發(fā)電機并網(wǎng)設(shè)計修復(fù)的

1、東北石油大學電力系統(tǒng)綜合設(shè)計題目發(fā)電機自動準同期并入電網(wǎng)院系電氣信息工程學院電氣工程系專業(yè)班級電氣2014-1班學生姓名阿力木江吐孫學生學號140603140133指導(dǎo)教師高金蘭徐建軍2017年11月17日電力系統(tǒng)綜合設(shè)計任務(wù)書題目發(fā)電機自動準同期并入電網(wǎng)專業(yè)電氣工程及其自動化姓名阿力木江吐孫學號140603140133主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)電機自動準同期并入電網(wǎng)所需的條件基本要求，完成額定容量為200MVA勺發(fā)電機并網(wǎng)操作，要求無振蕩，無沖擊電流，0.2s后系統(tǒng)穩(wěn)定運行。1）發(fā)電機并網(wǎng)條件分析；2）發(fā)電機并網(wǎng)模型的建立；3）分別對發(fā)電機端電壓電壓與電網(wǎng)電壓幅值、頻率和初相位在各種匹配情況下，發(fā)電機

2、并網(wǎng)過程的仿真；參考資料：1劉介才.工廠供電M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.44-48.2王先彬.電力系統(tǒng)及其自動化M.北京：中國電力出版社，2004.3何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析M.武漢：華中科技大學出版社，2004.4劉平，李輝.基于Matlab的發(fā)電機并網(wǎng)過程仿真分析J.2010.5李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析M.北京：中國電力出版社，2007.完成期限2017.11.6至2017.11.17指導(dǎo)教師高金蘭徐建軍專業(yè)負責人徐建軍2017年11月6日目錄1設(shè)計要求12發(fā)電機并網(wǎng)條件分析12.1 并網(wǎng)的理想條件12.2 相位差、頻率差和電壓差對滑差的影響13發(fā)電機并網(wǎng)模型建立33.1 仿真

3、模型33.2 系統(tǒng)仿真模型的建立43.3 發(fā)電機并網(wǎng)仿真分析63.4 仿真結(jié)果及分析64結(jié)論8參考文獻91設(shè)計要求通過發(fā)電機并網(wǎng)模型的建立與仿真分析，掌握發(fā)電機并網(wǎng)方法和Matlab/Simulink中的電力系統(tǒng)模塊（PSB）,深化對發(fā)電機并網(wǎng)技術(shù)的理解，培養(yǎng)分析、解決問題的能力和Matlab軟件的應(yīng)用能力。4）發(fā)電機并網(wǎng)條件分析；5）發(fā)電機并網(wǎng)模型的建立；6）分別對發(fā)電機端電壓電壓與電網(wǎng)電壓幅值、頻率和初相位在各種匹配情況下，發(fā)電機并網(wǎng)過程的仿真；7）理論分析結(jié)果與仿真分析結(jié)果的比較。2發(fā)電機弁網(wǎng)條件分析2.1 并網(wǎng)的理想條件同步發(fā)電機組并列運行，并列斷路器合閘時沖擊電流應(yīng)盡可能的小，其瞬時

4、最大值一般不宜超過1-2倍的額定電流；發(fā)電機組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對電力系統(tǒng)的擾動。為了減小電網(wǎng)與發(fā)電機組組成的回路內(nèi)產(chǎn)生的瞬時沖擊電流，需保證同步發(fā)電機電壓與電網(wǎng)并網(wǎng)瞬時電壓相等，所以發(fā)電機并網(wǎng)的理想條件為：應(yīng)有一致的相序。方應(yīng)有相等的電壓有效值。方應(yīng)有相同或者十分接近的頻率和相位。若滿足理想條件，則并列合閘沖擊電流為零，且并列后發(fā)電機與電網(wǎng)立即進入同步運行，無任何擾動現(xiàn)象。但在實際操作中，三個條件很難同時滿足，而并列合閘時只要沖擊電流較小，不危及電氣設(shè)備，合閘后發(fā)電機組能迅速拉入同步運行且對電網(wǎng)影響較小，因此實際并列操作允許偏離理想條件一定范圍時進行

5、合閘操作。2.2 相位差、頻率差和電壓差對滑差的影響利用Matlab繪圖工具可得到各種情況下滑差電壓波形，設(shè)電網(wǎng)電壓為U=100sin（wt+儀），圖2-1為頻差為0.5Hz、電壓差和相位差為零的滑差電壓波形。圖2-2為頻差為0.5Hz、相位差為60°、電壓差為零的滑差電壓波形。圖2-3為電壓差為10V、頻差為0.5Hz相位差為零的滑差電壓波形。圖2-1頻差為0.5Hz、電壓差和相位差為零的滑差電壓波形圖圖2-2頻差為0.5Hz、相位差為60°、電壓差為零的滑差電壓波形圖圖2-3電壓差為10V、頻差為0.5Hz相位差為零的滑差電壓波形圖由圖2-1和圖2-2可知當電壓差為零時

