，形成沟通的闭环。

2.5 追踪各单位对上级公司研究意见的落实情况

每季度的《员工思想动态分析会议纪要》发出以后，党群部门牵头制定责任分解表，以电话、内部网络等方式，对各地的落实情况进行追踪。在追踪落实过程中，党群部门充分发挥督办协调的作用，推动各职能部室落实整改措施。

3 进一步改进员工思想动态分析的再思考

员工思想动态分析工作，为企业发展凝聚了力量，为企业实现目标提供了强大的精神动力和思想保证。但在目前企业的整体经营形势严峻的情况下，如何更好地将员工思想动态分析工作做细、做深，使之与生产经营管理、企业转型发展相互促进、共同发展，还有很多值得深入研究和探索。

3.1 进一步加强形势任务宣传，增加危机意识和责任意识

当前修船市场依然严峻，要做好思想政治工作就要采取积极的态度，要以转型发展创效益为着眼点，结合改革发展与年度任务目标的完成来做好思想政治的宣传工作，做到思想政治工作与企业中心工作的有机结合。充分利用各种宣传媒体在职工中进行广泛的宣传教育，引导员工要站在改革和发展的立场和角度思考问题，珍惜自己的工作岗位，让员工同生存共发展。

3.2 进一步发挥基层党组织和政工人员的作用

过去的实践证明，员工思想动态分析工作仅靠党群部门来做是远远不够的，还需充分发挥各级基层党组织和政工人员作用。基层党组织的书记或成员大部分是部门领导或是班组长，他们与员工经常在一起工作，了解员工的所思、所想、而且了解产生思想问题的真实原因。通过他们的工作，可以全面、客观、迅速地掌握员工的思想状况和在工作生活中遇到的问题，并能准确分析出产生问题的原因，找到切实可行的解决方法，及时消除影响，使思想政治工作真正深入到生产一线。

3.3 进一步加强政工队伍建设，不断提高政工人员工作水平

当前企业政工队伍从业人员水平参差不齐。部分专职政工人员虽然在工作中积累了丰富经验，但容易受习惯思维的影响，跟不上形势的发展，工作创新不大；年轻的同志经验和能力不足。要做好新形势下厂的思想政治工作，必须要提高政工人员的综合素质，采取请进来送出去的学习办法，通过学习培训，提高其理论知识水平。另一方面建立考核和激励机制，鼓励政工人员在工作中学，在学习中干，不断学习和提高做好思想政治工作的能力和艺术，把企业的思想政治工作做好。

3.4 进一步拓宽企业内部沟通网络

企业改革力度不断加大，会有新的问题和新的矛盾产生，特别是员工个性意识日益增强，针对这些情况，企业需要进一步拓宽和完善内部沟通渠道，使员工不但愿意参加沟通，更能够随时随地，根据自己的愿望参加沟通。企业要充分利用互联网、企业内部网的作用，建立网络共同平台，同时，积极建立健全规范的对话和协商机制，引导员工以理性、合规的形式表达利益诉求，营造企业良好的沟通氛围，保证企的稳定。

3.5 进一步关注重点员工和外来务工人员群体的思想动态

重点员工和外来务工人员群体，是企业思想动态分析工作的重点。一是企业领导管理层群体。在激烈的修船市场竞争中，转变思路，适应市场变化，创新管理，这些都对企业管理干部的素质、能力提出了新的要求，他们的思想压力问题将是今后员工思想动态分析工作的一个重点。二是企业一般的管理干部和员工群体。由于企业生产任务十分繁重，生产经营和安全管理压力大，劳动力组织等困难，对完成生产计划要求，保船期保安全的工作中会有出现执行不到位，干部和员工的情绪波动也比较大，极容易出现一些矛盾。三是外来务工人员，由于专业知识的缺乏，流动性大，成为被边缘化的弱势群体，在工作、生活、待遇以及子女教育等各方面权益保障缺失，直接导致他们在工作中有不满情绪，甚至出现劳资纠纷等。为此，企业相关部门就应加强对这部分群体的思想动态分析工作，给予他们更多的关心和关怀，帮助他们认清形势、树立信心，积极投身到企业的改革发展中。

腰椎椎弓根钉动态稳定系统的新进展 第5篇

1 Graf韧带系统

是最早应用于腰椎后路内固定装置之一, Graf于首先设计由钛制椎弓根螺钉和环状聚酯带组成, Graf韧带固定的设计思路来源于“弹性固定”的理念。

Gardner[1]认为Graf系统主要适用于: (1) 腰痛症状明显, 保守治疗无效; (2) 影像学提示轻、中度椎间盘退行性变; (3) 腰背肌功能良好; (4) 腰背神经小关节试验性阻滞麻醉或佩带腰围可止痛; (5) 峡部裂或伴有I度滑脱及I度退变性滑脱; (6) 椎管狭窄或其他神经受压综合征, 腰痛难以忍受的; (7) 已融合节段相邻退变椎间盘出现症状; (8) 行椎间融合术同时应用Graf手术稳定邻近有症状的节段。禁忌证: (1) II度以上的峡部裂性或退变性滑脱; (2) 骶骨前移>2mm; (3) 严重退变性椎间盘疾病; (4) 椎弓根狭小; (5) 椎体骨折脱位、肿瘤或感染。

