电力系统稳定计算研究用励磁系统数学模型库.pdf
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1、 J 第 l 8卷 第 3期 1 9 9 4年 5月 电网技术 P o we r S y s t e m Te c h n o l o g y V0 1 8 No 3 M a y 1 99 4 电 力系统稳定计算研究用励磁系统数学模型库 刘 增 煌 吴 中 习 周 泽 昕 7 7 7 (电 丽学研究 院,1 0 0 0 8 5 北京)(电力 科学 研究 院 1 0 0 0 8 5 北京 A 内 喜 提 要 本 文 介 绍 了 利 用 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 用 户 自 定 义 建 摸 功 能 建 立 的 电 力 系 统 稳 定 计算 用励磁 系统 数学 摸 蛩库,该 库包 括
2、1 6种励磁 系统数 学 模型。文 中 阻 8机 电力 系统 为倒 给 出了励磁系统携型和参数对电 系统稳定影响的计算结果。关 I 调 苎 兰 型,骂 1 前言 励磁 系统 的数学模 型是对同步发 电机励磁 系统物理过程 的数学描述,作为 电力系统 机 电暂态 过程数学模型 的重要组 成部分,它主要应用于 电力系统 稳定 的分析计 算。我 国电力 系统 稳定 计算分析,长期 以来一 直采 用发电机 暂态电势(E )恒 定的模型,但该模 型不能精确反映各 种励磁系统的物理过程。为了提高我 国电力系统稳定分 析计算 的准确 度和 可信 度,中国电机工程学会励磁分专业委员 会于 1 9 8 9年成立
3、了“励 磁系统数学模型专 家小组”“专家 小组”于 1 9 9 1 年 5月提 出 了工 作报 告 计算 电力 系统稳定用励磁 系统数学模 型,这是 我国 自行 研 究建立的第一套励磁 系统 数学模型。为 了使 专家小组 提 出的模 型能 更 地在 生产 实际 中得 到 应用,我们利用 电力系统分析综合程序 的用户 自定义 建模功能 建立 了电力系统 稳定计算 用励磁 系统数 学模型库。该库 的模型可 以有 效地 模拟 我国电力 系统 中 已有 的绝 大部分励磁 系统,可 满足 目前我国 电力系统 稳定计 算的需要。2 励磁系统模型库 同步 发 电机励磁 系统按 励磁 电源 可分 为直流励磁机
4、励磁系统、交流励磁机励磁系 统 和静 止励磁系统。电力系统稳定计算用励 磁 控 制 系统 的通 用功 能 方 块 图 如 图 l所 示。励 磁 系 统 的 主要 组 成 部件 有 自动 电 压调 节器(AvRAu t o ma t i c Vo l t a g e Re g u l a t o r)、励磁机、功率整流器、电力系统 稳 定器(P s s P 0 we r S y s t e m S t a b i l i z e r)和限幅器等。励磁系统的数学模型分别由这 些部 件的数学模型 _】组成。“专家小组 提 出的励磁 系统模型有直 流励 磁机 励磁系统、交流励磁机励磁 系统和 图 1
5、励硅 控制 系统通用 功能方 块圈(F u n e fi x a l H0 c k a 蛳o f e 批i md 肿o o a t r o l l s y s t e m)静止 励磁 系统三大类共十 种模 型。以此为基础,并考虑了励磁调节器 电源的特点之后,我 们共建 车文 于 1 9 9 3年 8月 0日收 到。刘增煌正研轻高级 工程师 1 9 5 7至 1 9 6 1 年就读于哈尔滨工业大学电机工程系,1 9 6 3 年毕业于北京 电力学院并分配到电力 科学研究院系统所 从事发电机励磁控制、电力系统分析和 穗定控制方面工作。维普资讯 http:/ 第 l 8 卷 第3 期 电网技术 7 立
