同步发电机突然三相短路的仿真研究

同步发电机的突然三相短路,是电力系统最严重的故障,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,研究它有着非常重要的意义.在d-p坐标系统下,构建了同步发电机的数学模型以及动态等效电路.利用Matlab7.1/Simulink6.3的强大功能,构建了同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对同步发电机的各物理量在短路期间进行了仿真研究.通过理论和仿真对比分析,同步发电机的各物理量在突然短路的暂态过程中产生很大的冲击和振荡,最后稳定在短路前的状态,仿真结果与理论分析相吻合.此方法还可用来研究同步发电机某些动态过程,从而为电机的优化设计提供必要的理论依据.     

恒定交流励磁时双馈感应发电机的短路电流

系统地分析了三相机端短路状况下,双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流的动态响应,提出了计算DFIG短路电流的新方法.将三相机端短路的DFIG等效为稳态运行的转子励磁异步电机和三相机端短路的鼠笼型异步电机,运用空间矢量的方法分别求解,得到DFIG短路电流的解析表达式,确定了最大短路电流及其出现时刻,同时分析了短路电流中的主要成分以及它们之间的相互关系.以上结论通过Matlab/Simulink仿真进行了验证.     

大型同步发电机单相接地故障的暂态多回路分析--实验验证

为准确仿真大型同步发电机定子单相接地故障,提出了暂态多回路模型,该模型将定子绕组划分成多个单元,将定子绕组对地分布电容等效为准分布参数的电容.为验证仿真的正确性和有效性,对一台12 kW同步发电机实验样机进行了单机空载、中性点电阻接地情况下的定子单相接地实验,并给出了实验结果.对比发电机机端三相电压、中性点电压的仿真结果与实验结果,各电压的绝对偏差不超过电压幅值的7.0%, 验证了采用准分布电容参数的定子单相接地的多回路暂态模型的准确性和有效性.     

异步化汽轮发电机对电力系统低频振荡的抑制

针对异步化汽轮发电机阻尼特性,提出了在电力系统中采用异步化汽轮发电机部分取代传统同步发电机来抑制低频振荡的理论.分析了电力系统产生低频振荡的原因,研究了异步化汽轮发电机的阻尼特性.以一典型两机两区域系统为例,对异步化汽轮发电机抑制电力系统低频振荡的效果进行了仿真分析,仿真结果进一步表明在电力系统中引入异步化汽轮发电机,能改善系统的动暂态运行特性,并能有效抑制电力系统的低频振荡.     

故障限流器提高电力系统暂态稳定的仿真

简单介绍了故障限流器FCL(fault current limiter)的模型，给出了简单电力系统线路正常运行、一条线路出口三相短路、FCL投入和故障线路被切除时发电机转子的运动方程．利用MATLAB对同一系统出现三相短路故障时有FCL和没有FCL的情况下系统的暂态稳定作了仿真，仿真表明FCL能够提高电力系统的暂态稳定．     

基于Matlab的三相双绕组变压器的研究

变压器是电力系统中的主设备之一,对它的研究是很有必要的。本文用Matlab对三相双绕组变压器进行仿真研究。对变压器产生保护误动,空载合闸以及单相对地短路的原因进行仿真分析,在此基础上,对三相双绕组运行状态和故障状态进行研究,主要是对单相,两相短路和三相短路进行模拟仿真。指出在三相变压器里,三绕组变压器的特性及结构与双绕组仍然是基本一致的,即相当于两个双绕组变压器;变压器中的不对称现象是由外施电压的不对称和负载的不对称而引起的。这两种原因都将导致二次电压不对称。当发生短路故障时,将会影响变压器的正常运行。实验表明,本文不仅具有理论意义,而且具有实际意义。     

双绕组发电机交直流同时突然短路的电磁转矩

为了能在设计阶段预测双绕组发电机交直流同时突然短路的电磁转矩,参照三相电机突然短路的分析方法,给出了交变转矩和平均转矩以及总电磁转矩的解析式,并通过电路模型仿真的方法进行了间接验证。该论文所得双绕组发电机交直流同时突然短路电磁转矩的计算式特别适合于工程应用;提出的分析方法也可用于双绕组发电机直流侧短路等电磁转矩的分析。     

