同步发电机不同实用模型对暂态稳定极限准确性的影响

电力系统暂态分析常用的发电机模型是在Park方程基础上引入不同假设得到的假设A和假设B实用模型。为了研究两种实用模型对同步发电机暂态稳定极限计算结果准确性的影响,以单机无穷大系统为例对两种实用模型计算的暂态稳定极限进行对比分析,并用经过实验验证的时步有限元结果对其进行校核;对比分析了发电机与系统强弱连接时,不同发电机模型所计算的暂态稳定极限的差异。通过分析得出,假设A计算的暂态稳定极限功率与时步有限元模型结果更接近,因此该模型更为准确。     

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.     

定子绕组暂态过程对电力系统大扰动特性的影响

为了研究发电机3种机电暂态模型定子电压方程中定子绕组暂态(p)和转速变化(ω)对大扰动特性的影响,通过单机变压器双回线无穷大系统对3种模型在定子绕组暂态和转速单独作用以及共同作用等情况下的大扰动特性进行计算,得出定子绕组暂态对发电机大扰动的影响较大;在此基础上,将上述条件下3种模型的大扰动特性和暂态稳定极限与经过试验验证的时步有限元模型进行了对比。结果表明,计及定子绕组暂态和转速变化的3种机电暂态模型的大扰动特性和暂态稳定极限均与时步有限元结果更接近,并且在一定程度上提高了电网的最大传输功率计算值,为电力系统仿真中发电机的建模提供了重要的理论基础。     

DSP与BPA同步发电机模型对比研究

DSP(dynamic simulation package)是南方电网科学研究院自主研发的电力系统计算分析软件,目前广泛应用于南方电网规划运行中。与国内常用软件BPA相互校核中,发现DSP与BPA的同步发电机模型的差异是导致两个软件暂态稳定计算结果不一致的重要原因。分析对比了DSP采用的基本形式同步发电机模型与BPA采用的标准形式同步发电机模型的差异,给出了两种发电机模型参数之间的转换关系,研究了DSP发电机饱和特性所采用的三段式饱和曲线和BPA采用的二次饱和曲线的差异并提出了拟合方法。在DSP中开发了标准形式同步发电机模型及二次饱和特性,并通过算例验证了该模型与BPA同步发电机模型的一致性。与BPA相比,DSP提供了基本形式和标准形式的两种同步发电机模型、三段式饱和及二次饱和两种饱和特性,可满足更加广泛的仿真模型需求。     

汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的时步有限元分析

为了研究阻尼绕组和磁场饱和对汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的影响,分别采用经典派克(Park)方程模型与时步有限元(time-stepping finite element method,T-SFEM)模型,对发电机不同工况下发生的小扰动进行仿真计算。在此基础上,结合小信号分析法与普罗尼(Prony)方法,对比分析了不同模型下发电机小扰动过程的动态特性以及系统静态稳定性等相关问题。结果表明,在不考虑阻尼绕组与磁场饱和的情况下,2种模型所得的小扰动特性基本一致,而当计及阻尼绕组或磁场饱和作用时则差别显著;采用派克方程模型计算所得的静态稳定极限功角比时步有限元模型的计算结果偏大。研究结果为系统仿真分析提供了合理参考。     

汽轮发电机转子阻尼结构对大扰动低频振荡的影响

为了研究汽轮发电机转子大齿导条、导电槽楔和转子铁心等转子阻尼结构在大扰动低频振荡过程中的作用,首先建立了用于研究大扰动低频振荡过程中汽轮发电机转子各部分阻尼结构作用的场-路耦合时步有限元模型,并通过实验进行了验证;然后采用该模型研究了汽轮发电机转子各部分阻尼结构大扰动低频振荡过程中的作用,分析了三部分阻尼单独作用和共同作用时,对大扰动低频振荡影响较大的阻尼结构;最后研究了不同材料转子槽楔对汽轮发电大扰动低频振荡过程的影响。结果表明:汽轮发电机转子阻尼作用可以有效抑制大扰动后的低频振荡过程;在三部分阻尼中转子槽楔所起的作用较大,且转子采用铝合金槽楔对于抑制大扰动低频振荡的效果明显好于不锈钢槽楔。     

