发电机并网设计 (修复的)

东北石油大学

电力系统综合设计

2017年11月17 日

电力系统综合设计任务书

题目发电机自动准同期并入电网

专业电气工程及其自动化姓名阿力木江·吐孙学号140603140133

主要内容：

根据发电机自动准同期并入电网所需的条件基本要求，完成额定容量为200MVA的发电机并网操作，要求无振荡，无冲击电流，0.2s后系统稳定运行。

1)发电机并网条件分析；

2)发电机并网模型的建立；

3)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下，

发电机并网过程的仿真；

参考资料：

[1] 刘介才.工厂供电[M] ．北京：机械工业出版社，2003.44-48.

[2] 王先彬.电力系统及其自动化[M].北京：中国电力出版社，2004．

[3] 何仰赞，温增银．电力系统分析[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2004．

[4] 刘平，李辉.基于Matlab的发电机并网过程仿真分析[J].2010．

[5] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007．

完成期限2017.11.6至2017.11.17

指导教师高金兰徐建军

专业负责人徐建军

2017年11 月6 日

目录

1 设计要求 (1)

2 发电机并网条件分析 (1)

2.1 并网的理想条件 (1)

2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 (1)

3 发电机并网模型建立 (3)

3.1 仿真模型 (3)

3.2 系统仿真模型的建立 (4)

3.3 发电机并网仿真分析 (6)

3.4 仿真结果及分析 (6)

4 结论 (8)

参考文献 (9)

1 设计要求

通过发电机并网模型的建立与仿真分析，掌握发电机并网方法和

Matlab/Simulink中的电力系统模块（PSB），深化对发电机并网技术的理解，培养分析、解决问题的能力和Matlab软件的应用能力。

4)发电机并网条件分析；

5)发电机并网模型的建立；

6)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下，

发电机并网过程的仿真；

7)理论分析结果与仿真分析结果的比较。

2 发电机并网条件分析

2.1 并网的理想条件

同步发电机组并列运行，并列断路器合闸时冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过1-2倍的额定电流；发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

为了减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，需保证同步发电机电压与电网并网瞬时电压相等，所以发电机并网的理想条件为：

●应有一致的相序。

●方应有相等的电压有效值。

●方应有相同或者十分接近的频率和相位。

若满足理想条件，则并列合闸冲击电流为零，且并列后发电机与电网立即进入同步运行，无任何扰动现象。但在实际操作中，三个条件很难同时满足，而并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行且对电网影响较小，因此实际并列操作允许偏离理想条件一定范围时进行合闸操作。

2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响

利用Matlab绘图工具可得到各种情况下滑差电压波形，设电网电压为=wt

U，图2-1为频差为0.5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形。

)

+

100α

sin(

图2-2为频差为0.5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形。图2-3为电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形。

图2-1 频差为0.5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形图

图2-2 频差为0.5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形图图2-3 电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形图

由图2-1和图2-2可知当电压差为零时滑差电压包络线都过零点，此时合闸则没有冲击电流。而有电压差时（如图2-3）滑差只有最小值而不过零点，因此无论何时合闸都存在冲击电流，不利于系统稳定。

3 发电机并网模型建立

发电机并网模型可用单机-无穷大系统模拟，由此分析发电机并网的动态过程。图3-1所示为单机-无穷大系统。

图3-1 单机-无穷大系统

3.1 仿真模型

① 单机即同步发电机，这里选用Synchronous Machine ，参数如下：

② 变压器模型选用Three-phase Transformer ，参数如下：

③ 无穷大系统用powerlib 中的inductive source with neutral ，参数如下：

系统负荷分别为MW MW 105、。

;

1.0";0053.0";01.1';

18.01;243.0";474.0;

252.0";296.0';305.1;8.13;200===========Tq Td Td X Xq Xq Xd Xd Xd kV V MW P n n 053

.0;500;08.021;002773.021;

230/8.132/1;60;210=========Lm Rm L L R R kV kV V V Hz fn MW P n ;

10/;230;60;10000====R X kV V Hz fn MVA P n

3.2 系统仿真模型的建立

打开Matlab/simulink/simpowersystems/blocklibary,新建一个mdl文件，将所需的同步电机、变压器、线路、无穷大系统和负荷模型（按3.1选定的系统模型）拖到该文件下，如下图3-2所示：

图3-2电机并网仿真模型

3.2.1元件参数设定

图3-3 异步电机参数设定