Wild等[2]在尸体脊柱标本上研究了Graf韧带的生物力学作用, 结果显示Graf韧带对脊柱前屈活动固定作用后, 对侧屈活动也有明显的固定作用, Graf韧带放置时脊柱处于前屈位置, 这与轴向运动动垂直, 故对前屈活动固定作用大, 后伸时Graf韧带处于松弛状态, 故对后伸的固定作用小, Graf韧带的方向与旋转轴方向一致, 对旋转活动没有明显的固定作用。Quint等[3]I研究发现, Graf韧带固定是通过关节突关节骨性边缘接触而产生固定效果, 固定后关节突关节仅承担后方施加张力的较小部分, 椎间成角和椎间盘膨出也少。Kanayama等[4]随访了43例接受Graf韧带固定术的患者, 包括椎体滑脱、椎间盘突出伴屈曲不稳、椎间狭窄伴屈曲不稳和退行性脊柱侧凸, 随访10年发现患者的腰痛症状和JOA评分都有明显改善, 手术节段的前凸没有明显变化, 同时有14例患者在术后1.5～10.8年随访中出现了小关节融合, 其中3例接受了再次手术。

2 Dynesys (dynamic neutralization system)

1994年由Dubois设计, 该系统与Graf韧带相似。系统的稳定源于连接椎弓根螺钉的非弹性聚乙烯索, 所不同的是韧带外面的弹性套管。在屈曲位时, 弹力带提供张力带作用;在过伸时, 弹性套管提供部分压缩并限制过伸, 这样可以阻止椎间盘后部额外的压缩力。Rajaratnam[5]回顾了60例患者的临床应用情况, 发现疗效不佳的原因在于固定节段没有恢复腰椎前凸。最近的生物力学试验结果表明, Dynesys较Graf韧带优势在于其减轻了后方纤维环的压迫, 负荷大小依赖于弹性套管的位置、长度。

Schwarzcnbach[6]等认为Dynesys系统逆转第一阶段和影响第一阶段的生物力学变化, 它可以将脊柱'节段间活动减少到正常范围并对抗屈曲、旋转和剪切力, 减少椎间盘和后部纤维环压力以减轻椎间盘负重。Niosi等[7]在10具尸体脊柱上研究了Dynesys的生物力学作用, 发现Dynesys在腰椎屈曲和侧屈时能够显著减少小关节的峰值压力, 长硅胶套管作用明显强于短套管, 伸展位和轴向旋转时Dynesys对小关节作用不明显。Cheng等[8]通过一项生物力学试验对比了的节段动力内固定与坚强内固定对脊柱活动范围的影响, 同时探讨了其对固定上方相邻'节段所带来的作用, 单段动力内固定与融合及正常脊柱相比, 上方相邻'节段的运动范围并没有显著性差异。Nohara等[9]的比较研究采用双侧关节和棘间棘上韧带切除, 术后测前屈和侧弯力矩时各节段运动范围, 结果Dynesys固定组固定'节段和邻近节段运动范围接近正常, 而传统椎弓根钉棒固定组在固定节段的近端和远端邻近节段运动范围均增加。

Putzicr等[10]认为Dynesys固定可以很好地防髓核摘除后腰椎运动节段的进一步退变, 经过34个月的随访观察, 其临床效果明显优于的单纯髓核摘除, 但其同时指出, Dynesys固定并不适用于已经存在明显畸形和需要广泛减压的患者。Stoll等[11]随访73例有脊柱失稳并接受Dynesys固定的患者, 平均随访38.1个月, 结果显示与内固定相关的并发症有9例, 2例是因为螺钉位置不佳, 其中1例再次手术后疼痛缓解;另外7例有螺钉松动。在260枚螺钉中10枚出现松动, 松动的螺钉多是最近端或最远端的螺钉, 总的并发症为24%。Cakir等[12]回顾性分析腰椎融合术和Dynesys内固定术前后的影像学表现后认为, 腰椎融合术和Dynesys内固定术后都没有改变固定节段相邻节段的腰椎活动度, 但腰椎融合术后整个腰椎及固定节段的活动度有明显减小, 然而Dynesys内固定术后整个腰椎及固定节段的活动度无明显改变。统计学质料表明:Dynesys脊柱固定系统的应用在很大程度上减少了疼痛, 改善了功能。而且该植入术引起的失败率很低。但是应用Dynesys技术, 正如许多动力固定技术一样, 还有许多关键性的问题尚待解决。

3 FASS (fulcrum-assisted soft stabilization) 系统

在Graf及Dynesys系统应用中遇到一些问题: (1) Graf系统在椎弓根螺钉后面利用韧带施加压缩力可以恢复前凸并分开椎体前部空间, 但是这种结构, 需要关节突关节和椎体后角作为支点, 这样使两者出现过度负荷, 从而导致神经根受压和关节退变; (2) Graft增加了后方纤维环的负荷, 可导致椎间盘源性腰痛。 (3) Dynesys系统的弹性套管, 虽可防止后部椎间盘的过度载荷, 但是在后路的撑开的同时导致腰椎前凸的丧失。患者需有良好的腰部力量, 主动性后伸以维持腰椎前凸, 临床结果不佳。主要针对这些问题Sengupta[13]提出设想, 在韧带之前引人支撑轴, 弹性支轴撑开椎间盘的后方椎间隙, 同时分担关节突负荷, 而位于支轴后方的弹性韧带可起到压缩作用, 把后方的压缩应力转变为撑开前方椎间隙的撑开力, 从而分担椎间盘负荷, 患者可以不用主动的腰背肌收缩来维持腰椎前凸。

FASS系统可以改善椎间盘负向的作用, 解决了以往动力性后方椎间撑开系统存在的问题、第1代FASS系统由椎弓根螺钉、套答及后方的弹性韧带构成, 存在问题[14]: (1) 聚四氟乙酸套答在系统长轴上表现僵硬而不容易弯曲; (2) 弹性韧带的弹性有待提高; (3) 腰椎屈曲时椎间盘负荷明显减少而腰椎伸展时负荷变化很小。