船舶电力系统中同步发电机数学建模与仿真

分析实际船舶电力系统,将同步电机理想化,忽略定子暂态,考虑转子阻尼绕组作用,建立简化的五阶同步发电机数学模型.应用计算机仿真技术,并结合实际,实现船舶同步发电机电力系统的仿真.分别对同步发电机、负载、励磁建模,在Matlab开发环境下,借助Simulink工具,选择合适的参数,对船舶同步发电机系统进行仿真.对发电机系统突加负载和突卸负载的仿真表明,该模型是准确有效的.     

基于COMSOL多物理场仿真的短路工况下变压器轴向电磁力的计算

过大的短路电磁力会影响变压器的安全运行及电网的稳定性。为了计算研究短路条件下变压器绕组的轴向电磁力,建立了110 kV/38.5 kV/10.5 kV的变压器“磁场-电路”耦合模型,使用COMSOL Multiphysics软件对三相高压对中压绕组短路工况下的变压器进行了仿真,并得到了铁心磁密和内部辐向漏磁磁密的分布、B相高压中压绕组所受的轴向电磁力以及在不同电流载荷下绕组所受轴向电磁力的变化规律。结果表明,变压器内部辐向漏磁磁密主要集中在绕组端部,峰值可达0.03 T,绕组中间位置,辐向漏磁磁密为0。绕组所受轴向电磁力的频率主要为50 Hz和100 Hz,且随着短路时间的增加,其二倍频特性更加明显。随着短路励磁电流增加,绕组受到的轴向电磁力也会增大,且轴向电磁力增幅等于电流增幅的平方。     

舰船电力系统增益调度多目标励磁控制

针对舰船电力系统中存在的非线性、不确定性和发电机之间相互影响等因素,应用直接反馈线性化技术与增益调度多目标理论设计发电机励磁控制,以阻尼电力系统小信号振荡,提高瞬态稳定性.仿真表明,系统负载功率突然改变时,该控制方法能有效改善系统瞬态稳定性.     

同步发电机定子绕组匝间短路下电磁转矩和振动分析

在考虑气隙偏心的情况下,分析了定子绕组匝间短路后同步发电机气隙磁场的变化特征,得到该内部故障前后电磁转矩和振动的变化规律,特别是瞬时转矩中的脉冲转矩分量幅值和频率的变化特征．应用场路耦合法分析了内部故障与偏心双重条件下的电机端电流第17阶和第19阶分量特征．通过动模实验实测了一台容量为7．5kVA的发电机定子绕组匝间短路时的定子垂直方向振动加速度信号并对其进行了离散频谱分析．结果表明,发电机定子绕组匝间短路后,其2倍基频振动加速度变化大,第17阶和第19阶谐波电流幅值可作为检测未发生或发生内部故障的电机的动态偏心严重程度的特征值     

大型水电机组匝间短路保护动作性能分析

随着我国水力发电的大规模发展,水电机组的单机容量越来越大,对大容量水电机组配置有效的主保护方案对机组和系统稳定运行具有重要意义。大容量水轮发电机定予绕组采用多分支结构,其内部故障数量巨大,根据以往的保护设计经验,相间故障一般由纵差保护灵敏反应,本文分析了三峡右岸哈电机组的绕组结构和内部故障形式,利用暂态仿真结果对匝间保护动作性能进行分析,给出了匝间保护配置建议。     

基于支持向量回归机的同步发电机励磁电流预测方法

为了能更准确、容易地在线诊断出同步发电机转子绕组匝间短路故障,提出了一种基于支持向量回归机的励磁电流预测方法.利用同步发电机正常运行时不同工况下的机端电压、有功功率、无功功率和励磁电流来建立发电机励磁电流的支持向量回归机预测方法.利用该方法预测正常运行时所需励磁电流,并与在线实测的励磁电流进行比较,误差(相对误差)超过阈值就诊断为发生匝间短路故障.通过微型同步发电机动态模拟实验表明,该方法的精度优于BP神经网络法和遗传规划法.     

