大三上暫態(tài)發(fā)電機(jī)

《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》

PowerSystemTransientAnalysis

主講：吳峰

uL=0,i=US/Ri=0,uL=0S接通電源后很長(zhǎng)時(shí)間，電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，電感視為短路：S未動(dòng)作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)：前穩(wěn)態(tài)暫態(tài)新穩(wěn)態(tài)tsitOuL-S+–uLUSRLi

(t=0)+

(t→∞)+–uLUSRLi+-0.緒論0.1穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的概念(Steadystate)(Transientstate)電網(wǎng)故障實(shí)測(cè)結(jié)果0.2暫態(tài)過(guò)程(Transientprocess)《高電壓》《故障分析》《穩(wěn)定分析》同步發(fā)電機(jī)的模型 ==第4章電力系統(tǒng)的對(duì)稱故障 ==第10章電力系統(tǒng)的不對(duì)稱故障 ==第11章電力系統(tǒng)穩(wěn)定 ==第12章0.3課程內(nèi)容上好課堂，做好作業(yè)踴躍提問(wèn)，課后自學(xué)0.4課程要求鞠平：電力工程（第2版），機(jī)械工業(yè)出版社，2014李光琦：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，中國(guó)電力出版社，1986何仰贊等：電力系統(tǒng)分析(上冊(cè)、下冊(cè))，華中理工大學(xué)出版社，1985蔡元宇：電力系統(tǒng)故障分析，水利電力出版社，1992B.M.Weedy,B.J.Cory:ElectricPowerSystems(4thEdition),JohnWiley&Sons,19990.5參考文獻(xiàn)答疑時(shí)間：隨時(shí)+預(yù)約地點(diǎn)：勤學(xué)樓5319Email：緒論結(jié)束第4章同步發(fā)電機(jī)模型Chap4SynchronousGeneratorModels

這一章很重要

發(fā)電機(jī)好比心臟這一章是難點(diǎn)電和磁這一章是基礎(chǔ)基本方程與參數(shù)穩(wěn)態(tài)方程與參數(shù)動(dòng)態(tài)方程與參數(shù)鞠平電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷電源

abc坐標(biāo)系下的方程4.1同步發(fā)電機(jī)的基本方程與參數(shù)

派克-戈列夫變換

派克-戈列夫方程1、基本假定——理想電機(jī)

轉(zhuǎn)子、定子繞組對(duì)稱磁勢(shì)、磁通正弦分布不計(jì)飽和74.1.1abc坐標(biāo)系下的方程++++++++++++????????????？幾個(gè)繞組WindingStatorRotorDamper2、正方向的選取++++++++++++????????????Ψabc與iabc相反ΨfDQ與ifDQ相同3、同步電機(jī)回路圖

uabc與iabc相反

Eabc與uabc相同?阻尼繞組中有無(wú)電流4、電壓方程－－電關(guān)系

(VoltageEquation)5、磁鏈方程－－磁關(guān)系

(FluxLinkagesEquation)

定子定子

變？

變？轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子

變？

6、電感(Inductance)++++++++++++????????????轉(zhuǎn)子繞組的自感轉(zhuǎn)子繞組間互感恒定恒定

垂直時(shí)？

(1)轉(zhuǎn)子繞組自感及互感++++++++++++????????????

(2)定子與轉(zhuǎn)子繞組間互感??++??+++?+?+?+?？隱極機(jī)l2＝？

(3)定子繞組自感+?+?+?+?(4)定子繞組間互感+?+?+?+?+?+?+?+?？隱極機(jī)m2＝？

電感是否時(shí)變

恒定一定變可變可不變

電感時(shí)變?cè)?/p>

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)－主因（動(dòng)為機(jī)，靜為器）轉(zhuǎn)子凸極－輔因

