电力系统仿真ppt课件.ppt

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1、电力系统仿真电力系统物理模拟原理1电力系统物理模拟是建立在相似原理基础上，反应实物物理过程的模拟研究方法模拟过程与原型系统的物理过程相似可以不受系统复杂高阶方程组的限制难以模拟大规模系统模拟机组必须专门制造参数调整和改变比较麻烦灵活度不够，准确度不太高21、物理模拟的建模依据相似理论相似第一定理相似第二定理相似第三定理相似理论在物理模拟中的应用3相似第一定理相似第一定理：相似现象的相似指标等于1。例2-1：45为相似指标为相似判据相似指标=1相似现象之间所具有的相似判据在数值上是相等的。6相似第一

2、定理给出了相似指标等于1或相似判据相等。但对于一个复杂的元件或系统（比如发电机），究竟有多少个相似判据呢？有如何求这些相似判据呢？7相似第二定理假设一物理现象由n个量纲不同的物理量构成，这些物理量中有k个是相互独立的，有n-k个物理量不独立，则表示这一物理现象的方程式也可用k个无量纲的量完整地表达出来。由他们构成新的基本单位函数：8例如：此时n=5，选出3个新单位，k=3：则有：9根据相似第二定理完全可以确定相似判据的表达式和数目。需要注意：需要找出描述现象所有物理量之间的全部关系式。用某一项去除

3、方程的各项后，所得的判据中有的可能是不独立的。如果方程式中含有非齐次函数，还应该添加上非齐次函数的变量相等条件。同一过程的相似判据形式可能不同。在电力系统分析中，往往把系统的方程式写出标幺值形式，只要模拟系统的变量和参数与原系统的变量和参数的标幺值相等，两者就相似10相似第三定理相似第一，第二定理确定了相似现象的性质（相似必要条件），但没有指出两过程应该具备什么条件才相似。相似第三定理：如果由方程引出的相似判据相同，且初始条件和边界条件相似，则两现象相似。相似第三定理指出了相似的充分和必要条件。1

4、1例如：基于相似第一定理，如果两回路电过程相似：则初始条件也必须相似：12运用相似原理解决问题，还需以下附加条件：由若干个系统组成的复合系统，只要单个系统分别相似，且各系统的边界条件相似，你们整个系统就相似。适用于线性系统的相似条件可推广到非线性系统，只要非线性参数的相对特性重合。适用于同项的或均质系统的相似条件，可以推广到各项异性和非均质系统中。几何上不相似的系统中的物理过程也可以相似，而且在这个系统中的空间中每一点，都可以在另一相似系统中找到完全一定的对应点。13相似理论在物理模拟中的应用复杂

5、的电力系统仍然是由简单元件构成的。只要模拟系统中的每个元件与原系统的对应元件相似，并按原系统连接起来，满足边界条件，则整个系统就相似。在实际电力系统中存在诸多非线性元件，只要非线性参数相似，也能很好地模拟原系统。以上理论是构成动模实验的基础。142、同步发电机模拟同步发电机模拟条件同步发电机的模拟实现模拟发电机的容量及改变容量对电机参数的影响模拟比的确定1516突然短路暂态过程的特点同步发电机对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相对运动，因此不会在转子绕

6、组中感应电流。突然短路时，定子电流在数值上发生急剧变化，电枢反应磁通也随着变化，并在转子绕组中感应电流，这种电流又反过来影响定子电流的变化。同步发电机过渡过程的物理现象17无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析稳态运行：转子：Vf、if恒定，对应磁通:与励磁绕组交链，称为励磁绕组漏磁链。①:与定子绕组交链，称为同步发电机的工作磁链（或空载磁链）②在定子绕组中感应产生空载电势基频电流在气隙中形成一个大小不变、以同步速随转子旋转的旋转磁场:与定子绕组匝链的磁链称为定子绕组的漏磁链与转子绕组匝链的那部

7、分磁链称为电枢反应磁链:、①②18同步发电机机端突然三相短路时的暂态过程由于外接阻抗减小，定子绕组电流将增大，相应的电枢反应磁链也将增大，原来稳定状态下电机内部的电磁平衡关系遭到破坏。但在突变瞬间，为遵守磁链守恒定律，电机中各绕组为保持自身的磁链不变，都将出现若干新的磁链和电流分量。这些磁链和电流分量的产生和变化形成从一种稳定运行状态过渡到另一种稳定运行状态的过渡过程，即暂态过程。19暂态过程分析短路时，定子绕组产生基频电流增量1、转子绕组：对应的电枢反应磁链增大减小励磁绕组原有的磁链增大励磁电流

8、以抵消电枢反应磁链的作用工作磁链和相应的空载电势增大磁链守恒影响到定子绕组202、定子绕组工作磁链和相应的空载电势增大磁链守恒产生基频电流增量,这样定子侧有新增量、产生一大小与电枢反应磁链的增量相等、方向相反的磁链。与此磁链对应的磁场在空间静止不动。产生一直流电流分量（脉动直流）。在凸极发电机中，由于定子绕组磁通路径上的磁阻随转子的旋转以两倍同步频率周期变化，因而这些直流电流的大小将以两倍同步频率脉动。为便于分析，一般将每相绕组中的脉动直流分解为恒定直流电流和两倍同步频率的交流电流