多相永磁推进电机的外部短路分析

为了定量评估短路电流对多相永磁推进电机转子磁钢的危害,并为短路保护提供依据,建立了该类电机基于场路耦合的非线性电磁暂态数学模型。据此以一台50kW极18相永磁无刷直流电机为例,计算了发生外部单相对地和两相对地突然短路故障时的短路电流波形,并分析了发生短路时阻尼绕组对电磁暂态过程的影响,其仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果表明,该方法可以有效地计算该类电机的暂态短路电流,可用于设计阻尼绕组和校核永磁磁钢的最大退磁工作点。     

多相永磁推进电机的外部短路分析

为了定量评估短路电流对多相永磁推进电机转子磁钢的危害,并为短路保护提供依据,建立了该类电机基于场路耦合的非线性电磁暂态数学模型。据此以一台50 kW 4极18相永磁无刷直流电机为例,计算了发生外部单相对地和2相对地突然短路故障时的短路电流波形,并分析了发生短路时阻尼绕组对电磁暂态过程的影响,其仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果表明,该方法可以有效地计算该类电机的暂态短路电流,可用于设计阻尼绕组和校核永磁磁钢的最大退磁工作点。     

大型水轮发电机电磁场模型及其对温度场的影响

为了准确分析大型水轮发电机的损耗和发热问题,分别建立了2维稳态电磁场、运动电磁场和场路耦合的有限元模型,并以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对转子铁芯损耗和阻尼绕组损耗进行了计算。在此基础上,结合3维温度场有限元计算,分析了3种不同电磁场模型对转子热源和温度计算结果的影响,并与试验数据进行了对比。结果表明,场路耦合模型计算精度更高,额定工况时每根阻尼条的损耗不等,背风面阻尼条的发热明显大于迎风面的阻尼条,转子最高温度位于阻尼绕组而非励磁绕组。研究结果对提高大型水轮发电机转子损耗和温度场的计算精度以及设计、运行的可靠性具有参考价值。     

小电流接地系统单相接地暂态保护判据研究

分析了小电流接地系统单相接地故障时的电磁暂态过程,并重点分析了中性点经消弧线圈接地故障时的电容电流和电感电流在故障线路中的分布特点,基于这些分析提出了采用单相接地故障零序电流暂态首半波的幅值和相位特征量作为单相接地微机保护选线的判据,电力系统动态模拟试验论证了该判据的有效性。这为小电流接地系统实现快速、准确检测出故障线路提供了又一个重要依据。     

基于三分类支持向量机的船用逆变器故障诊断

针对电力推进船舶逆变器存在的开关器件开路故障诊断问题,提出一种基于三分类支持向量机的故障诊断方法。利用对称分量分析方法获得逆变器输出正序瞬时值分量,通过对信号进行小波包分解,得到不同开关元件故障下的小波能量,规范化后作为对应开关器件故障特征。根据开关器件位置和逆变器输出波形特点对开关器件进行分组,利用三分类支持向量机实现故障分类。仿真分析结果表明,该三分类支持向量机故障分类正确率94.29%,诊断方法有效。     

无励磁机、无刷、旋转可控三相同步发电机

本文叙述了无刷、旋转可控三相同步发电机无励磁机的原理,发电机的控制框图及其作用。给出了5.5kw和320kw样机的试验结果。转子中有一个专门的附加绕组。它的设计是在用计算机对磁场进行谐波分析后进行的。理论分析和试验结果的比较表明:附加绕组有阻尼绕组的作用。这种电机的优点是:体积较小,效率较高,励磁的速度较快。     

同步发电机整流系统的稳定性分析

同步发电机整流带反电动势负载时,当系统参数不匹配,在一定工况下,可能出现低频振荡。为了消除低频振荡,基于系统的特征方程、利用R ou th判据推导出小扰动稳定判据,对特征根和系统的等效阻抗进行了计算和分析。系统出现低频振荡是由于系统负的等效阻抗导致自激和Hop f分叉。当系统的总阻抗为零,且有一对共轭的特征虚根时,低频振荡出现。仿真证实了理论分析。给出在转子的交轴上增设一短路绕组和增大交轴阻尼绕组的时间常数等几种解决低频振荡的措施。