单机无穷大算例系统说明

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1、单机无穷大算例系统说明1214附录一算例系统Ⅰ1.算例系统的数学模型算例系统采用的是文献[1]第12章所使用的单机无穷大系统，图fl-1为其系统单线图。系统基准频率是60Hz。下面分别介绍潮流计算和发电机初始状态计算，全部计算基于标幺值。?0?图fl-1单机无穷大系统单线图1.1.潮流计算已知发电机机端电压幅值为Et=1.0，无穷大母线电压EB=0.995∠0°，发电机有功出力P??=0.9，无功出力Q??=0.3。设δ0为发电机机端电压相角，X∑为发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和，则根据下列公式：????????P??=sinδ0∑可得到δ0=sin?1（P??X∑??

2、??????）=sin?1（0.9×0.651×0.995）=36?。1.2.发电机初始状态计算：发电机参数如下表所示：表f-1发电机参数表由潮流结果可知，发电机定子电流=(P+jQ)?ItEt计算得It=0.9?j0.31∠?36?=0.949∠17.57°设δ??为发电机q轴相对于无穷大母线电压的角度，机端电压、电流与发电机内电势的关系，如图fl-2所示。qEqE?QE?qeqiqE?dedidd图fl-2同步电机的向量图EQ是发电机等值电路中一个虚拟的计算用的电势EQ=Et+Ra+jXq????计算得EQ=1∠36?+0.003+j1.76×0.949∠17.57?=2

3、.204∠81.94°。也就是说δq=81.94°机端电压Et的直轴分量和交轴分量：ed=E??sin（δq?δe）=1×sin81.94°?36°=0.718eq=E??cos（δq?δe）=1×cos（81.94°?36°）=0.696定子绕组出口电流It直轴分量和交轴分量=0.856id=I??sinδq?δe+?=0.949sin81.94°?36°+18.49°=0.411iq=I??cosδq?δe+?=0.949cos81.94°?36°+18.49°暂态电势的计算公式为′=??Et+Ra+jX′dIt′=1∠36?+0.003+j0.3×0.949∠17.57

4、?=1.125∠49.84°得??不计发电机的饱和效应，空载电势????的计算????=EQ+I??Xd?Xq得????=2.204+0.856×（1.81?1.76）=2.24681.3.发电机动态模型发电机转子运动方程??Δ??1=(T???T???K??Δ??)????=???1??0其中T??------标幺机械转矩T??------标幺电气转矩????------机械阻尼转矩系数??------转子角速度P??---原动机功率P??----电磁功率??--------转子相对于同步旋转参考轴的角位移，单位为电气弧度。??0-------同步转速，??0=2πf0=1

5、00π/秒发电机经典模型′′忽略暂态凸极效应，也就是Xd=X??。在暂态过程中，q轴阻尼绕组与励磁绕′保持不变。定子电压方程组磁链保持不变，于是??????=?????I(R??+j????)发电机三绕组模型′忽略定子的电磁暂态，而考虑发电机转子阻尼绕组作用的三绕组发电机模型，也就是考虑到了f绕组、D绕组、Q绕组的电磁暂态和转子运动的机电暂态的发电机模型。发电机定子电压方程[2]????=?????????????????????=??????????????????????转子f,D,Q绕组电势方程分别如下：′dEq′′′Td0=Efq?[Eq+Id(Xd?Xd)]”′dE

6、dEqq”′”””′Td0=?Eq?IdXd?Xd+Td0+Eq"dEd"”"Tq0=?Ed+Iq(Xq?Xq)其中′Eq------暂态电势Efq------由励磁电压????所决定的假想空载电势"Ed------直轴次暂态电势"Eq------交轴次暂态电势2.算例系统的Matlab仿真模型在Matlab环境中，从Simulink和SimPowerSystems中，选取所需元件模块，′恒定的系统模型，其仿真模型如图f-1中所示。主要可以分为分别建立上述??以下几部分模块。?同步发电机模块?三相输电线路模块?无穷大节点的电压源模块?负荷模块?故障模块?测量模块为了计算方便，

7、取模型系统的额定功率????=1MVA，额定线电压（有效值）????=?1000V。这与文献[1]的第12章中单机无穷大系统的参数（额定功率????=2220MVA,额定电压????=24??V）不同，但是两个系统的标幺值是一致的，故能够保证分析结果的一致性。2.1同步发电机模块从SimPowerSystems的“SimPowerSystems-Machines-Synchronous”路径′恒下，分别选取经典模型的发电机模块和三绕组模型的发电机模块，用于搭建??定的系统模型。?经典发电机模型经典发电机