4 ISObar TTL系统

由Albert于1993年首先报道, 其关键部件为一独特的减震关节, 内部由叠加的钛环构成, 减震元件的弹性活动度与脊柱正常生理状况相似, 起到震荡吸收器的作用。

Benezech等[15]推荐其应用适应证: (1) 椎间盘源性不稳; (2) I度或II度退行性腰椎滑脱; (3) 医源性不稳 (减压性椎板切除术或者单侧小关节切除术) ; (4) 脊柱骨折、脱位、椎管狭窄、脊柱后突、脊柱肿瘤以及脊柱融合失败 (假关节形成) 后进行脊柱融合手术后预防邻近节段退变辅助应用。禁忌证: (1) 双侧脊柱滑脱; (2) III度或IV度退行性腰椎滑脱; (3) 双侧小关'节切除术; (4) 椎间隙狭窄大于50%; (5) 脊柱侧弯; (6) 骨折; (7) 胸腰结合处横断; (8) 骨质疏松。

Perrin等[16]在1993至1997年期间对34例L5, S1和L4, L5节段退行件椎体滑脱患者进行了平均8.27年的长期随访, PLIF后在融合之上节段应用ISObar固定结果全部患者都达到椎间融合, 融合邻近'节段的脊柱功能得到了保护, 91%的患者对疗效表示满意。

近年来, 邻近节段退变以多种形式成为研究和讨论的话题。ISObar系统的软稳定性已经成为防止这种现象发生的理想特性, 可能最重要的一点是其维持了另一个生理性IAR。

5 镍钛合金弹簧棒稳定系统 (Bio-Flex)

是韩国人设计发明, 由1对镍钛合金棒和椎弓根螺钉组成作为后路动力稳定系统, Kim等[20]对103例Bio-Flex系统固定术后患者进行回顾性研究发现, Bio-Flex系统限制脊柱话动的同时保留一定的活动度, 不增加邻近椎体的退变。Cho等[17]报道术后1年MRI检查提示患者椎间隙高度增加, 椎间盘液化, 有自行修复征象。其优点:能够重新恢复脊柱正常的矢状面的平衡, 不管患者术前的腰骶角呈前凸或后凸 (平腰综合征) ;容易安装, 组织损伤少, 矫正前凸并发症少。

Twin-Flex动态系统是由2对可弯曲的2.5mm不锈钢棒和其间的平头连接器组成, Konovesis等[18]使用Twin-Flex系统, 硬性和另一种半硬性固定装置治疗退变性腰椎管狭窄的患者, 随访27～68个月, 发现3种不同内固定器械治疗的症状改善和邻近'节段椎间盘退变情况无显著性差异、他们还比较了融合固定和Twin-Flex系统固定患者的术前、术后3个月X线片, 发现两组患者固定后的腰椎前凸, 骶骨倾斜、椎间角度、椎体倾斜度和椎间盘指数等参数基本相当、临床试验证实TwinFlex固定系统不但可以达到与传统融合固定同样的临床效果, 而且其固定失败率较低, 还可以保持术后腰椎的矢状位力线, 减少应力遮挡等并发症的发生。

6 DSS系统[14]

由Spinal Concepts公司设计, 尚未应用于临床, DSS-1系统是由椎弓根钉及其后方的3mm"C"型弹性钛棒构成, 末端为直棒与椎弓根钉相接, 它容许脊柱正常屈伸70%, 而且运动限制较均匀, DSS-2系统由椎弓根钉及后方的4nnn弹性钛线圈型结构构成, 该装置负荷-形变特点显示它可均匀地限制脊柱屈伸、左右侧屈以及旋转运动的范围。DSS的弹性结构均预置了张力负荷, 可以分担椎间盘负荷, 而且这种弹性结构可以在一定程度上限制脊柱屈曲、需要注意的是DSS弹性支撑架瞬时旋转轴与脊柱的IAR一定要尽可能地与接近, 否则它可能承担脊柱负荷地装置, 导致早期内固定失败或松动) 近期已有研究指出[14], DSS-2的最佳瞬间旋转轴可接近正常运动'节段, 因此有可能实现较为理想弹性固定的效果。DSS系统尚处于早期阶段。初步临床研究显示该装置能够缓解继发于退行性椎间盘和椎间小关节疾病的机械性腰痛。

7 Stablilimax NZ系统[19]

得两侧利用2个独立的同心弹簧, 允许各个方向的运动。弹簧通过连接棒与整个动力固定系统结合为一体, Stablilimax NZ设计增加了被动脊柱系统在中立位的阻力, 于此同时又维持了脊柱的最大活动度。其适应证包括:中到重度腰椎退行性椎管狭窄, 伴有神经性跛行。禁忌证包括:超过I度脊柱前移后脊柱后移、脊柱侧弯、T<2.5的骨质疏松、治疗节段有骨折后相似疾患存在骨不完整性、严重的脊柱不稳、屈伸运动脊柱滑移超过3mm的患者。该系统统被Khoueir等归入全关节置换系统, 并获得了美国FDA临床研究批准。

8 Cosmic后路动力系统

Cosmic后路动力系统的螺钉通过一个特殊的铰链, 在钉一棒之间进行可动的连接。这一特点能够使载荷共同分布在内植物系统和前方脊柱之间。与刚性内固定系统相比, 铰链螺钉装置允许更多的载荷通过椎间盘, 同时在不降低任何旋转稳定性的情况下, 允许更多的轴向位移。Cosmic系统没有破坏脊柱的重要结构, 能够保留椎间盘。在许多适应证方面, 它是融合手术或椎间盘置换术的备选方法。如果脊柱需要矫形, 那么Cosmic则不适合, 必须要附加有融合治疗。

