发电机并网模型的建立与并网过程的仿真分析.pdf

目录 0 前言 3 1 设计任务及要求 3 1(1 设计目的 ………………………………...…...……...……… .3 1.2 设计内容和基本要求 ……………………………..…………3 2 发电机并网条件分析 4 2.1 并网的理想条件 4 2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 4 1 3 发电机并网模型建立 6 3.1 仿真模型 6 3.2 系统仿真模型的建立 7 4 发电机并网过程仿真分析 8 4.1 潮流计算和初始状态设置 8 4.2 发电机并网仿真 8 5 仿真结果分析 9 2 6 总结 14 参考文献 14 0 前言 计算机仿真技术己成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重 要方法和手段。由于电力系统的特殊性 , 很多研究无法采用实验的方法进 行 , 仿真分析显得尤为重要。发动机并网是电力系统中常见而重要的一项 操作 , 不恰当的并列操作将导致严重的后果。因此 , 对同步发电机的并列 操作进行研究 , 提高并列操作的准确度和可靠性 , 对于系统的可靠运行具 有很大的现实意义。 MATlAB 是高性能数值计算和可视化软件产品。它由主包、 Simulink 及功能各异的工具箱组成。从版本开始增加了一个专用于电力系统分析的 PSB(电力系统模块,Power system blockset ) 。 PSB 中主要有同步 机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性、有名的和标么 值系统的、不同仿真精度的设备模型库单相 \ 三相的分布和集中参数的传 输线单相、三相断路器及各种电力系统的负荷模型、电力半导体器件库以 3 及控制和测量环节。再借助其他模块库或工具箱 , 在 Simulink 环境下 , 可以进行电力系统的仿真计算 , 并可方便地对各种波形进行图形显示。本 文以一单机一无穷大系统为模型 , 在环境下使用 GUI 、 Simulink 、 m 语 言等创建一发电机并网过程分析与仿真系统。该系统可以对多种情况下的 发电机并网过程进行仿真分析 , 并将仿真结果显示于 GUI 界面。 1 设计任务及要求分析 1.1 设计目的 通过发电机并网模型的建立与仿真分析，使学生掌握发电机并网方法和 Matlab/Simulink 中的电力系统模块 (PSB) ，深化学生对发电机并网技 术的理解，培养学生分析、解决问题的能力和 Matlab 软件的应用能力 。 1.2 设计内容和基本要求 设计内容主要包括发电机并网模型的建立和并网过程的 Matlab 仿真。 基本要求如下 : 1、发电机并网条件分析; 2 、发电机并网模型的建立; 4 3 、分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配 情 2 况下，发电机并网过程的仿真 ; 4 、 理论分析结果与仿真分析结果的比较。 2 发电机并网条件分析 2.1 并网的理想条件 同步发电机组并列运行，并列断路器合闸时冲击电流应尽可能的小，其瞬 时最大值一般不宜超过 1-2 倍的额定电流 ; 发电机组并入电网后，应能迅 速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动 [1]。 为了减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，需保证同步 发电机电压与电网并网瞬时电压相等，所以发电机并网的理想条件为 : 1 、应有一致的相序; 2 、方应有相等的电压有效值; 3 、方应有相同或者十分接近的频率和相位。 若满足理想条件，则并列合闸冲击电流为零，且并列后发电机与电网立即 进入同步运行，无任何扰动现象。但在实际操作中，三个条件很难同时满 5 足，而并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组 能迅速拉入同步运行且对电网影响较小，因此实际并列操作允许偏离理想 条件一定范围时进行合闸操作。 2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 利用 Matlab 绘图工具可得到各种情况下滑差电压波形，设电网电压为 ，图 1 为频差为 0.5Hz 、电压差和相位差为零的滑差电压波形。 U, 1 0 0 s i n