變換概述

空間綜合相量

派克變換的導(dǎo)出4.1.2派克-戈列夫變換

Park’sTransformation

dqoTransformation28

可理解為數(shù)學(xué)變換：應(yīng)了解物理本質(zhì)坐標(biāo)變換，使易分析、易處理

0.變換概述

時(shí)變系數(shù)，方程難分析、難計(jì)算

abc坐標(biāo)系方程

華人學(xué)者作出貢獻(xiàn)：顧毓秀、高景德三相對(duì)稱繞組中通以對(duì)稱電流時(shí)，其合成磁勢(shì)為一正向旋轉(zhuǎn)的磁勢(shì)方向：abc轉(zhuǎn)速：2πf幅值：每相脈動(dòng)振幅的3/21.兩個(gè)原理

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理

[《電機(jī)學(xué)》7-2、7-3]

雙反應(yīng)原理

[《電機(jī)學(xué)》12-6]三相定子繞組合成的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)可以用直軸分量和交軸分量代替電氣角空間角2.兩個(gè)角度－均以定子a

軸為參考軸3.派克變換的導(dǎo)出方程兩邊同乘F，則有不對(duì)稱：

但可令：

使：

綜合得Park變換：

逆變換為

兩個(gè)變換應(yīng)該記住，如何記？★

注：（1）可理解為線性數(shù)學(xué)變換

（2）可用于其他各量，如等（3）可用于其他函數(shù)，如不對(duì)稱、直流等已知【例4-1】求其中

按Park變換得：

？恒定的條件是什么？

恒定的條件是：①

對(duì)稱

②

電速度＝機(jī)速度為什么9習(xí)題：p91,4-1

1.磁鏈方程4.1.3dq0坐標(biāo)系下的方程

Theequationsindqocomponents2.電壓方程3.物理解釋4.標(biāo)幺值方程5.方程求解1.磁鏈方程？fDQ變量是否要變換

經(jīng)推導(dǎo)整理得：此處，l,m

均為各電感系數(shù)中常數(shù)。式中：?觀察變化

（1）電感變成常數(shù)（2）之間無(wú)互感（3）0分量獨(dú)立（4）軸之間無(wú)互感思考：分析原因?變化：3

對(duì)定子電壓方程變換，對(duì)轉(zhuǎn)子電壓方程無(wú)需變換2.電壓方程因?yàn)椋旱仁絻蛇叾汲?0又因?yàn)椋?/p>

所以：

？觀察變化

速度電勢(shì)S為新增項(xiàng)，且中為，中為（變壓器電勢(shì)）（發(fā)電機(jī)電勢(shì)）

電壓三項(xiàng)=電阻壓降+脈變電勢(shì)+速度電勢(shì)

變化

思考：為什么？3.標(biāo)幺值方程（1）基準(zhǔn)值

適當(dāng)?shù)倪x取定、轉(zhuǎn)子側(cè)的基值，使:①

互感系數(shù)對(duì)稱可逆②

d軸互感相等③

電感與電抗標(biāo)幺值相等以下為簡(jiǎn)便，標(biāo)幺值下標(biāo)*略去（2）磁鏈方程（3）電壓方程

（1）Park變換數(shù)學(xué)上：狀態(tài)量的轉(zhuǎn)變物理上：觀察點(diǎn)的轉(zhuǎn)移靜止的以轉(zhuǎn)子速度旋轉(zhuǎn)的

abc坐標(biāo)系dq0坐標(biāo)系

課堂討論

－Park變換與方程（2）電感為常數(shù)？為什么（3）d、q軸之間無(wú)互感

？為什么？是否就無(wú)聯(lián)系（4）0分量獨(dú)立

？為什么（5）電感為繞組的自感？什么情況相等？大小關(guān)系

Park方程有兩組，18個(gè)變量為了與外部系統(tǒng)方程相聯(lián)，消去中間變量－磁鏈、轉(zhuǎn)子側(cè)量，建立定子側(cè)電壓與電流之間的方程包括穩(wěn)態(tài)、次暫態(tài)、暫態(tài)推導(dǎo)乏味，但后面和工作中需要用到11

標(biāo)量方程4.2同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)與方程

Steady-stateequations

相量方程

條件4.2.1穩(wěn)態(tài)條件轉(zhuǎn)速恒定設(shè)恒定對(duì)稱分量均為常數(shù)，，同理

，？是否為04.2.2穩(wěn)態(tài)電壓方程

空載電勢(shì)

