第一章模型资料.ppt

为进行电力系统的动态分析，首先需要建立计算所用的系统数学模型。 电力系统是一个非常复杂的大系统，包含的单元很多，各单元间关联密切，各单元的特性也各不相同。 为建立适当的计算模型及获得相应的参数，电力系统的有关工作人员进行了长期的科学试验工作，积累了大量的经验。 本章主要介绍国内外使用较广泛的电力系统分析计算所用的一些数学模型，包括同步电机，励磁机及其调节系统，原动机及其调节系统，负荷以及输配电网络等元件的模型。在不同的动态分析中，所用的数学模型也有差别，特别是负荷模型。 发电机参数有如下的关系式或典型值： 励磁系统种类很多。IEEE励磁系统计算机模拟研究小组专门提出报告，列举国外常用的励磁系统及自动调节器的模型。 我国电机工程学会励磁系统数学模型研究小组也专门组织专家组提出了我国通用的励磁系统及自动调节器模型。 3-1励磁系统模型 直流励磁机和交流励磁机一般可用一阶惯性环节模拟，见图1-4（a）和(b)。晶闸管整流系统的时间常数很小，可以忽略。电力整流器（PR）模型见图1-4（c）。 图1-4中： —励磁机空载时间常数； —电枢反应去磁系数； —自励系数； —发电机励磁电流； —饱和系数； —换相电抗器后电压； —励磁调节器输出电压； —与整流器有关的系数； —励磁输出电压。 3-2 自动励磁调节器模型 自动励磁调节器的一些基本环节，如电压测量和调差单元，放大单元，串联校正单元，并联校正单元和限幅单元等，其数学模型如图1-5。 图1-5中： —测量单元输入电压，电流； —励磁调节器输出电压； —电压偏差信号； —放大倍数； —基准电压； —时间常数。 我国常用的励磁系统和自动调节器的结构及数学模型见图1-6。 同步发电机转子由原动机驱动。机械功率可通过控制水轮机的水门开度或汽轮机的汽门开度来控制。在稳定运行期间，转速处于额定状态。如果出现输出的电功率与输入的机械功率不平衡，则转速将发生变化。通常利用转速的偏差来控制原动机的阀门开度，使功率平衡。 原动机调速系统以往广泛使用机械液压系统，现在大机组已推广应用电气液压系统。IEEE委员会推荐了电力系统分析研究用的汽轮机和水轮机的动态模型。下面介绍几种实用模型。 4-1水轮机调速系统模型 水轮机调速系统的数学模型如图1-8。调速系统的典型参数见表1-1。 4-2 汽轮机调速系统模型 汽轮机调速系统的数学模型如图1-9。调速系统的典型参数见表1-2。 4-3 水轮机模型 水轮机可采用图1-10所示的数学模型，其中 是水锤效应的常数， 是对应水门处的功率， 为水轮机输出功率。 4-4 汽轮机模型 有各种汽轮机的数学模型，图1-11所示为一种串联复式，一次再热的汽轮机功能图和传递函数。这种机组有4个汽缸：高压汽缸HP，中压缸IP，两个低压缸LPA和LPB。HP前有一个蒸汽室，HP和IP间有一个再热器，IP和LP间有蒸汽跨接管，这些环节都造成蒸汽流的时滞，在传递函数中其时间常数分别以 和 表示。每个汽缸提供的功率分别为 和 。图中还表示了事故控制时需用的高压缸和中压缸前的阀门HV和IV。 三．励磁系统及调节器 图1-4 励磁系统数学模型(a)直流励磁机;(b)交流励磁机;(c)电力整流器 三．励磁系统及调节器 三．励磁系统及调节器 三．励磁系统及调节器 图1-5 自动励磁调节单元数学模型 (a)有电源补偿的电压测量单元;(b)放大单元;(c)串联校正放大单元; (d)并联校正放大单元;(e)限幅单元Ⅰ;(f)限幅单元Ⅱ 三．励磁系统及调节器 三．励磁系统及调节器 图1-6 励磁系统和自动调节器的结构及数学模型(a) 三．励磁系统及调节器 图1-6 励磁系统和自动调节器的结构及数学模型(b) 三．励磁系统及调节器 图1-6 励磁系统和自动调节器的结构及数学模型(c) 三．励磁系统及调节器 3-3励磁系统的简化实用模型 在电力系统的实际分析计算中，除了某些特殊情况，例如专门研究励磁系统及其调节器的特性，需要详细模拟其各个环节及特性外，一般情况下，为了减少计算系统的阶数，对励磁系统及其调节器采用简化的实用模型。图1-7是简化模型的一部分。其中励磁机和调节器分别用一阶