基于MATLAB的同步發(fā)電機(jī)突然短路設(shè)計(jì)

1、第 1 章 緒論電力系統(tǒng)仿真是將電力系統(tǒng)的模型化、數(shù)學(xué)化來模擬實(shí)際的電力系統(tǒng)的運(yùn)行，由于電力系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，運(yùn)行方式也十分復(fù)雜，因此采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行仿真計(jì)算工作量大，也不直觀。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大。在這種情況下，許多大型的電力科研試驗(yàn)很難進(jìn)行，一是實(shí)際的條件難以滿足；二是從系統(tǒng)的安全角度來講也是不允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。因此， 尋求一種最接近于電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況的數(shù)字仿真工具必不可少。而在眾多的仿真工具中，MATLAB以其優(yōu)越的運(yùn)算能力、方便和完善的繪圖功能脫穎而出。1.1 設(shè)計(jì)目的讓學(xué)生綜合運(yùn)用Matlab/Simulink 仿真工具箱，建立電力系統(tǒng)仿真模型，對系統(tǒng)三相

2、短路和單相短路等故障形式進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、 分析， 加深對供電和電力系統(tǒng)知識(shí)的了解，并進(jìn)一步熟悉MATLAB電力系統(tǒng)這一仿真工具。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 運(yùn)用 Simulink 建立簡單的單機(jī)-無窮大系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)短路情況時(shí)的仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析。2. 建立帶勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，通過仿真結(jié)果分析帶上勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)電壓和電流的變化情況。1.3 設(shè)計(jì)要求1. 要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2. 針對每個(gè)仿真要給出詳細(xì)的結(jié)果分析。3. 完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)書。4. 要求提交成果：報(bào)告書一份。第 2 章 MATLAB語言的概述2.1 MATLAB簡介MATLAB是將計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合在一起的

3、功能強(qiáng)大的平臺(tái)，所具有的程序設(shè)計(jì)靈活，直觀， 圖形功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)使其已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)科，多平臺(tái)的強(qiáng)大的大型軟件。MATLAB提供的Simulink 工具箱是一個(gè)在MATLAB環(huán)境下用于對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。它提供了用方框圖進(jìn)行建模的接口，與傳統(tǒng)的仿真建模相比，更加直觀、靈活。Simulink 的作用是在程序塊間的互聯(lián)基礎(chǔ)上建立起一個(gè)系統(tǒng)。每個(gè)程序塊由輸入向量，輸出向量以及表示狀態(tài)變量的向量等3 個(gè)要素組成。在計(jì)算前，需要初始化并賦初值，程序塊按照需要更新的次序分類。然后用ODE計(jì)算程序通過數(shù)值積分來模擬系統(tǒng)。MATLAN含有大量的 ODE計(jì)算程序，有固定步長的，有可變步長的為

4、求解復(fù)雜的系統(tǒng)提供了方便。MATLAB在 電 力 系 統(tǒng) 建 模 和 仿 真 的 應(yīng) 用 主 要 由 電 力 系 統(tǒng) 仿 真 模 塊 SimPowerSystem 來完成的。由于電力系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，運(yùn)行方式也十分復(fù)雜，因此采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行仿真計(jì)算工作量大，也不直觀。MATLAB的出現(xiàn)給電力系統(tǒng)仿真帶來了新的方法和手段。通過MATLAB的 SimPowerSystem的模塊對電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行仿真， 從而說明其在電力系統(tǒng)仿真中的運(yùn)用電力系統(tǒng)的仿真可以幫助人們通過計(jì)算機(jī)手段分析實(shí)際電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行情況，通過故障仿真得出了相關(guān)的電壓穩(wěn)定性方面的結(jié)論，從而證明了這種仿真的正確性和在分析應(yīng)用中

5、的可行性。2.2 Simulink 簡介Simulink 是 Matlab 軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的MATLAB軟件包。支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時(shí)它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速率的仿真系統(tǒng)。由于 Simulink 可以很方便地創(chuàng)建和維護(hù)一個(gè)完整的模型，評估不同算法和結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證系統(tǒng)性能，另外 Simulink 還可以與MATLAB中的DSP工具箱、 信號處理工具箱以及通訊工具箱等聯(lián)合使用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟硬件的接口，從而成為實(shí)用的在 MATLAB命令窗口鍵入Simulink 命令， 或單擊MATLAB工具欄中的Simuli