9 NFlex系统

是一种动态稳定装置, 使用一种半刚性钛质棒, 一端设计有钛质、聚碳酸氨基甲酸乙酯两种袖套, 高分子袖套发挥间隔器作用。NFlex棒的钛质内芯有阻止脊柱与邻近节段间的平移活动的作用。NFlex产品的构造是相同的 (拉伸刚度、压缩刚度均相同) , 但连接棒的抗压缩里、抗拉伸力并不彼此管联, 因为它们由椎弓根钉两侧的高分子间隔器分别控制;抗平移力由钛质袖套与钛质内芯间聚合物的厚度控制, 与抗屈曲、抗拉伸力也相互独立。目前尚无临床研究结果可供分析, 但该系统的稳定性目前已有体外实验结果。

综上所述, 无疑, 要获得对动态稳定装置的客观评价、明确该类装置在各种腰椎退行性疾病治疗中的地位, 还需前瞻性随机临床研究。随着研究的深入和内固定器械的改进, 新一代动态固定系统会朝着恢复脊柱生理性稳定和进一步提高优良率的方向发展、随着对腰椎生物力学研究的不断深入, 相关非融合及动力内固定装置的不断完善和改进。虽然脊柱非融合技术有许多优点, 但亦有其自身需要解决的问题, 如:限制节段运动范围的程度;需要分担异常负荷的大小;如何防止植入物失败;如何促进椎间盘的自我修复。

动态稳定系统 第6篇

在动态稳定分析中,系统由线性化的微分方程组和代数方程组描写,并用经典的或现代的线性系统理论来进行稳定分析,分析可以在时域或频域进行。当用计算机和现代线性系统理论分析时,常把系统线性化的微分方程组和代数方程组消去代数变量,化为状态方程形式,并广泛采用特征分析进行稳定分析。

动态稳定分析的内容包括以下三个方面:(1)电力系统受小扰动时发电机转子间由于阻尼不足而引起的持续低频功率振荡;(2)电力系统机电耦合互作用而引起的次同步振荡及轴系扭振;(3)考虑负荷动态特性和有载调压变压器作用时的电压动态稳定问题等。

2 多机系统动态稳定的线性化模型

电力系统是由不同类型的发电机组、多种电力负荷、不同电压等级的电力网络等组成的十分庞大复杂的动力学系统。其暂态过渡过程不仅包括电磁方面的过渡过程,而且还有机电方面的过渡过程。由此可见,电力系统的数学模型是一个强非线性的高维状态方程组。在动态稳定仿真中使用简单的电力系统模型,发电机用三阶模型表示。

任意一台同步发电机的转子运动方程可表示为:

其中:

I=YU,Y=G+jB为系统简化导纳矩阵。

其中δi为第i台发电机的功角(弧度),ωi为第i台发电机的电气角速度(标幺值),Pmi为第i台发电机的机械功率(标幺值),Pei为第i台发电机的电磁功率(标幺值),ω0为该电力系统的同步角速度(弧度/秒),Di为第i台发电机的阻尼系数(标幺值),Tji为第i台发电机的惯量时间常数(秒)。

将式(2)、(3)代入式(1)有:

其中i=1,2,3,

3 实际模型及初值计算

发电机参数:D1=D2=D3=5,

系统简化导纳矩阵:

故障前,

故障中,

故障后,

在此模型中,式(3)可化为:

对式(5)用Matlab解常微分方程,分为三个阶段:(1)系统正常运行(0~1s);(2)系统某条线路发生三相短路(1~1.1s);(3)短路故障切除后(1.1~30s)。再用Matlab工具画出相应量的曲线,即可得到所需的系统功角和转子角速度曲线,进而判定系统的暂态稳定性。

4 Matlab仿真

根据以上状态方程,编写Matlab程序进行仿真,利用Matlab工具即可画出曲线如图二(a)、(b)、(c)所示。

5 结束语

本文应用了已知的简化系统导纳矩阵,由图二可知其到12s基本稳定。仿真结果表明,此系统具有一定的暂态稳定性。

摘要：本文主要对经典的Anderson三机九节点模型进行了动态稳定分析,应用三阶电机模型,通过对实际系统的潮流计算、动态初值计算、解常微分方程、Matlab仿真,得到了系统的功角和角速度曲线,验证了系统的动态稳定性。

关键词：三机九节点,动态稳定,电力系统

参考文献

[1]倪以信,陈寿孙,张宝霖.动态电力系统的理论和分析[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2]PRABHA KUNDUR.电力系统稳定与控制[M].北京:中国电力出版社,2002.

[3]何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉:武汉华中科技大学出版社,2002.

动态稳定系统 第7篇

随着对电压稳定问题研究的深入,人们逐步认识到动态电压稳定主要受系统动态元件,如感应电动机负荷、有载调压变压器(OLTC)及高压直流输电(HVDC)的逆变器等的动态特性的影响[1]。直流输电系统运行中,换流器需要消耗大量的无功功率大约占直流输送功率的40%～60%。通常情况下电压不稳定往往是由于系统无功支撑不足引起的所以换流母线的电压稳定问题最为突出[2]。

目前,国内外关于交直流系统的电压稳定性研究已取得了长足的进展[3,4,5,6,7,8,9,10]。文献[11,12]研究了交直流系统换流母线电压稳定性评估的算法。文献[13]采用特征值方法分析多馈入直流系统的电压稳定性。文献[14]则将崩溃点法用于交直流系统电压稳定性的研究。但关于交直流系统的换流母线动态电压稳定判据的研究却相当少。因此,深入探讨交直流系统的换流母线动态电压稳定判据具有很重要的现实意义。

本文重点研究高压直流输电(HVDC)的逆变器对换流母线动态电压稳定性的影响,在以往研究的基础上,进一步深入研究,提出了一种判断交直流互联系统逆变站换流母线电压动态稳定性的判据,该判据简单且判断速度较快。BPA软件对2DC系统的时域仿真结果验证了该判据的有效性和合理性。

