發(fā)電機(jī)并網(wǎng)設(shè)計(jì) (修復(fù)的)

東北石油大學(xué)電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)題題目發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并入電網(wǎng)院系電氣信息工程學(xué)院電氣工程系專業(yè)班級(jí)電氣2014-1班學(xué)生姓名阿力木江·吐孫學(xué)生學(xué)號(hào)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(jì)任務(wù)書題目 發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并入電網(wǎng)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化姓名阿力木江·吐孫學(xué)號(hào)140603140133主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并入電網(wǎng)所需的條件基本要求，完成額定容量為200MVA0.2s發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件分析；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型的建立；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程的仿真；參考資料：[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.44-48.王先彬.[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004．[M]劉平，李輝.Matlab的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程仿真分析[J].2010．[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007．完成期限 2017.11.6至2017.11.17指導(dǎo)教師 高金蘭徐建專業(yè)負(fù)責(zé)人 徐建軍2017年11月6日電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）目錄設(shè)計(jì)要求 1發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件分析 1并網(wǎng)的理想條件 1相位差、頻率差和電壓差對(duì)滑差的影響 1發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型建立 3仿真模型 3系統(tǒng)仿真模型的建立 4發(fā)電機(jī)并網(wǎng)仿真分析 6仿真結(jié)果及分析 6結(jié)論 8參考文獻(xiàn) 9設(shè)計(jì)要求