6、nkSimulink 模型庫窗口。如圖2-1 所示。這一模型庫包括以下各個(gè)子模型庫:Sources（ 輸入源 ） 、 Siuk（ 輸出方式）、Discrete（ 離散時(shí)間模型） 、 Function & Tables（ 功能列表） 、 Math（數(shù)學(xué)方法）、Signals&System（ 信號或系統(tǒng)） 、 Linear（ 線性環(huán)節(jié)）、 Nonlinear（ 非線性環(huán)節(jié)） 、Connections（ 連接及接口）等。Simulink 基本模塊簡介，有信號源模塊庫（Source） ， 輸出模塊庫（ Sinks） ，Continuous ），離散系統(tǒng)模塊庫（Discrete ），數(shù)學(xué)

7、運(yùn)算模塊Math Operations ） , 通用模塊庫（commonly used blocks ） , 信號路徑模塊（ Signal Routing ） , 電 源 模 塊 庫 （ Electrical Source ） , 電 器 元 件 庫Elements） , 電機(jī)模塊庫（ Machines） , 電力電子模塊庫（ Power Electronics ） ,Power Electronics ） , 測量模塊庫（measurements）等等。第 10 頁 共 10 頁2-1 Simulink 模塊庫瀏覽器第3章電力系統(tǒng)運(yùn)行故障分析3.1 短路的危害短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短

8、路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生系統(tǒng)通路的情況。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。例如， 在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的10 15 倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會(huì)對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時(shí), 很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞, 同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低, 因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作. 為了消除或減輕短路的后果, 就需要計(jì)算短路電流,

9、以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件。3.2 故障原因（ 1）元件損壞例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)，安裝維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；（ 2）氣象條件惡化例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌；（ 3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；（ 4）其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。第 4 章 基于MATLAB的單機(jī)-無窮大系統(tǒng)模型建立4.1 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型如圖4-1 所示：4-1 單機(jī) - 無窮大系統(tǒng)4.2 基于 Simulink 的模型建立Simulink 模型

10、建立主要包括以下元件：簡化發(fā)電機(jī)、電壓-電流測量元件、斷路器、變壓器、輸電線路、負(fù)載、短路故障發(fā)生器等，搭建仿真模型如圖4-2所示 :4-2 單機(jī) - 無窮大系統(tǒng)仿真圖4.3 模塊選擇以及參數(shù)設(shè)定吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計(jì)(1) 從電機(jī)元件庫中選擇簡化的同步電機(jī)元件如圖4-3，復(fù)制后粘貼在電路圖設(shè)置參數(shù)如下：連接類型(connection type )： 3-wire Y電機(jī)額定參數(shù)(nominal power,L-Lvolt and freq )：1000e6 315e3 50機(jī)械參數(shù)(mechanical )：56290 0 2內(nèi)部電阻(Internal impedance

11、 )：1.9845, 263.15e-3初始狀態(tài)(Initial condition )： 0 0 0 0 0 0 0 0 圖 4-3 簡化同步電機(jī)模型圖設(shè)置施于簡化的同步電機(jī)上的功率。該機(jī)械功率使用一個(gè)常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖 4-4 所示。雙擊常數(shù)發(fā)生器元件，在參數(shù)對話框中將數(shù)值設(shè)為700e6，作為機(jī)械功率值。電壓幅值使用一個(gè)常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖3-4 所示，將常數(shù)發(fā)生器數(shù)值改為156e3 作為電壓幅值。圖 4-4 常數(shù)發(fā)生器元件圖( 2)從測量元件庫中選擇三相電壓-電流測量(3-phase V-I Measurements)元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖4-5 所示，將三相電壓- 電流

12、測量元件名稱改為：發(fā)電機(jī)電壓-電流值。圖 4-5 三相電壓- 電流測量元件圖雙擊三相電壓- 電流測量元件，在三相電壓- 電流測量元件參數(shù)對話框進(jìn)行如下設(shè)置：電壓測量選項(xiàng)中包括3 個(gè)選項(xiàng)，分別是不測量電壓(no)、測量相電壓( phase-to-ground )和測量線電壓(phase-to-phase )。電流測量選項(xiàng)中有測量和不測量選項(xiàng)，在本例中選擇測量相電壓和測量電流選項(xiàng)。單擊 OK 按鈕完成對電壓-電流測量元件的參數(shù)設(shè)置。( 3) 從線路元件庫中選擇三相電路短路故障發(fā)生器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 4-6所示。圖 4-6 三相電路短路故障發(fā)生器參數(shù)設(shè)置如下：故障點(diǎn)電阻(Fault