6、滑差電壓包絡(luò)線都過零點，此時合閘則沒有沖擊電流。而有電壓差時（如圖2-3）滑差只有最小值而不過零點，因此無論何時合閘都存在沖擊電流，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。3發(fā)電機并網(wǎng)模型建立發(fā)電機并網(wǎng)模型可用單機-無窮大系統(tǒng)模擬，由此分析發(fā)電機并網(wǎng)的動態(tài)過程圖3-1所示為單機-無窮大系統(tǒng)。變樂器發(fā)電機3.1 仿真模型單機即同步發(fā)電機，這里選用SynchronousMachine參數(shù)如下:Pn=200MW;Vn=13.8kV;Xd=1.305;Xd'-0.296;Xd"-0.252;Xq=0.474;Xq"=0.243;X1=0.18;Td'=1.01;Td"=0.005

7、3;Tq"=0.1;變壓器模型選用Three-phaseTransformer,參數(shù)如下：Pn=210MW;fn=60Hz;V1/V2=13.8kV/230kV;R1=R2=0.002773;L1=L2=0.08;Rm=500;Lm=0.053無窮大系統(tǒng)用powerlib中的inductivesourcewithneutral下：Pn=10000MVA;fn=60Hz;V=230kV;X/R=10;系統(tǒng)負荷分別為5MW、10MW03.2打開Matlab/simulink/simpowersystems/blocklibary,新建一個mdl文件，將所需的同步電機、變壓器、線路、無窮大

8、系統(tǒng)和負荷模型（按3.1選定的系統(tǒng)模型）拖到該文件下，如下圖3-2所示：圖3-2電機并網(wǎng)仿真模型3.2.1 元件參數(shù)設(shè)定星jSlTWJlfliEWWS3G1i!W£h«K)三BlockParamtfeirsr5yndhronousMachinepuStandardRcrtoH-tn>e=Sallcot-poleK<xaiMnrc-xaL-JLwwl"tKQ.dfrisciVn(Vxbc)二1?自605：!MmTMT*yXq,Jq81*3E1;|l,3»G,29«O22O474OZ4318d.ajcis七血me-cmziE't

9、an±s;:TlMa-c-cu3.E±.ax3."t£Ttlo，PcXo3I1.O1O.O.1Coc-£fofi.nc3rtfz"i«3±ionf&<3±43>37nnd.p*i3*s-廿七一jFCinOP。:rwMtdwCs)i±19CdL0K)Ibu.ofcuji)plua.qHHDdhuC1imrCcuJk)；|cOoo_33o_o_o_IILK,-七一.一一演一.1圖3-3異步電機參數(shù)設(shè)定LPf七在二JTtLree-Fh.aEeTxazLsfomer(TwoVindi

10、nEB)(K&Ek(link)BlockParametersiThree-PhaseTransformer(TwoWindin.a.ThiBblockathxee-j>haLSetransfoTiaBxbyixs-inethxeesidBElpteasie1tHKnflrjf<“-*_Se<wlEHiliEEeAEme&<l<isitoymiiwrt七口GgeiEE±ber曰1al弋厘"ml.poinl;oftheVrdMensiuremenls圖3-4變壓器參數(shù)設(shè)定0BlockParametersiThree-PhaseSou

11、rceTree-FlLaseSoux-ce<Bask>CllHk>TtKFEe-phGuEEvoltagesourceioBearibewit±sKLbxnnch_IF7PSpeci£yimi>e-£laiiEeubiheEliGrt_circuitlevel|F3n29*七MH*圖3-5發(fā)電機參數(shù)設(shè)定發(fā)電機設(shè)為PU結(jié)點，Bustype為pvgenerators變壓器采用YgYg接線，可省去計算電壓相角時相位差的變化。通過雙擊各模塊，在彈出的窗口中可實現(xiàn)對其參數(shù)的設(shè)置和變更。對需要測量的量可直接引出端口接示波器，便于觀察波形或進行數(shù)據(jù)分析。

12、3.3 發(fā)電機并網(wǎng)仿真分析3.3.1 潮流計算和初始狀態(tài)設(shè)置在并網(wǎng)仿真之前需先通過PowerGUI進行潮流計算，使發(fā)電機電壓發(fā)出電壓滿足并網(wǎng)幅值、相角、頻率要求后可進行仿真，相當于發(fā)電機并網(wǎng)后的動態(tài)過程。為充分研究并網(wǎng)條件，分別對不同條件下的情況進行仿真分析，并做相應(yīng)波形對比。雙擊PowerGUI,點擊Steady-StateWltagesandCurrents顯示當前穩(wěn)定狀態(tài)的電壓電流值，并可選擇查看狀態(tài)變量、被測值、電壓電流源、非線性環(huán)節(jié)的電壓電流值和相角。雙擊InitialStatesSetting可實現(xiàn)運行初始狀態(tài)的設(shè)置，可對狀態(tài)變量全設(shè)零或設(shè)為穩(wěn)定狀態(tài)或手動輸入任意值，可從任意值開始