1 逆变器数学模型

逆变器的等效电路如图1所示,其计算公式为[15,16,17]

或

式(1)～式(6)中:Ud、Id、dP、dQ分别为直流电压、电流、有功、无功;U为换流母线电压有效值;Ud0为理想空载直流电压;cos为逆变器的功率因数;、分别为熄弧角、换相角;XC为换流变压器的漏抗;CR为等效换相电阻。

2 换流母线动态电压稳定判据

由式将式(2)代入式(4)、(3)可得:

由式(4)看出,将其代入式(3)得:

将式(7)、(8)代入式(5)得

由公式(5)、(7)和(89)可见,无功功率Qd是直流功率Pd、熄弧角、换流变压器漏抗XC以及XC后的交流电压(与Ud0成正比)等的函数。它还与换流器的控制方式有关。

由逆变器数学模型式(1)～式(8)可算出逆变器直流无功对换流母线电压的导数[18],它们的公式受高压直流输电控制方式的影响,下面给出公式:

定功率控制

定电流控制

定直流电压控制

为了便于说明U-Q关系,图2给出了U-Q特性曲线。

国内外关于电压稳定问题的研究,常选用U-Q关系作为判据,如文献[11,14,16]。在电压稳定性分析的某些方面更为有用的特性常常是d Q/d U关系,它表示了节点电压对于无功注入或吸收的灵敏度和变化。在U-Q曲线底部,d Q/d U等于零,表示电压稳定极限。在曲线的右侧,在Q的增加时伴随有电压升高,所以运行在曲线的右侧是稳定的;而在左侧,无功功率增加时电压反而降低,因而是不稳定的。

当采用仿真计算来判断系统的电压稳定性时,总是希望在尽量短的仿真时间内对扰动后的稳定性进行判断,节省计算时间,而仿真计算常需要较多的时间,这就需要研究系统在故障被切除以后的动态过程的特征。首要问题是选择适当的物理量作为电压稳定性的判断量,本文选择d Q/d U。许多学者认为:对于电压稳定性的判断,主要关心故障切除以后,即系统达到最终结构以后的变化情况。

复杂电力系统中存在众多的动态因素,考虑到电力系统中负荷动态和发电机转子摇摆及励磁调节系统等的时间常数的关系,文献[9]认为在大多数的情况下,可以通过比较故障切除以后的一定时刻Ts所用指标的数值与给定值的大小,对电压稳定性作出判断。本文选择的一定时刻Ts为故障切除后电流Id第一次出现不为零的数值的时刻,之所以选择这个时刻是因为:(1)故障切除以后,无功Qd首次发生变化,比较敏感;(2)判断速度较快。下一节的仿真分析验证了本文所选时刻的有效性和合理性。

由于换流母线电压U恒大于零,所以用U与d Q/d U相乘不会改变d Q/d U的符号。定义为动态电压稳定指标(Dynamic Voltage Stability Index)。TId0为故障切除后,Id第一次出现不为零的数值的时刻。下面给出不同控制方式下动态电压稳定指标表达式。

定功率控制

定电流控制

定直流电压控制

由式(1213)、(1314)、(1415)可看出本文动态电压稳定指标不再考虑换流母线电压大小,计算较以往更加简单。

综合以上分析,本文提出逆变站换流母线动态电压稳定性判据:

故障切除后,

3 2DC系统仿真分析

本文采用如图3所示的2DC交直流互联系统进行BPA仿真研究。大量文献均认为,在直流闭锁故障下,电网的主要稳定问题是动态电压稳定问题,因此本文采用直流闭锁故障进行分析。

3.1 直流闭锁故障(逆变器采用定功率控制)

系统发生直流闭锁故障,不同故障切除时间下时域仿真分析和本文判据结果见表1。时域仿真和本文判据逆变站换流母线动态电压稳定的极限切除时间分别为5.5周波、5.0周波。由此可以看出,本文判据可以较准确地判断换流母线动态电压稳定性。BPA时域仿真换流母线动态电压失稳前后变化曲线分别如图4、图5所示。故障发生时刻为1.0周波。

由表1可以看出,当故障切除时刻在5.0周波之前(不含5.0周波)时,DVSIPd均大于0,由本文判据(1)判定换流母线动态电压稳定;当故障切除时刻在5.0周波及其之后时,均小于0,由本文判据(2)判定换流母线动态电压失稳。

3.2 直流闭锁故障(逆变器采用定电流控制)

系统发生直流闭锁故障,不同故障切除时间下时域仿真分析和本文判据结果见表2。时域仿真和本文判据逆变站换流母线动态电压稳定的极限切除时间分别为6.5周波、5.5周波。由此可以看出,本文判据可以较准确地判断换流母线动态电压稳定性,不会出现系统失稳而判据指标认为稳定的情况。再次验证了本文判据的有效性。BPA时域仿真换流母线动态电压失稳前后变化曲线分别如图6、图7所示。故障发生时刻为1.0周波(0.02 s)。

由表2可以看出,当故障切除时刻在5.5周波之前(不含5.5周波)时,DVSIId均大于0,由本文判据(1)判定换流母线动态电压稳定;当故障切除时刻在5.5周波及其之后时,DVSIId均小于0,由本文判据(2)判定换流母线动态电压失稳。

4 结论

动态电压失稳主要是由于系统中的快速响应元件,例如励磁系统、感应电动机负荷和HVDC的逆变器等的动态特性造成的。本文重点研究高压直流输电(HVDC)的逆变器对换流母线动态电压稳定性的影响,提出了一种判断交直流互联系统逆变站换流母线动态电压稳定性的新判据,该判据简单且判断速度较快。BPA软件对2DC系统在直流闭锁故障下的时域仿真结果验证了该判据的有效性和合理性。上述判据的提出对交直流系统动态电压稳定的研究有着重要的意义。