13、resistances Ron )：0.001故障點(diǎn)接地電阻(Ground resietances Rg )：0.001轉(zhuǎn)換狀態(tài)(Transition status )： 1 0 轉(zhuǎn)換時(shí)間(Transition times )：0.2 0.3內(nèi)部計(jì)時(shí)器的采樣時(shí)間(Sample time of the Ts )：0緩沖電阻(Snubber resistance Rp )：1e6緩沖電容(Snubber Capacitance Cp )： inf測量(Measurements)：選擇不測量選項(xiàng)單擊OK按鈕完成對三相電路短路故障發(fā)生器的設(shè)置。( 4)從線路元件庫三相斷路器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，

14、如圖4-7 所示。圖 4-7 三相斷路器三相斷路器的參數(shù)設(shè)置如下：初始狀態(tài)(Initial status of breakers )：故障相選擇(Switching of A 、 B、 C)：A、 B、 C三相都選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間(Transition time )：0.01內(nèi)部計(jì)時(shí)器的采樣時(shí)間(Sample time of the Ts )：0外部控制時(shí)間(Extarnal control of switching times )：不選擇斷路器電阻(Breakers resistance Ron )：0.001遲滯電阻(Snubbers resistance Rp )：1e6遲滯電容(snubbe

15、rs capacitance Cp )： inf測量(Measurements)：選擇不測量選項(xiàng)第 6 頁 共 12 頁單擊OK按鈕完成對三相短路器的設(shè)置。( 5)從線路元件庫中選擇三相變壓器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖4-8所示。圖 4-8 三相變壓器變壓器參數(shù)設(shè)置如下：額定功率和頻率(Nominal power and frequency )：250e6 50原邊繞組接法(winding1 connaction )：Y原邊繞組參數(shù)(winding parancters )： 424.35e3,0.002,0.08 副邊繞組接法(winding2 connaction )：Delta(D

16、11)副邊繞組參數(shù)(winding parancters )： 315e3,0.002,0.08磁阻( Magnetiration resistance Rm )：500磁感(Magnetiration reactance Lm )：500測量(Measurements)：選擇不測量選項(xiàng)單擊OK按鈕完成對三相變壓器的設(shè)置。( 6)從線路元件庫中選擇三相分布參數(shù)傳輸線元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 4-9 所示。圖 4-9 分布參數(shù)傳輸線圖參數(shù)設(shè)置如下：線路相數(shù)(Number of phase N )：3用于電阻、電感和電容的頻率(Frequency)：50單位長度電阻(resistance

17、per unit length)： 0.01273 0.3846單位長度電感(Inductance per unit length)： 0.9337e-3 4.1264e-3 單位長度電容(Capacitance per unit length )： 12.74e-9 7.751e-9 線路長度(Line Length )：300測量(Meadurements)：選擇不測量電氣量單擊OK按鈕完成對三相分布參數(shù)傳輸線的設(shè)置。7) 從線路元件庫中選擇三相串聯(lián)RLC 負(fù)載元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如4-10 所示。第 10 頁 共 27 頁圖 4-10 三相串聯(lián)RLC 負(fù)荷元件三相串聯(lián)RLC負(fù)載元

18、件參數(shù)設(shè)置如下：額定相電壓(Nominal phase-phase voltage )：500e3額定頻率(Nominal frequency )：50三相有功功率(Three-phase active power P )：50e6三相感性無功功率(Three-phase inductive reactive power Ql )：0三相容性無功功率(Three-phase capacitive reactive power Qc )：0單擊OK按鈕完成對三相串聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)的設(shè)置。4.4 仿真參數(shù)設(shè)置當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對其進(jìn)行仿真，以達(dá)到觀察系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)生短路時(shí)的狀態(tài)變化情況。在

19、仿真的菜單選項(xiàng)中，選擇仿真菜單，激活仿真參數(shù)命令，彈出仿真參數(shù)對話框。根據(jù)暫態(tài)過程時(shí)間的估算，對仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置：開始時(shí)間(Start time )：0.0停止時(shí)間(Stop time )：0.5求 解 程 序 類 型 ( Type) 選 項(xiàng) ： 可 變 步 長 ( Variable-step)ode23tb(dtiff/TR-BDF2)最大步長(Max step size )選項(xiàng)：自動(dòng)(auto)最小步長(Min step size )選項(xiàng)：自動(dòng)(auto)初始步長（Intial step size相對容差(絕對容差(Relative toleranceAbsolute toleranc