6、 了 1 6种励磁系统数学模型。2 1 直 流励磁 机励 磁系统:共建立 了 6种模型 以模拟不 同的励磁调节 器。(1)0 4型:见 图 2 AVR u胁 的功率 电源 为发 电机 电流和机 端 电压,两者在直流侧相 加,采 用 以发 电机磁场 电压 为信号的 并 联校正,主要用来模拟具有 复式励磁 电压校正器 的直流励 磁 机 励 磁 系 统,(2)0 5 型:见 图3,AVR 的 功率 电源为发 电机 电流和端 电 压,两者在交流侧相加 具有 发 电机功 率因数补偿作用(相 补偿作用)具有以发电机磁 场 电压 为信号 的并 联校 正环节,主要用来模拟具有快速相复 励 调节的直流励磁机励磁
7、 系统。(3)0 6 型:见 图4,功率放 大器 由电力 电子元件组成,功 率 电源取 自恒定 电压源 具有 PI D调节和发 电机磁场 电压硬 反馈,主要用 来模拟带半 导体 电子 型励磁调节 器并采 用恒定 电源供 电的直流励磁机励磁 系 统。(4)3 6 型;见 图5,AVR 功 率 电源取 自发 电机 机端 电压,其 他 同0 6 型,主要 用 来 模 拟 AVR 功率 电源 由机 端变 压器 供 电的直流励磁 机励磁系统。(5 j 0 7 型:见 图 6,AVR功 率 电源 为恒 定电压源,有 以磁 场 电压 为信号的并联校正,也 是主要用于模拟 带半导体 电子 型励磁调节 器的直流
8、励磁 机励 磁 系统。图 2 0 4型励磁 系统 数学 模型(M a t h e m a t i c mo d e s o f e x c i t a t i o n s y s t e m t y p e 0 4)图 3 0 5型 励磁 系统数 学 模查(M a t h e ma t i c m o d e s o f e xc i t a t i o n s y s t e m t y p e 0 5)=匠互巫 h=二 f:u 蛭“。+H 图4 O 6 查励磁 系统 数学 模型(M a t h e m a t i c mo d e s o f e x c i t a t i o n s y
9、 s t e m t y p e 0 6)兰兰兰兰,堡 f-T 、卜 图5 3 6 查励磁 系统 数学模 型(M a t h e ma t i c mo d e s o f e x c i t a t i o n s y s t e m t y p e 3 6)(6)3 7 型:见 图7,AVR功率 电源取 自发 电机机端 电压,其他 同O 7 型,主要 用来模拟 由机端 变压器供电的 电子型励磁调节器 的直流励磁机励磁系统。维普资讯 http:/ 8 Po we r S y s t e m Te c h n o l o g y VoI 1 8 No 3 皇 卜 l 口_ 一 图 6 0 7
10、型 础磁 系 统数 学模型(M a t h e ma t i c mo d e s o f e x c i t a t i o n s y s t e m t y p e 0 7)图 7 3 7 型励 磁 系统数 学模 型(M a t h e m a t i c mo d e s o f e x c t a t io n s y s t e m t y p e 3 7)2 2 交流励磁机励磁 系统:共建 立了7 种模型,其 中6 种用于模拟 不可控整流器 系统,考虑 了交流 励磁机 的电枢反 应和整流器 的换相 压降;第7 种用于模拟可控整 流器 系统。(1)0 8 型:见 图8,AVR 功
11、率 电源 取 自同轴 副 励 磁 机 还具有 以磁场 电压为信 号的励 磷机 时间常数的补偿 反馈和并联 校正 环节,主 要 用于模拟具 有不 可控 整流 器 的交流 励磁机励磁 系统。(2)0 9 型:见 图9,AVR 的功率 电源取 自副励磁 机,L=兰当 l+l I =,图8 0 8 型励 磁 系统 数学 模型(M a t h e m a t i c mod e s o f e x c i t a tio n s y s t e m t y p e 0 8)励磁调 节器 采用串联 校正(P I D调节),具 有以发 电机磁 场 电压为信号的时间常数补偿环节,主要 用于模拟带 串联 校正的
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