摘要：交直流系统之间的相互作用,尤其是与弱交流系统连接时,会带来电压不稳定、动态不稳定等一系列问题。受端系统为弱系统时,换流站交流母线的电压稳定性成为困扰直流输电系统正常运行的一个重要问题。在以往研究的基础上,提出了一种判断交直流互联系统逆变站换流母线动态电压稳定性的判据,该判据简单且判断速度较快。利用BPA仿真软件,对两端直流系统(以下简称2DC系统)直流闭锁故障时的换流母线动态电压稳定性进行了分析,研究结果验证了判据的有效性和合理性。

动态稳定系统 第8篇

1 测试台架设计及静强度分析

稳定平台测试试验台架由台架、起竖摇摆机构、驱动装置、模拟负载装置、测量检测装置等部分组成, 如图1。

1.起竖摇摆机构2.模拟负载及检测装置3.台架4.稳定平台5.驱动装置

由于磁敏感元件磁通门位于稳定平台中心位置, 所以台架为无磁材质即可满足要求, 设计中采用2A12铝制角铁焊接台架。台架通过起竖摇摆机构实现空间姿态的变化, 同时承受稳定平台、驱动装置和模拟及检测装置的重量, 以及稳定平台旋转过程中的振动载荷。当台架在水平状态时, 起竖摇摆机构为台架的固定点, 不考虑起竖摇摆机构受理情况, 则台架各个方向的自由度为全约束。

桁架的受力主要是安装在其上的设备重力, 同时桁架的自重也需要考虑进去, 桁架在水平状态时, 其最大应力为24.6MPa, 最大位移为11.6mm;查表得到2A12的许用应力为240MPa, 可见该结构足以满足强度要求, 其最大位移也在工程使用的允许范围内。

2 台架稳定性分析

结构的稳定性分析, 也称为屈曲分析, 是结构分析的一个重要部分。结构稳定性分析所研究的是特定形式的结构 (如薄板、薄壳、以及细长杆等) 对特定形式的外载荷 (如压载荷、剪载荷) 的响应特性。对于本文桁架结构的稳定性分析则属于是细长杆受压的问题 (桁架处于竖直状态时) 。对于受压的构件, 造成结构失稳破坏的原因主要是构件中轴向力的作用。用虚功原理推导刚架单元的刚度矩阵时没有考虑由于横向虚位移所引起的轴向应变。这样推导得到的单元刚度矩阵只能反映单元中轴向力远小于杆件的临界载荷时杆端力与杆端位移的关系。在做结构的内力分析时一般可以忽略轴向力对于杆件刚度的影响, 但在做结构的稳定性分析时上述关系必须加以修正。

设在考虑了轴力的影响后单元刚度方程可修改为如下形式:

式中:

[K]为不考虑轴向力影响时的单元刚度矩阵;

[Kσ]称为单元初应力矩阵;

{u}为节点位移矩阵。

如果按照结构的某种轴向力的值求得初应力矩阵[Kσ], 并采用因子λ改变初应力的大小, 则初应力矩阵也随之改变为λ[Kσ]。这样式 (1) 就改写为:

在外载荷{P}达到临界载荷{P}crcr时, 有:

对式 (3) 求解, 其中最小的特征值λ为结构的临界载荷系数, 由此结构的临界载荷为:

本文将外载荷{P}设为1N, 建立如图2所示的有限元模型。

通过计算, 得到最小的特征值λ=3.9327E+5, 即临界载荷为393270N, 远大于本文桁架结构的正常工作载荷 (约5000N) 。当桁架所受的载荷达到临界载荷时, 其失稳形式见图3。

需要指出的是, 在工程实际中, 很难达到结构的临界载荷, 因为扰动和非线性行为, 低于临界载荷时结构就已经变得不稳定了, 即实际结构在负载未达到临界载荷时就出现失稳。在本文中, 由于临界载荷远大于桁架结构的实际负载, 工作过程中不存在非线性行为, 所以采用了相对计算快捷的特征直屈曲分析, 而不必要进行非线性屈曲分析。

3 台架模态分析与频响分析

测试台架工作过程中被测稳定平台始终保持0rpm-300rpm的转速, 且稳定平台存在微小的偏心, 要求测试台架必须能够承受一定的动载荷。因此设计过程中对测试台架结构进行模态分析成为必要的工作, 以避免激振频率与测试台架结构某阶固有频率接近而引起共振。

利用图2所示的有限元模型, 进行模态分析, 得到台架的前5阶固有频率如表1所示。

考虑到稳定平台最高转速300rpm, 那么其激振频率最高为5Hz, 台架一阶固有频率为7.796Hz, 工作中不会达到台架共振点, 可以认为结构满足工程使用的要求。为了进一步验证系统工作时的动态特性, 利用图2所示有限元模型, 在系统工作频率范围内对测试台架进行了直接频率响应分析, 所施加载荷如表2。

图4及图5给出了测试台架两个具有代表性的节点node244 (桁架中部) 、node110 (桁架顶端) 的位移频响曲线。

可以看出, 在系统工作频率范围内 (0-5Hz) , 图4中, 台架顶端节点110在5Hz时最大位移响应不到0.9mm。测试台架的振幅随频率的增加而增大, 但振动幅度都很小, 不影响设备的功能。台架的一阶固有频率为7.796Hz, 在结构受到未达到该频率的激励时, 不会引起结构的共振, 因此振幅一般会较小。

