同步发电机不同实用模型的大扰动特性对比研究

为了研究同步发电机3种实用模型对电力系统大扰动特性和暂态稳定极限的影响,采用dq0坐标系下的实用模型与abc坐标系下的电网模型联立求解的方法,推导了发电机与电网接口关系的方程,建立了以实用模型为基础的单机双回线无穷大系统,并以经过试验验证的场路网耦合时步有限元模型作为标准响应,对各实用模型进行校验。采用上述模型对300 MW同步发电机进行仿真计算表明:3种实用模型的大扰动特性存在明显差异,且暂态稳定极限都较为保守;额定励磁下,实用模型与时步有限元的暂态稳定极限最大相差8.8%。研究结果为电力系统仿真中合理选择发电机模型提供了重要参考。     

不同发电机模型对暂态稳定计算的影响

以黑龙江省东部电网为例，对选用不同发电机模型组合进行暂态稳定计算所和的结果进行了对比分析，从而指Ｅ＇恒定模型和Ｅ＇ｑ恒定模型在实际应用中的局限性，并深度性地提出了积分步长的选取对使用精确模型极为重要的观点。     

不同发电机模型对暂态稳定计算的影响

以黑龙江省东部电网为例，对选用不同发电机模型组合进行暂态稳定计算所得的结果进行了对比分析，从而指出了E’恒定模型和E’q恒定模型在实际应用中的局限性，并尝试性地提出了积分步长的选取对使用精确模型极为重要的观点。     

用IEEAC计算发电机暂态稳定极限出力

本文改进了利用扩展等面积准则计算发电机暂态稳定定极限出力的算法。原有算法是建立在理想两群失稳模式的假设上的，且只考虑简单的二时段事件。     

不同发电机模型大扰动特性及暂态稳定性的对比研究

通过对单机无穷大系统的饱和、阻尼绕组对BPA仿真结果进行讨论,并与时步有限元的标准响应进行对比,在发电机不计转子铁心饱和、计及阻尼作用的情况下,研究了系统的暂态稳定极限,指出BPA不能综合考虑转子铁心饱和、阻尼等复杂因素对发电机暂态稳定性的影响。     

与△／Yo变压器相联的同步发电机暂态运行时步有限元仿真

结合时步有限元方法，设计了一个通过△/Yo变压器与无穷大系统及负荷相连接的同步发电机暂态运行过程的仿真程序。在该仿真程序中的发电机模型中考虑了铁心的饱和、转速的变化以及自动电压调节系统(AVR)的调节等对仿真结果的影响，并应用了麦克斯韦应力法计算电磁力矩。在仿真计算中，通过改变仿真程序中相应的参数来模拟不同线路上开关的断开、闭合过程，能方便地对同步发电机受到多种三相对称干扰后的运行过程进行有限元数字仿真。算例计算结果表明了该仿真程序的正确性。     

面向对象的同步发电机自适应暂态模型

通过对同步发电机暂态全过程的分析 ,提出了基于发电机电量变化特点的自适应模型变换判据。在此基础上 ,应用面向对象技术将适用不同阶段的各类发电机模型相结合 ,形成了同步发电机的暂态自适应仿真模型。仿真结果表明 ,该模型精确描述了发电机的暂态全过程 ,具有精度高、计算量小和判据可靠的特点。尤其适合多种暂态过程相互影响的复杂暂态过程的数字仿真     

凸极同步发电机的稳定极限

本文叙述了凸极同步发电机稳定极限图的绘制方法及其简要原理。     

同步发电机的暂态电动势与次暂态电动势

本文基于：（１）戴维南定理；（２）同步发电机的磁场分布与由磁路的磁阻，磁导分析电抗的方法；（３）磁链守恒原理，但又不是通常解磁链方程组方法，而得到了对电力系统暂态分析有重要影响的同步发电要暂态与次暂态电动势，其特点是这两个电动势有清晰的物理意义，这也是首次说明这两个电动势的物理意义。     

发电机进相运行对电网暂态稳定的影响

通过对发电机参数变化规律的理论分析，确定了数学模型与计算程序，并针对东部网１００ＭＷ及以上大机组进相运行，对电网暂态稳定的影响进行计算分析，选出东部网最佳进相地点及进相深度，求出东部网的暂态稳定极限。     

抽水蓄能电机发电工况下的暂态稳定性研究

为了研究响水涧抽水蓄能电机发电工况下承受电力系统扰动的能力,本文基于单元电机建立了抽水蓄能电机的场路耦合时步有限元模型。采用该模型计算了系统发生三相突然短路后的大扰动过程,并分析了抽水蓄能电机运行在发电工况下的暂态稳定性。在此基础上,对比研究了时步有限元模型和传统Park方程所计算结果之间的差异。研究结果为指导抽水蓄能电机的实际运行提供了理论依据。     

