同步發(fā)電機(jī)二階模型課件

電力系統(tǒng)仿真電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)仿真電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述各個元件和全系統(tǒng)物理量的變化規(guī)律，是電力系統(tǒng)數(shù)字仿真的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)模型和接口元件和系統(tǒng)的初值以及坐標(biāo)變換電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述各個元件和全系統(tǒng)物理電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理1、綜合向量的坐標(biāo)變換2、同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型3、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型4、原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型5、負(fù)荷數(shù)學(xué)模型6、變壓器數(shù)學(xué)模型7、輸電線路數(shù)學(xué)模型8、常微分方程數(shù)值解法電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理1、綜合向量的坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——三相電磁量的綜合向量綜合向量和坐標(biāo)變換

——三相電磁量的綜合向量綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換平衡的三相系統(tǒng)，滿足：ia+ib+ic=0

不平衡的三相系統(tǒng)，三相電流是三個獨(dú)立的變量，僅用兩個新變量(d軸分量和q軸分量)不足以代表原來的三個變量。增選第三個新變量i0

，其值為：定子電流的零軸分量:零序電流

平衡的三相系統(tǒng)，滿足：ia+ib+ic=0不平衡的同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)過Park變換后定子側(cè)看到的勵磁電壓發(fā)電機(jī)空載電動勢同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)過Park變換后同步發(fā)電機(jī)二階模型課件同步發(fā)電機(jī)二階模型模型簡單，機(jī)網(wǎng)接口方便，在大規(guī)模電力系統(tǒng)分析中廣泛使用。同步發(fā)電機(jī)二階模型模型簡單，機(jī)網(wǎng)接口方便，在大規(guī)模電力系統(tǒng)分同步發(fā)電機(jī)五階模型當(dāng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析精度要求高時，采用五階模型。五階模型考慮了發(fā)電機(jī)在發(fā)生暫態(tài)過程時，次暫態(tài)電勢不變的特點(diǎn)。因此將暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電勢引入微分方程中。同步發(fā)電機(jī)五階模型當(dāng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析精度要求高時，采用同步發(fā)電機(jī)五階模型定子電壓方程：轉(zhuǎn)子f繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型定子電壓方程：轉(zhuǎn)子f繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子D繞組電壓方程：轉(zhuǎn)子Q繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子D繞組電壓方程：轉(zhuǎn)子Q繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：發(fā)電機(jī)各模型使用范圍在參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型較為穩(wěn)妥當(dāng)要計(jì)及勵磁系統(tǒng)動態(tài)時，最簡單的模型就是三階模型四階實(shí)用模型和三階實(shí)用模型常用于可忽略轉(zhuǎn)子繞組次暫態(tài)過程但又要考慮定子次暫態(tài)過程的物理問題五階模型更適用于水輪機(jī)，六階模型更適用于實(shí)心轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)各模型使用范圍在參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型較為穩(wěn)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)提供勵磁電流和勵磁功率，起著調(diào)價電壓、保持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓或樞紐站電壓恒定的作用，可控制并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的無功功率分配。可幫助提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定極限。特別是電力電子技術(shù)的發(fā)展，極大地改善了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），可增強(qiáng)系統(tǒng)的電氣阻尼。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)提供勵磁電流和勵磁功率，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)分類直流勵磁系統(tǒng)，通過直流勵磁機(jī)提供勵磁功率。交流勵磁系統(tǒng)，通過交流勵磁機(jī)及半導(dǎo)體可控或不可控整流提供勵磁功率。靜止勵磁系統(tǒng)，從機(jī)端或電網(wǎng)取得交流功率，經(jīng)可控整流提供勵磁功率，通常為自并勵，自復(fù)勵。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)分類勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型典型的可控硅勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型典型的可控硅勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型向發(fā)電機(jī)提供機(jī)械功率和機(jī)械能的裝置，如水輪機(jī)、汽輪機(jī)。為了控制原動機(jī)向發(fā)電機(jī)輸出的機(jī)械功率，保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配負(fù)荷——調(diào)速器通過改變調(diào)速器的參數(shù)及給定值，可得到發(fā)電機(jī)的功率-頻率特性。原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型向發(fā)電機(jī)提供機(jī)械功率和機(jī)械能的裝置，原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型調(diào)速系統(tǒng)的工作原理離心飛擺錯油門油動機(jī)調(diào)頻器原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型調(diào)速系統(tǒng)離心飛擺錯油門油動機(jī)調(diào)頻器原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原動機(jī)數(shù)學(xué)模型蒸汽容積效應(yīng)：當(dāng)改變氣門開度時，由于氣門和噴嘴見存在一定容積的蒸汽，此蒸汽的壓力不會立即發(fā)生變化，因而輸入汽輪機(jī)的功率也不會立即發(fā)生變化，有一個時滯。原動機(jī)數(shù)學(xué)模型蒸汽容積效應(yīng)：當(dāng)改變氣門開度時，由于氣門和噴嘴原動機(jī)數(shù)學(xué)模型只記及高壓蒸汽容積效應(yīng)記及高壓蒸汽和中間再熱蒸汽容積效應(yīng)記及高壓、中間再熱及低壓蒸汽容積效應(yīng)原動機(jī)數(shù)學(xué)模型只記及高壓蒸汽容積效應(yīng)記及高壓蒸汽和中間再熱蒸典型調(diào)速器數(shù)學(xué)模型典型調(diào)速器數(shù)學(xué)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷動態(tài)負(fù)荷模型：綜合負(fù)荷特性用微分方程形式表達(dá)，以反映電力系統(tǒng)頻率和電壓快速變化時的有功和無功特性。靜態(tài)負(fù)荷模型：負(fù)荷的有功和無功在系統(tǒng)頻率和電壓緩慢變化時的特性用代數(shù)方程形式表達(dá)。負(fù)荷數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷負(fù)荷數(shù)學(xué)模型靜態(tài)負(fù)荷模型