4 结论

在铝制桁架结构强度设计时, 根据测试台架的实际工作状态, 综合分析其静、动态特性, 为设计提供可靠依据, 使其能够安全的工作于额定工作范围, 其数值模拟分析方法具有普遍适用性。

参考文献

动态稳定系统 第9篇

腰椎退行性疾病传统的治疗方法是后路融合术,这种方法在过去的数十年被广泛接受和应用[4,5,6]。近年来,由于融合技术的进步,腰椎融合率大大提高,但并没有获得相一致的腰痛缓解[7]。尽管有大量文献报道腰椎融合手术的优势,然而一些与融合相关的问题经过长期随访得到证实,这些问题包括手术节段活动度的丧失,相邻节段病变,假关节形成以及内固定松动等[5,7,8,9,10]。

腰椎融合手术所存在的局限性及问题导致一些学者开始探索保留手术节段活动度的手术方式,包括人工髓核置换、人工椎间盘置换和腰椎后路动态稳定系统[9]。近年来腰椎的动态固定技术越来越受到学者的关注[11]。Dynesys动态稳定系统作为一种动态固定技术,是目前临床使用最多的后路非融合系统之一,至今全球已实施约28 000例手术[12,13]。

1 Dynesys系统简介

Dynesys动态稳定系统由GillesDubois在1991年研制,19 9 4年在法国首次临床应用这种以椎弓根螺钉为基础,包括弹性可屈伸连接的动态稳定系统,随后在欧洲得到广泛应用。Dynesys作为一种全新的脊柱后路动态稳定系统,其所倡导的理念是有效保持手术节段的稳定性而不进行骨移植融合,保留固定节段的正常生理活动度,防止固定及邻近节段的退变[12,13,14]。

Dynesys动态稳定系统包括椎弓根螺钉、塑料套管及聚乙烯带,其设计理念是通过上述装置为手术节段提供可控性的屈伸活动。在腰椎屈曲活动的过程中,由于聚乙烯带的张力增加而限制其过度屈曲,而腰椎伸展时塑料套管则在两个椎弓根螺钉间起到间隔物的作用,限制过度的伸展活动[7]。这种动态固定系统也称为软性固定或弹性固定,保留了脊柱手术节段的活动性,分散手术节段的应力,同时可控制其异常的活动[4]。Dynesys系统的设计是基于Kirkaldy-Willis所提倡的“脊柱退变三阶段概念”。Kirkaldy-Willis将脊柱退变分为三个阶段,第一阶段为最初不稳阶段,椎间盘中髓核组织脱水及纤维环的突出及撕裂,导致其对抗旋转及剪切的力量减弱。第二阶段,由于关节软骨退变及矢状位力线失衡导致小关节退变,出现节段性不稳,同时伴随韧带松弛及肌肉无力。第三阶段即最后阶段,由于椎间盘塌陷,骨性融合,椎体滑脱或小关节绞索,出现节段的再稳定。Dynesys设计的目的是改变上述三个阶段中的第一阶段后期及第二阶段的生物力学特性,即将节段性的异常活动度减少到一个生理学水平,以中和侧屈、旋转及剪切应力,维持手术节段稳定性的同时保留一定的脊柱活动度。这种装置通过减少椎管内压力及椎间盘纤维环后部的压力,从而卸载椎间盘的负荷和小关节突关节的压力负荷,保留它们的正常活动度,从而避免应力在邻近节段过于集中,减缓邻近节段的退变[10,12]。

2 Dynesys系统的生物力学研究

许多学者针对Dynesys的设计理念进行了相关生物力学研究[10]。Schmoelz[11]采用腰椎尸体标本研究了Dynesys动态稳定系统的强度及对相邻节段的影响.结果显示Dynesys可起到稳定脊柱的作用,使固定节段恢复到接近正常脊柱的活动水平,与坚强内固定相比具有更好的柔韧性,这种情况在伸展位时更加明显。无论采用何种固定方法,相邻节段的活动范围均没有特别影响。Schmoelz等[15]同时观察了Dynesys动态稳定系统对椎间盘负重载荷的影响,采用椎间盘内的压力测量评估惟间盘所承载的负荷情况。结果显示相对于正常脊柱标本,Dynesys和坚强内固定在由中立位到伸展位的过程中均可明显减少椎间盘的压力。尽管如此,在中立位到屈曲位的过程中,压力的改变没有明显变化。在轴向旋转活动过程中坚强内固定可减少椎间盘的压力,而Dynesys与正常脊柱在施加轴向旋转时椎间盘的压力改变相似。对于Dynesys组和坚强内固定组,相邻节段椎间盘的压力均没有明显改变。

Dynesys设计的目的除保留手术节段的运动学特点外,理论上还可减少小关节面的负荷。Niosi等[16]研究了Dynesys系统对小关节负荷的影响,作者采用10具腰椎尸体标本(L2～L5)作为测试对象,在预载荷为600 N的情况下在三个方向分别施加7.5 N的瞬时载荷,采用电子抗阻传感器记录双侧小关节面接触力的变化。结果显示植入Dynesys后可明显增加在屈曲位时小关节面的峰值接触力及侧屈时的峰值接触力,但是在伸展及轴向旋转时其峰值接触力无明显变化,作者认为植入Dynesys对伸展位或轴向旋转位的小关节面接触力的变化影响不大,而可以明显改变屈曲位及侧屈位时小关节面的应力。