定義：

因?yàn)榭蛰d時(shí)：4.2.2相量方程、相量圖令（相量）＝（d

分量）＋j（q分量）

即

d軸為實(shí)軸，q

軸為虛軸

，則位于虛軸即

q

軸

相量圖已知：、、，求出：、軸及、各分量

①設(shè)

②由得及、軸

③將、投到、軸

1、隱極機(jī)它是軸與端電壓之間的夾角。

功角功角是電力系統(tǒng)中的重要角度研究之間的關(guān)系2、凸極機(jī)相量方程寫不成全相量形式，相量圖也就畫(huà)不出，各個(gè)分量就得不到？

能否構(gòu)造一個(gè)既位于軸，又隱極化的電勢(shì)？

、、、、、各分量、位于軸，與同向，相差

①則或可求得②由得軸及軸方向，則可得及③或例4-2

(1)對(duì)于凸極機(jī)，先求試求穩(wěn)態(tài)時(shí)各電勢(shì)，忽略電阻。已知發(fā)電機(jī)有如下參數(shù)：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件為：，，。由解：得

例

(2)計(jì)算電壓，電流分量：(3)計(jì)算

等值電路隱極機(jī)凸極機(jī)

次暫態(tài)方程與參數(shù)

暫態(tài)方程與參數(shù)4.3同步發(fā)電機(jī)的實(shí)用方程與參數(shù)

幾種電抗和電勢(shì)之間的關(guān)系

穩(wěn)態(tài)方程只適用于穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)時(shí)不連續(xù) 找一組變量能連續(xù)、不突變穩(wěn)態(tài)時(shí)算出暫態(tài)時(shí)采用

[《電機(jī)學(xué)》15-2]54.3.1次暫態(tài)方程與參數(shù)

次暫態(tài)電勢(shì)與次暫態(tài)電抗（Sub-transientVoltage&Sub-tr.Reactance）

電壓方程（超瞬態(tài)電抗）1．直軸

直軸次暫態(tài)電抗即、短接時(shí)沿看進(jìn)去的電抗。

具有電壓性質(zhì),也具有電壓性質(zhì)

求從端看進(jìn)去的戴維南等值電路

直軸(d軸）次暫態(tài)電勢(shì)、，不突變

為直軸次暫態(tài)電抗為直軸次暫態(tài)電勢(shì)則等效電路為

等效方程為

2．交軸

求從端看進(jìn)去的戴維南等值電路

交軸次暫態(tài)電抗即短接時(shí)沿看進(jìn)去的電抗。

交軸次暫態(tài)電勢(shì)不突變

等效方程為

則等效電路為

3．電壓方程②

令Park電壓方程中：則：①寫成相量形式，令近似地隱極化，令

次暫態(tài)參數(shù)定義時(shí)無(wú)條件，

次暫態(tài)電壓方程有條件。

或則：

次暫態(tài)電抗后電勢(shì)，Voltagebehindsub-tr.reactance4.3.2暫態(tài)方程與參數(shù)

暫態(tài)電抗后電勢(shì)

電壓方程

暫態(tài)電勢(shì)與暫態(tài)電抗

（TransientVoltage&TransientReactance）

（瞬態(tài)電抗）6令思考：（1）什么情況下如此？（2）等值電路如何變化？1．直軸將原圖中繞組開(kāi)路不突變

2．交軸無(wú)軸暫態(tài)電勢(shì)和電抗

或令，3．電壓方程令①②③令相量＝分量＋分量

——無(wú)法隱極化類似于穩(wěn)態(tài)時(shí)，先求則——

位于軸

求解①先求得軸、、②投影得、、、

③求4．暫態(tài)電抗后電勢(shì)

Voltagebehindtr.reactance？是否位于軸

令

由電壓方程得：②

不位于軸，其在軸上投影為；③

與的夾角為，與有一定差異，其差異的大小與成正比，時(shí)；

④在早期經(jīng)典模型中，常用模型，以簡(jiǎn)化計(jì)算。即，。但在現(xiàn)代電力系統(tǒng)定量計(jì)算中