在一定頻率和電壓變化范圍內(nèi)，綜合負(fù)荷的靜態(tài)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型靜態(tài)負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型動態(tài)負(fù)荷模型

電力系統(tǒng)動態(tài)負(fù)荷的主要成分為感應(yīng)電動機(jī)，動態(tài)模型一般采用考慮感應(yīng)電動機(jī)幾點(diǎn)在臺過程的三階負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型動態(tài)負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型變壓器數(shù)學(xué)模型變壓器模型主要是建立其高、低壓側(cè)的電壓和電流間的函數(shù)關(guān)系。分為：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型電磁暫態(tài)模型變壓器數(shù)學(xué)模型變壓器模型主要是建立其高、低壓側(cè)的電壓和電流間變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型使用于正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)但對于變壓器的不同接線方式，需要考慮其電壓幅值和相位的變化同時，對于零序，需要關(guān)注起繞組的接線方式和接地方式變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型使用于正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型輸電線路數(shù)學(xué)模型輸電線路的數(shù)學(xué)模型在不同坐標(biāo)系下表達(dá)形式不同分為abc坐標(biāo)系和120坐標(biāo)系，還有xy同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系從動態(tài)過程來看，可分為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型和電磁暫態(tài)模型輸電線路數(shù)學(xué)模型輸電線路的數(shù)學(xué)模型在不同坐標(biāo)系下表達(dá)形式不同輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型abc坐標(biāo)系準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型abc坐標(biāo)系準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型120坐標(biāo)系準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型120坐標(biāo)系準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型與變壓器電磁暫態(tài)模型相似，abc坐標(biāo)下的輸電線路電磁暫態(tài)模型如下輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型與變壓器電磁暫態(tài)模型相似，abc坐標(biāo)下的輸輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型如果采用Park變換，也能得到dq坐標(biāo)系下的輸電線路電磁暫態(tài)模型輸電線路準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型如果采用Park變換，也能得到dq坐標(biāo)系下常微分方程數(shù)值解法常微分方程數(shù)值解法電力系統(tǒng)仿真電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)仿真電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述各個元件和全系統(tǒng)物理量的變化規(guī)律，是電力系統(tǒng)數(shù)字仿真的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)模型和接口元件和系統(tǒng)的初值以及坐標(biāo)變換電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述各個元件和全系統(tǒng)物理電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理1、綜合向量的坐標(biāo)變換2、同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型3、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型4、原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型5、負(fù)荷數(shù)學(xué)模型6、變壓器數(shù)學(xué)模型7、輸電線路數(shù)學(xué)模型8、常微分方程數(shù)值解法電力系統(tǒng)數(shù)字仿真原理1、綜合向量的坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——三相電磁量的綜合向量綜合向量和坐標(biāo)變換