虚拟同步发电机的暂态稳定性分析

虚拟同步发电机通过模拟传统同步发电机的摇摆方程实现换流器的虚拟惯性控制,在大扰动下同样存在暂态失稳现象。文中分析了单机无穷大母线连接方式下虚拟同步发电机的暂态稳定性。首先,建立了虚拟同步控制的换流器的大信号模型并基于奇异摄动理论对系统进行降阶,通过与电磁暂态仿真模型进行对比验证了模型的正确性。然后,在此基础上引入胞映射方法对降阶模型的全局非线性进行分析,求出了以虚拟角速度和虚拟相角表示的相平面的吸引域及故障临界切除时间,并对影响虚拟同步发电机大扰动下稳定性的关键因素进行分析,分析结果与小信号分析的结果进行对比。分析表明,系统参数如电网内阻抗、输送功率、虚拟惯量、阻尼系数及滤波器参数等都对虚拟同步发电机的暂态稳定性有重要影响。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了结论的正确性。     

基于故障后最小动能轨迹的同步发电机暂态稳定性分析方法

为了简单并准确地分析同步发电机暂态稳定性,提出结合时域仿真,并分别利用故障后系统稳定和不稳定时的故障切除时间和最小动能线性连接的交点,得到同步发电机的故障临界切除时间的混合评价方法。针对同步发电机模型不考虑阻尼和考虑阻尼2种情况,对提出的基于故障后最小动能轨迹暂态稳定性混合评价方法,分别进行了故障临界切除时间的计算,并和传统的故障后最小动能轨迹方法、时域仿真方法结果进行了比较。结果表明混合方法计算精度优于传统的故障后最小动能轨迹方法,该计算方法比时域法更简单。     

交流励磁风电机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响

分析了交流励磁发电机的暂态功率频率特性,通过调节励磁电流的频率来调节发电机转子的转速和发电机的功率,讨论了交流励磁机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响。通过仿真分析,交流励磁风电机组可以提高相邻同步机组的暂态稳定水平。     

同步发电机多回路-有限元耦合数学模型及其应用

将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了同步发电机的多回路一有限元耦合数学模型,其突出优点在于可以计及定子绕组对地分布电容、磁路饱和、磁极形状、齿槽影响以及涡流等因素,因而适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析。分别应用多回路模型、多回路一有限元耦合模型进行定子绕组单相接地故障暂态数字仿真。仿真结果与实验结果对比表明,相对于多回路模型,多回路-有限元耦合模型具有更高精度。多回路-有限元耦合模型的仿真结果与实验结果基本吻合,验证了该模型的准确性与有效性。     

基于虚拟同步机的变流器暂态稳定分析及混合同步控制策略

针对采用组网型控制策略(以虚拟同步机控制为例)且考虑电流限幅的电压源型变流器(VSC)暂态稳定性差且失稳机理不明的问题,首先从传统同步机的暂态稳定分析方法入手,定性地分析了组网型VSC的暂态过程.然后,通过基于相图的非线性微分方程的分析方法,定量研究了组网型VSC的暂态失稳机理,并提出了一种结合了传统同步机摇摆方程和锁相环的新型同步方法(称为混合同步控制),使得VSC不仅具备频率响应的能力,而且其暂态稳定裕度得到了大幅提高.最后,通过MATLAB/Simulink搭建的仿真模型验证了分析方法的准确性和所提控制方案的有效性.     

虚拟同步发电机频率稳定性分析

在电力电子逆变器控制领域,通过仿真同步发电机的同步特性来实现的虚拟同步发电机(VSG)技术作为近年来提高电力系统稳定性的主要手段得到了充分的研究,在一定程度上解决了分布式能源(DG)并网系统缺少惯性的问题,提高了系统电网频率的稳定性。然而,当电网强度发生变化时,原有的VSG控制策略并不能维持系统频率稳定性。为了进一步提升VSG对频率稳定性的作用,在传统VSG控制策略的基础上,对电网强度变化时VSG系统的频率稳定性进行了分析,研究了影响电网强度变化的因素,并在此基础上提出,可以通过增大VSG中系统惯量的方法来提高电网强度变化时频率稳定性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真工具,验证了所提方法的有效性。     

虚拟同步发电机稳定性分析与参数设计

在电压电流双闭环内核外级联功率控制外环构成的虚拟同步发电机(VSG)控制方案可引入惯性到逆变器中,从而增强并网后对系统稳定性的支持。针对此种VSG的参数设计和稳定性问题,提出了一种由线性化系统模型特征值灵敏度矩阵引导的VSG参数整定方法。由于级联控制回路之间的相互作用以及系统动态对控制器参数的复杂依赖性,使传统的参数整定方法在低开关频率下效果欠佳。而新方案以迭代优化的形式实现,可确保系统稳定性,并使系统特性值从关键位置处移开。最后,开展了时域对比仿真,验证了相对于传统参数设计方案,采用新方案设计的参数明显改善了VSG的动态性能。