電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）通過發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型的建立與仿真分析，掌握發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方法和Matlab/Simulink中的電力系統(tǒng)模塊PSBMatlab軟件的應(yīng)用能力。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件分析；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型的建立；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程的仿真；理論分析結(jié)果與仿真分析結(jié)果的比較。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件分析并網(wǎng)的理想條件同步發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行，并列斷路器合閘時(shí)沖擊電流應(yīng)盡可能的小，其瞬時(shí)最大值一般不宜超過1-2倍的額定電流；發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。為了減小電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)組組成的回路內(nèi)產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊電流，需保證同步發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)并網(wǎng)瞬時(shí)電壓相等，所以發(fā)電機(jī)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(jī)與電網(wǎng)立即進(jìn)入同步運(yùn)行，無任何擾動(dòng)現(xiàn)象。但在實(shí)際操作中，三個(gè)條件很難同時(shí)滿足，而并列合閘時(shí)只要沖擊電流較小，不危及電氣設(shè)備，合閘后發(fā)電機(jī)組能迅速拉入同步運(yùn)行且對(duì)電網(wǎng)影響較小，因此實(shí)際并列操作允許偏離理想條件一定范圍時(shí)進(jìn)行合閘操作。相位差、頻率差和電壓差對(duì)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U100sin(wt2-10.5Hz2-20.5Hz60°2-310V0.5Hz1電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）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2電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）2-12-2如圖2-3）何時(shí)合閘都存在沖擊電流，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型建立發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模型可用單機(jī)-無窮大系統(tǒng)模擬，由此分析發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過程。圖3-1所示為單機(jī)-無窮大系統(tǒng)。圖3-1 單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真模型① SynchronousMachine，參數(shù)如下：P200MW;V 13.8kV;Xd1.305;Xd'0.296;Xd"0.252;n nXq0.474;Xq"X1Td'1.01;Td"0.0053;Tq"② Three-phaseTransformer，參數(shù)如下：P210MW;fn60Hz;V1/V213.8kV/230kV;nR1R20.002773;L1L20.08;Rm500;Lm0.053③ powerlibinductivesourcewithneutral下：P10000MVA;fn60Hz;V230kV;X/R10;n系統(tǒng)負(fù)荷分別為10MW。3電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）系統(tǒng)仿真模型的建立Matlab/simulink/simpowersystems/blocklibary,mdl文件，將所需的同步電機(jī)、變壓器、線路、無窮大系統(tǒng)和負(fù)荷模型（按3.1選定的系統(tǒng)模型）3-2所示：圖3-2電機(jī)并網(wǎng)仿真模型元件參數(shù)設(shè)定3-3異步電機(jī)參數(shù)設(shè)定4電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）3-4變壓器參數(shù)設(shè)定3-5發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)定PUpvgenerator。變壓器采用YgYg去計(jì)算電壓相角時(shí)相位差的變化。通過雙擊各模塊，在彈出的窗口中可實(shí)現(xiàn)對(duì)其參數(shù)的設(shè)置和變更。對(duì)需要測(cè)量的量可直接引出端口接示波器，便于觀察波形或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。5電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)仿真分析潮流計(jì)算和初始狀態(tài)設(shè)置PowerGUI為充分研究并網(wǎng)條件，分別對(duì)不同條件下的情況進(jìn)行仿真分析，并做相應(yīng)波形對(duì)比。PowerGUISteady-StateandCurrents的電壓電流值，并可選擇查看狀態(tài)變量、被測(cè)值、電壓電流源、非線性環(huán)節(jié)的電壓電流值和相角。InitialStatesSetting設(shè)為穩(wěn)定狀態(tài)或手動(dòng)輸入任意值，可從任意值開始進(jìn)行仿真。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)仿真通過改變發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，可進(jìn)行多種條件下的并網(wǎng)仿真分析，限于篇幅，這里只對(duì)部分條件做相應(yīng)仿真分析。為便于分析發(fā)電機(jī)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(jī)和系統(tǒng)存在壓差時(shí)，即使其他同步條件都符合要求還是會(huì)存在沖擊電流。又考YY型連接，仿真將分析頻差、壓差對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。分別設(shè)置1%5%10%ode23S。仿真結(jié)果及分析對(duì)不同初始條件下的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程進(jìn)行仿真。0.21%3-6所示：圖3-6合閘時(shí)在0.2秒，在頻差1%時(shí)的電壓波形圖6電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）斷路器合閘后，短路器兩側(cè)電流相位及頻率會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，導(dǎo)致波形不再是正弦型：圖3-7斷路器兩側(cè)電流波形頻差10%總體參數(shù)的發(fā)電機(jī)定子測(cè)的電流波形圖如下所示:圖3-8發(fā)電機(jī)定子側(cè)電流波形系統(tǒng)可迅速將發(fā)電機(jī)拉入同步運(yùn)行，幾乎沒有沖擊電流。如圖所示，當(dāng)頻差為時(shí)，經(jīng)過一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的振蕩過程，系統(tǒng)最后也可以將發(fā)電機(jī)拉入同步運(yùn)行，此時(shí)有一定的沖擊電流。當(dāng)頻差較大時(shí)，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(jī)將不能與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，若此時(shí)并網(wǎng)則將存在很大的沖擊電流。7電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）圖3-8存在壓差時(shí)兩側(cè)的電壓波形秒合閘時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)組迅速投入運(yùn)行，其電壓與電網(wǎng)電壓波形一致，說明并網(wǎng)成功。結(jié)論發(fā)電機(jī)機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)電機(jī)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(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，危機(jī)設(shè)備的安全，合閘后發(fā)電機(jī)組不能迅速拉入同步運(yùn)行，將導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行的不良后果。所以實(shí)際中待并入的發(fā)電機(jī)機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)在上述三個(gè)條件得到滿足的情況下才能進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行的操作。才不會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生不良后果。Simulink建立電力系統(tǒng)模型，用仿真方法對(duì)三種常見情況下的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行了仿真分析，得到了電壓波形與電流波形，這對(duì)于分析發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的工運(yùn)用MATLAB語言對(duì)電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行操作進(jìn)行仿真試驗(yàn)，可以起到事半功倍的效果。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)matlab方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)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(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。這次課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)了獨(dú)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(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法，真的是受益匪淺。8電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（報(bào)告）參考文獻(xiàn)李光琦.[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007年．[M]．西安：電子工業(yè)出版社，2004．[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004．[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2004．[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1991．Prabha Kunder.PowerSystemStabilityandControl [M](影印版)BlackburnJL.etal.AppliedProtectiveRelaying[M].2ndEdition.CoralSpring;WestinghouseElectricCorporation,2009．WorkgroupofGECALTHOM Measurements.Protectiveelays-ApplicationGuide[M].3rdEdition.Stafford;GECALTHOMProtectionandControlLimited，1987．[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．9東北石油大學(xué)綜合設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱 電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)題目名稱

發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并入電網(wǎng)指導(dǎo)教高金蘭

副教授學(xué)生姓名阿力木江吐孫學(xué)號(hào)14