——三相電磁量的綜合向量綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換綜合向量和坐標(biāo)變換

——坐標(biāo)變換平衡的三相系統(tǒng)，滿足：ia+ib+ic=0

不平衡的三相系統(tǒng)，三相電流是三個獨(dú)立的變量，僅用兩個新變量(d軸分量和q軸分量)不足以代表原來的三個變量。增選第三個新變量i0

，其值為：定子電流的零軸分量:零序電流

平衡的三相系統(tǒng)，滿足：ia+ib+ic=0不平衡的同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)過Park變換后定子側(cè)看到的勵磁電壓發(fā)電機(jī)空載電動勢同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)過Park變換后同步發(fā)電機(jī)二階模型課件同步發(fā)電機(jī)二階模型模型簡單，機(jī)網(wǎng)接口方便，在大規(guī)模電力系統(tǒng)分析中廣泛使用。同步發(fā)電機(jī)二階模型模型簡單，機(jī)網(wǎng)接口方便，在大規(guī)模電力系統(tǒng)分同步發(fā)電機(jī)五階模型當(dāng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析精度要求高時，采用五階模型。五階模型考慮了發(fā)電機(jī)在發(fā)生暫態(tài)過程時，次暫態(tài)電勢不變的特點(diǎn)。因此將暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電勢引入微分方程中。同步發(fā)電機(jī)五階模型當(dāng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析精度要求高時，采用同步發(fā)電機(jī)五階模型定子電壓方程：轉(zhuǎn)子f繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型定子電壓方程：轉(zhuǎn)子f繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子D繞組電壓方程：轉(zhuǎn)子Q繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子D繞組電壓方程：轉(zhuǎn)子Q繞組電壓方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：同步發(fā)電機(jī)五階模型轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：發(fā)電機(jī)各模型使用范圍在參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型較為穩(wěn)妥當(dāng)要計(jì)及勵磁系統(tǒng)動態(tài)時，最簡單的模型就是三階模型四階實(shí)用模型和三階實(shí)用模型常用于可忽略轉(zhuǎn)子繞組次暫態(tài)過程但又要考慮定子次暫態(tài)過程的物理問題五階模型更適用于水輪機(jī)，六階模型更適用于實(shí)心轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)各模型使用范圍在參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型較為穩(wěn)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)提供勵磁電流和勵磁功率，起著調(diào)價電壓、保持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓或樞紐站電壓恒定的作用，可控制并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的無功功率分配?？蓭椭岣唠娏ο到y(tǒng)的穩(wěn)定極限。特別是電力電子技術(shù)的發(fā)展，極大地改善了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），可增強(qiáng)系統(tǒng)的電氣阻尼。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)提供勵磁電流和勵磁功率，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)分類直流勵磁系統(tǒng)，通過直流勵磁機(jī)提供勵磁功率。交流勵磁系統(tǒng)，通過交流勵磁機(jī)及半導(dǎo)體可控或不可控整流提供勵磁功率。靜止勵磁系統(tǒng)，從機(jī)端或電網(wǎng)取得交流功率，經(jīng)可控整流提供勵磁功率，通常為自并勵，自復(fù)勵。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型勵磁系統(tǒng)分類勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型典型的可控硅勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型典型的可控硅勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型向發(fā)電機(jī)提供機(jī)械功率和機(jī)械能的裝置，如水輪機(jī)、汽輪機(jī)。