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。     

同步发电机电磁暂态过程的实用方程

本文根据派克方程导出一组描述同步发电机电磁暂态过程的实用过程。这组方程计及转子转速变化对发电机电势的影响。用这组方程分析计算电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程可以提高计算精度。     

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。     

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     

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。     

径向结构永磁同步发电机的比较研究

利用磁路和有限元的计算方法,探讨了4种径向结构永磁转子作为永磁同步发电机时电机性能的差别,研究了产生这些区别的原因,分析了各自漏磁的情况。指出转子采用4种不同的径向结构时,电机的电抗、电压变化率、短路电流、短路比、静态和动态稳定度、漏磁等均有变化,从外特性、电压波形正弦畸变率、运行稳定性、漏磁等方面比较了4种径向结构永磁电机的性能。     

AC/DC并联输电系统大扰动短期电压稳定PDSR

通过对典型交直流并联输电系统的仿真研究发现,在给定事故、直流功率及控制方式下,在发电机节点有功功率和电压幅值、负荷节点有功和无功功率以及直流传输有功功率的决策空间上,保证交直流并联输电系统大扰动短期电压稳定性的实用动态安全域(practical dynamic security regions,PDSR),在较大范围内仍可由描述各节点注入上、下限的垂直于坐标轴的平面、极少数几个分别对应于不同失稳模态的描述大扰动短期电压稳定性的临界超平面和平衡节点所对应的约束面围成。同时发现:当采用整流侧定电流和逆变侧定电压控制方式时,或者低压限流器的参数VL取值较大时,PDSR将扩大;当直流传输功率的不同、直流定功率控制(功率值不变)测控点选择不同和负荷中感应电动机所占的比例不同时,PDSR临界超平面具有平移性质。     

大型灯泡贯流机整机静、动态特性分析

利用有限元分析技术对大型灯泡贯流式整机进行了分析。主要对各种运行工况下的刚、强度结果进行了判定,同时对整机机组的模态频率进行了分析,为避免机组发生共振提供了依据和方向。     

大干扰概率电压稳定评估方法的研究

在调研国内外电压稳定可靠性评估研究的基础上,基于电压稳定的定义和分类,并结合电力系统可靠性评估方法,提出大干扰概率电压稳定性的概念,基于该概念构造能够综合考虑暂态和长期电压稳定性的大干扰电压稳定的可靠性指标,制定概率电压稳定的综合评价原则,在此基础上,提出基于电力系统可靠性评估的大干扰概率电压稳定的评估方法及相应的算法流程。实际电网算例结果表明,所提方法能以定量评估指标直观地表达系统电压稳定的安全特性,有助于提高电力系统运行的可靠性。     

考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理分析

在大容量直流和高占比新能源集中接入的电网背景下,暂态过电压问题极大地制约了直流输电能力和风电并网容量,亟须进一步深入研究考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理及影响因素。文中从理论推导和仿真分析2个方面开展研究,首先推导了交直流故障后换流站和风机侧暂态电压幅值的理论计算公式;然后分析了交直流故障引发暂态过电压的机理及主要影响因素;最后结合仿真分析了风机低电压穿越期间不同有功、无功特性对暂态过电压的影响,通过实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,风机低电压穿越特性将使得风电场成为换流站之外另一个导致暂态过电压的"无功源",低电压穿越期间风机有功出力越小及无功出力越大将导致暂态过电压越严重。     

基于有限元法的多相同步发电机空载特性分析及额定励磁电流计算

针对多相同步发电机铁心的磁非线性和结构复杂性,采用非线性有限元法,建立了电机计算模型,对空载特性与额定励磁电流的计算进行了研究.以一台十二相同步发电机为例,在电磁场计算的基础上,对气隙磁场进行了谐波分析及空载特性计算,计算所得基波电势与实测结果吻合,表明此法可用于电机电磁场计算,能给电机设计提供理论依据.在此基础上通过内功率因数角等参数的迭代,计算得到了与额定工况相符的励磁电流,其方法有较高的实用性,可为一般同步发电机励磁电流计算提供参考.     

发电机励磁限制对小扰动稳定性的影响

分析了几种励磁限制和电力系统稳定器（PSS）介入自动电压调节器的方式对小扰动稳定性的影响，提出了弱联系系统及带有PSS以比较门方式介入电压调节器的低励限制有可能削弱小扰动稳定性，需要考虑低励限制环参数和PSS的参数以提高小扰动稳定性。     

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。