13、進行仿真。3.3.2 發(fā)電機并網(wǎng)仿真通過改變發(fā)電機和系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，可進行多種條件下的并網(wǎng)仿真分析，限于篇幅，這里只對部分條件做相應(yīng)仿真分析。為便于分析發(fā)電機的并網(wǎng)過程，這里設(shè)置幾種初始條件下的仿真。由于發(fā)電機和系統(tǒng)存在壓差時，即使其他同步條件都符合要求還是會存在沖擊電流。又考慮到變壓器是YY型連接，仿真將分析頻差、壓差對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。分別設(shè)置頻差為1%、5%、10%時比較發(fā)電機的同步情況。并與發(fā)電機存在壓差時進行對比分析。仿真算法采用ode23&3.4 仿真結(jié)果及分析對不同初始條件下的發(fā)電機并網(wǎng)過程進行仿真。合閘時在0.2秒，在頻差1%時，斷路器合閘后，電壓相位及頻率能迅速拉入同步

14、，如下圖3-6所示:圖3-6合閘日在0.2秒，在頻差1%時的電壓波形圖圖3-7斷路器兩側(cè)電流波形頻差10%、體參數(shù)的發(fā)電機定子測的電流波形圖如下所示圖3-8發(fā)電機定子側(cè)電流波形當系統(tǒng)壓差和相角差為零、頻差也很小時，經(jīng)過一個短暫、輕微的振蕩過程，系統(tǒng)可迅速將發(fā)電機拉入同步運行，幾乎沒有沖擊電流。如圖所示，當頻差為5%時，經(jīng)過一個較長時間的振蕩過程，系統(tǒng)最后也可以將發(fā)電機拉入同步運行，此時有一定的沖擊電流。當頻差較大時，如圖10%,系統(tǒng)將一直處于振蕩狀態(tài)，無法穩(wěn)定。發(fā)電機將不能與系統(tǒng)實現(xiàn)同步運行，若此時并網(wǎng)則將存在很大的沖擊電流。圖3-8存在壓差時兩側(cè)的電壓波形在0.2秒并網(wǎng)時，從電壓波形圖可以看

15、出發(fā)電機電壓相位與電網(wǎng)電壓在0.2秒前有一個相位差，在0.2秒合閘時，發(fā)電機機組迅速投入運行，其電壓與電網(wǎng)電壓波形一致，說明并網(wǎng)成功。4結(jié)論發(fā)電機機組并入電網(wǎng)運行時，若發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率不相等、電壓幅值不相等、相角差不為零，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，危機設(shè)備的安全，合閘后發(fā)電機組不能迅速拉入同步運行，將導(dǎo)致電網(wǎng)運行的不良后果。所以實際中待并入的發(fā)電機機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)在上述三個條件得到滿足的情況下才能進行并網(wǎng)運行的操作。才不會對電網(wǎng)運行產(chǎn)生不良后果。用Simulink建立電力系統(tǒng)模型，用仿真方法對三種常見情況下的發(fā)電機并網(wǎng)運行進行了仿真分析，得到了電壓波形與電流波形，這對于分析發(fā)電機并網(wǎng)的工作狀態(tài)

16、和控制提供了幫助。使在現(xiàn)實中難以實現(xiàn)的試驗通過軟件得以直觀的展現(xiàn)，運用MATLAB語言對電網(wǎng)并聯(lián)運行操作進行仿真試驗，可以起到事半功倍的效果。通過這次課程設(shè)計，使我更加扎實白掌握了有關(guān)matlab方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。這次課程設(shè)計不僅培養(yǎng)了獨立思考、操作的能力，在其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學會了很多學習的方法，真的是受益匪淺。1李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析M.北京：中國電力出版社，2007年.2王健明，蘇文成.供電技術(shù)M.西安：電子工業(yè)出版社，2004.3何仰贊

17、，溫增銀.電力系統(tǒng)分析M.武漢：華中科技大學出版社，2004.4張桂香.機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.5李梅.電工基礎(chǔ)M.北京：中國電力出版社，2004.6王維儉.電力系統(tǒng)繼電保護基本原理M.北京：清華大學出版社，1991.7 PrabhaKunder.PowerSystemStabilityandControlM（影印版）.北京：中國電力出版社，2011.8 BlackburnJL.etal.AppliedProtectiveRelayingM.2ndEdition.CoralSpring;WestinghouseElectricCorporation,20099 WorkgroupofGECALTHOMMeasurements.Protectiveelays-ApplicationGuideM.3rdEdition.Stafford;GECALTHOMProtectionandControlLimited,1987.10陳伯時.拖動自動控制系統(tǒng)M.北京：機械工業(yè)出版社，2000.東北石油大學綜合設(shè)計成績評價表課程名稱電力