為了控制原動機(jī)向發(fā)電機(jī)輸出的機(jī)械功率，保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配負(fù)荷——調(diào)速器通過改變調(diào)速器的參數(shù)及給定值，可得到發(fā)電機(jī)的功率-頻率特性。原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型向發(fā)電機(jī)提供機(jī)械功率和機(jī)械能的裝置，原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型調(diào)速系統(tǒng)的工作原理離心飛擺錯油門油動機(jī)調(diào)頻器原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型調(diào)速系統(tǒng)離心飛擺錯油門油動機(jī)調(diào)頻器原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型原動機(jī)數(shù)學(xué)模型蒸汽容積效應(yīng)：當(dāng)改變氣門開度時，由于氣門和噴嘴見存在一定容積的蒸汽，此蒸汽的壓力不會立即發(fā)生變化，因而輸入汽輪機(jī)的功率也不會立即發(fā)生變化，有一個時滯。原動機(jī)數(shù)學(xué)模型蒸汽容積效應(yīng)：當(dāng)改變氣門開度時，由于氣門和噴嘴原動機(jī)數(shù)學(xué)模型只記及高壓蒸汽容積效應(yīng)記及高壓蒸汽和中間再熱蒸汽容積效應(yīng)記及高壓、中間再熱及低壓蒸汽容積效應(yīng)原動機(jī)數(shù)學(xué)模型只記及高壓蒸汽容積效應(yīng)記及高壓蒸汽和中間再熱蒸典型調(diào)速器數(shù)學(xué)模型典型調(diào)速器數(shù)學(xué)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷動態(tài)負(fù)荷模型：綜合負(fù)荷特性用微分方程形式表達(dá)，以反映電力系統(tǒng)頻率和電壓快速變化時的有功和無功特性。靜態(tài)負(fù)荷模型：負(fù)荷的有功和無功在系統(tǒng)頻率和電壓緩慢變化時的特性用代數(shù)方程形式表達(dá)。負(fù)荷數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷負(fù)荷數(shù)學(xué)模型靜態(tài)負(fù)荷模型

在一定頻率和電壓變化范圍內(nèi)，綜合負(fù)荷的靜態(tài)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型靜態(tài)負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型動態(tài)負(fù)荷模型

電力系統(tǒng)動態(tài)負(fù)荷的主要成分為感應(yīng)電動機(jī)，動態(tài)模型一般采用考慮感應(yīng)電動機(jī)幾點(diǎn)在臺過程的三階負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型動態(tài)負(fù)荷模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型負(fù)荷數(shù)學(xué)模型變壓器數(shù)學(xué)模型變壓器模型主要是建立其高、低壓側(cè)的電壓和電流間的函數(shù)關(guān)系。分為：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型電磁暫態(tài)模型變壓器數(shù)學(xué)模型變壓器模型主要是建立其高、低壓側(cè)的電壓和電流間變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型使用于正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)但對于變壓器的不同接線方式，需要考慮其電壓幅值和相位的變化同時，對于零序，需要關(guān)注起繞組的接線方式和接地方式變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型變壓器準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型使用于正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型變壓器電磁暫態(tài)模型輸電線路數(shù)學(xué)模型輸電線路的數(shù)學(xué)模型在不同坐標(biāo)系下表達(dá)形式不同分為abc坐標(biāo)系和120坐標(biāo)系，還有xy同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系從動態(tài)過程來看，可分為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)