Dynesys动态稳定系统通过合成聚脂套管和PET绳索限制过屈和过伸活动,有学者对这两个部件的变化对生物力学的影响进行了研究。Niosi等[17]对Dynesys聚和体间隔物的长度对植入节段运动学行为变化的情况进行了研究。作者采用10具L2～L5的尸体标本进行测试,采用光电子摄像系统进行测量,计算手术节段的活动范围、中立位区和三维的螺旋形运动轴。分别采用标准长度、+2 mm及一2 mm Dynesys的间隔物固定标本L3～L4,结果显示间隔物的长度对于活动范围有明显影响,在没有施加预载荷的情况下长间隔物将导致在任何施加载荷方向上增加活动范围,其中产生最大差异的方向是轴向旋转。间隔物增加4 mm将导致在轴向运动上增加30%,伸展方向增加23%,屈曲方向增加14%,侧屈增加11%。不同长度的间隔物对于中立位区的改变没有明显差异。而对于三维的螺旋形运动轴后移方面,短的间隔物增加更加明显。本研究的结果显示间隔物的长度变化将改变节段的位置,影响运动学的特征。Liu等[18]研究了锁带长度改变对Dynesy系统强度的改变,对植入节段,绳索的张力由100 N增加到300 N,将导致在屈曲情况下的刚度由19.0增加到64.5 Nm/deg,小关节接触面的应力在屈曲位增加35%,在旋转情况下增加32%,椎间盘纤维环在旋转情况下应力增加40%,在屈曲和侧屈活动下椎弓根钉所受到的应力明显增加。对相邻节段,改变绳索的张力从100 N到300 N,其结果对活动度、小关节接触应力及纤维环的应力影响微小,分别改变为6%,12%和9%。作者认为改变绳索的张力将影响手术节段的活动度、小关节接触面的应力和椎间盘纤维环的应力,但对相邻节段并没有明显影响。

3 Dynesys系统的临床应用

Dynesys系统自1994年应用于临床,至今全球已实施约28 000例手术,是目前临床使用最多的后路非融合系统之一。动态稳定系统的适应证取决于其设计的理念及对生物力学的影响。Dynesys设计的目的是改变Kirkaldy-Willis所提倡的“退变三个阶段概念”中的第一阶段后期及第二阶段的生物力学特性,即处理退行性疾病早期的动态不稳状态。由于不稳患者可能有数种临床症状,这些包括动力性椎管狭窄或退行性滑脱导致的椎管狭窄。其他适应证包括单节段或多节段退行性椎间盘退变导致的下腰痛,减压后的医源性不稳及退行性侧凸早期节段的椎管狭窄[10,12,19]。对于Dynesys系统的禁忌证,Schwarzenbach认为脊柱的原发和继发性肿瘤、脊柱骨折、感染、峡部裂性腰椎滑脱、退行性脊柱滑脱大于Ⅰ°～Ⅱ°均不宜采用该方法[19]。严重骨质疏松症可导致椎弓根把持力差,弹性固定后易引起断钉或滑脱;严重腰椎畸形需行广泛减压,对脊柱稳定性破坏很大,容易继发腰椎不稳及滑脱,这些情况也不宜采用Dynesys[10]系统。

已有一些研究报道了动态稳定系统的临床结果。Lee等[20]对Dynesys动态稳定系统治疗退行性腰椎疾病的安全性和有效性进行了评估,共包括20例患者,其中13例女性,7例男性,平均年龄(61±6.98)岁(46～70岁)。临床诊断包括腰椎管狭窄症伴退行性腰椎滑脱(9/20,45%),单纯退行性腰椎管狭窄(5/20,25%),腰椎融合术后相邻节段退变(3/20,15%),腰椎管狭窄伴退行性侧凸(2/20,10%)和复发性腰椎间盘突出症(1/20,5%)。视觉疼痛评分(visual analogue scale,VAS)评分由术前的8.55分下降至2.20分(P<0.001),Oswestry功能障碍指数(oswestry disability index,ODI)评分由术前的79.58%改善至22.17%(P<0.001)。手术节段及上下相邻节段的活动范围术前术后未见明显变化(P=0.502)。研究显示Dynesys固定系统可有效保留手术节段的活动范围,同时对退行性腰椎管狭窄症伴腰椎不稳能改善其临床症状。Silvestre等[21]回顾性分析29例退行性腰椎侧凸采用Dynesys动态稳定系统结合椎板减压治疗的情况,其中有27例同时合并有椎管狭窄(93.1%),有13例(44.8%)合并退行性脊柱滑脱。平均随访54个月(39～68个月),ODI评分平均改善51.6%,腰痛和腿痛VAS评分平均改善57.8%和51.7%。影像学评估方面,退行性侧凸合并脊柱滑脱获得中度的矫形,矫形率为37.5%,随访时得到保持。作者认为采用椎弓根螺钉的动态稳定系统结合椎板减压对于退行性腰椎侧凸是一种安全的手术方案,这种手术方案可维持足够的稳定,防止侧凸及不稳的进一步进展,允许对同时合并椎管狭窄的患者进行更为广泛的减压,较融合手术而言手术创伤更小。Reginald等[22]对28个研究中心的253例动态稳定手术患者和114例后外侧融合手术患者的疗效进行了比较。术后24个月进行随访,动态稳定组患者的下肢疼痛症状缓解54.7 mm,ODI评分改善29.7%,腰痛改善26.0mm,其中92%的患者表示较术前其神经功能得到改善。后外侧融合组患者的下肢疼痛症状缓解47.3 mm,ODI评分改善24.3%,腰痛改善20.0 mm,84%的患者认为术后神经症状得到改善。该研究显示动态固定可获得满意的临床疗效。Mohammed[23]报道44例患者采用Dynesys固定后最少2年的影像学随访情况.X线片检查示单节段手术患者术后有平均5°屈曲及3.5°伸展,共8.5°活动范围;双节段手术患者术后有平均6.5°屈曲及5°伸展,共11.5°活动范围。作者得出结论,Dynesys系统植入后手术节段的功能性活动范围能得到保留,与腰椎间盘置换手术保留的活动范围相似。

4 结论