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1、船舶大容量负载对电力系统的影响李冬丽硕士生哈尔滨工程大学[150001]赵跃平高工上海七○四研究所[200031]唐石青高工上海七○四研究所[200031]朱永权工程师上海七○四研究所[200031]摘要本文以两台柴油发电机组并联的电力系统为例建立了船舶电站并联系统的的机电暂态过程数学模型,应用求解发电机转子运动方程为核心的暂态稳定性分析方法,研究了并联系统在切除、投入大容量负载后的动态特性,结合一个算例进行了数字仿真,并从仿真结果可知调节原动机调速器和发电机励磁调节器的参数可以改善系统的稳定性。关键词船舶大容量负载电力系统暂态稳定性数字仿真中图分类号U6
2、65.12符号表动态行为和保持同步稳定运行的能力,因此可以用D———阻尼系数电力系统暂态稳定性分析方法研究大容量负载投入E———发电机的电势和切除对系统的影响。目前分析电力系统暂态稳定Eq———发电机q轴空载电势’Eq———暂态电势性的方法主要有两种:时域仿真法(timesimulationEqe———空载电势的强制分量method)和直接法(directmethod)。时域仿真法将KP———比例常数电力系统各元件模型根据元件间拓扑关系形成全系KVR———调节器的放大系数Pe———发电机的电磁功率统模型,是一组联立的微分方程组和代数方程组,然PT———原动
3、机的输出机械功率后以稳态工况或潮流解为初值,求扰动下的数值解,T———时间常数t———时间即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲′Tdo———定子绕组开路时励磁绕组的时间常数线,并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰Te———励磁时间常数动下能否保持同步运行,即暂态稳定;直接法是从系TJ———发电机组的惯性时间常数Tm———仿真的最大时间统能量角度去看稳定问题,可快速做稳定判断,而不U———电压必计算整个系统运动轨迹,即不必逐步积分计算。Uf———励磁电压时域仿真是稳定性评估最准确的工具,因为它允许Uff———励磁机输入电压UP———手动整定电压在模
4、型中包含:发电机和负载的动态特性、转速和电Xd———发电机d轴同步电抗压调节器等控制装置、静态无功补偿等复杂的控制′Xd———发电机d轴暂态电抗Xq———发电机q轴同步电抗系统、保护装置对稳定性的影响以及提高稳定性的Z———阻抗特殊手段等,因此可以通过改进电力系统各组成部ZL———负载阻抗分的模型精度就能提高时域仿真的精度,通过改变α———阻抗的余角γ———调速率电力系统各调节器的参数改善系统的暂态稳定性;δ———发电机的功角直接法由于模型较简单,分析结果容易偏于保守,在ω———转子角速度ωN———同步转速系统很大或受到一系列扰动时,直接法的速度、精度较差
5、,目前仅用于判别第一摇摆稳定性。本文将采0引言用时域仿真的方法研究大容量负载投入、切除对系电力系统暂态稳定性分析是研究电力系统受到统暂态稳定性的影响,为了便于说明此影响的本身,诸如短路故障,切除线路、发电机、负荷,发电机失去本文以两机并联系统为例进行分析。励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下,电力系统的Vol.25No.62003SHIPENGINEERING47李冬丽、赵跃平、唐石青、朱永权:船舶大容量负载对电力系统的影响当不计发电机的阻尼绕组对电磁暂态过程的影1船舶电力系统并联柴油发电机组的数学响时,发电机励磁绕组的方程可以简化为:模型′dEqEqe=Eq
6、+Td0(7)1.1两机并联系统的功率方程及转子运动方程dt船上的负载主要由电动机构成,假设负载为恒′Xf其中:Td0=。Xf为励磁绕组的电抗,Rf为励ωRf定阻抗载荷,对船内负荷供电的发电机并联系统如磁绕组的电阻。图1所示。励磁调节器的种类很多,本文采用常用的比例式调节器为研究对象,来分析励磁调节系统的动态调节方程。比例式励磁调节系统的传递函数框图如图3所示。图1并联系统结构图两机系统中各发电机的电磁功率方程式为:2图3励磁系统的简化框图E1E1E2Pe1=sinα11+sin(δ12-α12)(1)励磁调节器的方程为:Z11Z122dUfE2E1E2-
7、KVRΔU+UP=Uf+Te(8)Pe2=sinα22-sin(δ12+α12)(2)dtZ22Z12经过变换可得:其中:δ12=δ1-δ2为发电机转子间的相对角。dΔEqe两机的转子运动方程(考虑阻尼绕组产生的转-KVΔU=ΔEqe+Te(9)dt矩为(Δω1-Δω2)的一次函数):XadKVRdδ1式中KV=称为调节器的综合放大系数。Rf=Δω1(3)dtdδ22利用改进欧拉法的暂态稳定性分析=Δω2(4)dt改进欧拉法在暂态稳定分析中采用微分方程和dω1ωND=(PT1-Pe1)-(Δω1-Δω2)(5)代数方程交替求解的方式,编程简单,计算速度快,
8、dtTJ1TJ1而代数方程采用迭代解法可很好的适应发电机和动dω2
