凸极同步发电机误强励暂态仿真.pdf

第27卷第7期
电力科学与工程
Vol 27.No.7
201年7月
Electric Power Science and Engineering
ul.,2011
凸极同步发电机误强励暂态仿真
李俊卿,常亚利
华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定07003)
摘要:发电机组误强励现象时有发生,对予系统稳定造成严重危害,因此对于现象的认识及预防尤为
重要。基于凸极同步电机的派克方程,在 MAYLAB里搭建单机无限大系统,进行强励过程的暂态仿真,
分析了定子电流、电压、功率及转速的暂态过程。
关键词:凸规同步发电机;误强励; MATLAB暫态仿真
中图分类号:TM73文敲标识码:A
侧采用电动机惯例,正的电流产生正的磁通。则
凸极同步发电机的派克方程如下:
发电机组强励正确动作对电力系统的稳定运
,=Pv,+oゅa-i
行和电保护装置的正确动作具有重要的作用,
然而由于多方面的原因,发电机组误强励在电厂
=P#i+f
时有发生2。发电机细机端电压在正常调节范围
0=P414+Riya
内运行,若机组强行励磁,致使机端电压过高,这
一强励过程是异常强励过程即误强励。文献[3]
0=Pyl, +KI
分析了2008年1月23日发生在陕西省榆林银河式中:
上河发电厂的某机组的误强励现象及发变机组保
H=-lriz + Maia M,ain4
护的一地关键技术;文献[4]分析了可能造成
误强励的原因,并提出一些预防措施;文献[5
Vo =-loio
对300MW和600MW汽轮发电机空载误强励灭
Muiz*Lmzig +Mo
磁进行仿真,提出了减小发电机过电压保护整定
值和增设发电机空载专用过电压保护的建议。本
ya=--mai +Nair +Luana
文以单机无限大电网系统中励磁电压的跃变来仿
真发电机的误强励过程,通过在 MATLAB的SIM
yue
M,i+
ULNK平台里搭建仿真模型并结合m文件编程,
分析电机定子电流、电压及转速的动态过程,为式中:2,,为同步电机定子电压在坐标
误强励现象分析及保护整定提供理论依据。
下的d轴、q轴和0轴分量;レa,e,a分别为
转子绕组电压,等效阻尼绕组d轴、q轴电压分
1仿真原理
量;ψ,ψ,va,ψ,分别为定子d轴、g轴
磁链,励磁绕组磁链,等效阻尼绕组d轴、q轴
同步电机电压方程按如下惯例列写:定子侧磁链;为同步电机旋转电角速度;R,Ra,Ra
釆用发电机惯例,正的电流产生负的磁通;转子R,分别为定子绕组等效电阻,励磁绕组等效电
收稿日期:2011-05-09
基金项目:河北省自然科学基金(08BO05,E201000705)。
作者简介:李後卿(1967-),女,教授,从事交流电机及其系统分析、电机在线监测和故障诊断研究,E-mal: chang-
eri1983@126.como
万方数据
电力科学与工程
2011年
阻,阻尼绕组等效d轴电阻、q轴电阻;L,与,转子运効方程:
い,L,Lng,1,分别为定子绕组d轴、g轴自
de P-P
感以及0轴自感,励磁绕组自感,等效阻尼绕组
d轴、g轴自感;Ma,Mュ4,M4,Mn,M、分别式中:2为转子机械角速度;P,为输入的机械功
为励磁绕组与定子以轴互感,定子d轴与等效阻率;P,为电磁功率;,为电机极对数;J为转动
尼绕组d轴互感,定子q轴与等效阻尼绕组q轴惯量。
互感,励磁绕组与等效阻尼绕组d轴互感,励磁
基于派克方程(1)、(2),对其取拉氏变换
绕组与等效阻尼绕组Q轴互感。P为微分算子。进行分析,
电磁功率为
P=ラのX(a-iv)
SM
(s)-Li4(0,)+Mi(0,)+Mnai(0,
1(い)11U()-(0,)+Mai(0-)
ーsM
()
Ca(a)-yMaiv(0-)+uvi(O+)+Madi(0
(0、)+Maie(0,)+1+4(0,)
解之得,
(K1+2K2+2K3+K)
Cs + c
K1=f(x。,yx)
( M Lqa-m,.a)
K2
可见(t)中包含两部分,一是Au(),另一个是
Be“;且其衰减时间常数为
K4=f(x+b,y。+K3)
2仿真及结果分析
由此可见直轴阻尼绕组的等效电阻越大,等
效自感越小,其衰减的越快;定子交轴电流与定
所仿真的电机参数如下:S=27027VA,
子电压直接相关。
=400 V, f=50 Hz; n=1 500 r/min; Rs
1.269;J=0.0923kg
2;P,=18000
U: (s)sU, ()a
D
W。初始值的选取是在搭建的仿真平台中任取一
,(s)=-
o[(1-4)s-R]o[(1-)s-R
时刻,得到各状态变量的初值。
B
凸极同步发电机误強励时的暂态过程,通过
C
s s +I/T
在 Matlab中的m文件绵程,得到各物理量。具体
本仿真中对于状态方程的求解采用龙格一库仿真流程如下:
塔的方法。龙格一库塔法的基本思想是设法计算
(1)输入电机电磁设计参数。
∫x,y)在某些点上的函数值,然后对这些函数值
(2)设定各状态变量初值。
作线性组合,构造近似计算公式,再把近似公式
(3)设定迭代步长女=0.001、送代次数
和解的泰勒展开式相比较,使前面的若干项吻合,m=15100、转子初始位置角gamD=-57、79。
从而获得达到一定精度的数值计算公式。本程序(4)设置瞬变过程。
采用四阶龙格一库塔法,其经典公式如下
(5)生成同步发电机状态方程。
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