20、eauto )選項(xiàng)：1e-3)選項(xiàng)：自動(dòng)(auto )4.5 仿真結(jié)果分析將三相電路短路故障發(fā)生器的故障相選擇中三相故障都選擇，并選擇故障相接地選項(xiàng)。設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后，下面進(jìn)行電路仿真。激活仿真按鈕，查看仿真波形。（ 1）故障點(diǎn)的電流波形圖在發(fā)電機(jī)故障器中的測量選項(xiàng)中選擇故障電壓和電流選項(xiàng)，對故障點(diǎn)的電壓和電流進(jìn)行測量。其它兩個(gè)故障器均選擇不測量選項(xiàng)。在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)A相電流作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電流波形圖如圖4-11 所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，所以電流為0A。在0.2S 時(shí)，三相電路短路故

21、障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三相短路，故障點(diǎn)A相電流發(fā)生變化，電流波形上移。在0.3s 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?A。圖 4-11 故障點(diǎn) A 相電流波形圖在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)B 相電流作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)B 相電流波形圖如圖4-12 所示。 由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn) B相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，所以電流為0A。 在 0.2S 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三相短路，故障點(diǎn) A相電流發(fā)生變化，電流波形下降。在0.3s 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障

22、點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?A。4-12 故障點(diǎn) B 相電流波形圖在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)C相電流作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)C相電流波形圖如圖4-13 所示。 由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn) A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，所以電流為0A。 在 0.2S 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三相短路，故障點(diǎn)C相電流發(fā)生變化，電流波形上移。在0.3s 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?A。圖 4-13 故障點(diǎn) C 相電流波形圖在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)A相、 B相、 C相電流作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相、B

23、相、 C相電流波形圖如圖4-14 所示。圖 4-14 故障點(diǎn)三相電流波形圖( 2)故障點(diǎn)的電壓波形圖在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)A相、 B相和C相電壓作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相、B相和C相電壓波形圖如圖4-15 所示。由圖形可以得出以下結(jié)論: 在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)三相電壓由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，其實(shí)際電壓為發(fā)電機(jī)出口母線上的電壓。在0.2s 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器閉合， 此時(shí)發(fā)生三相短路，故障點(diǎn)三相電壓由于發(fā)生三相接地短路，因而各相電壓為0V。在0.3s 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)三相實(shí)際電壓為母線電壓，發(fā)生暫態(tài)波動(dòng)。圖 4-15 故障點(diǎn)三相電壓波形圖

24、(3) 變壓器端短路電流和短路電壓波形則得變壓器電流波形如圖4-16 所示，由圖形可得：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器電流呈正弦變化，在0.2s 時(shí)，發(fā)電受到?jīng)_擊電流的影響，變壓器電流迅速上升，由于變壓器存0.3s 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開，相當(dāng)于排圖 4-16 變壓器三相電壓波形圖4-17 所示，由波形得出：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器電壓波形呈正玄變化，在0.2s 時(shí)，0.3s 時(shí)，三相短路故障器斷開，排除故障，此時(shí)變壓器電壓恢復(fù)正圖 4-17 變壓器三相電壓波形圖(4) 線路末端發(fā)生短路在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)的故障電流作為測量電氣量，則得出故障點(diǎn)短路電流波形如圖4-18 所示，由圖得：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)電流為0

25、A，在0.9s 時(shí)，發(fā)生三相接地短路，故障點(diǎn)有電流通過，此時(shí)電流很大，然后逐步下降，在1.0s 時(shí)三相短路故障發(fā)生器打開，排除故障，此時(shí)故障點(diǎn)電流立刻恢復(fù)為0A。圖 4-18 故障點(diǎn)三相電流波形圖在萬用表元件中選擇故障點(diǎn)電壓作為測量電氣量，則故障點(diǎn)電壓波形如圖4-19所示，由圖可得：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)的電壓為線路上的電壓，波形呈正玄變化，在 0.9s 時(shí)發(fā)生短路，故障點(diǎn)電壓迅速變?yōu)?V。在1.0s 時(shí)，故障排除，但由波形可以看出電壓無法恢復(fù)正常，系統(tǒng)受到破壞。4-19 故障點(diǎn)三相電壓波形圖第 5 章 帶勵(lì)磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析5.1 基于 Simulink 的基本模型建立Simulink 模型建立

26、包括以下元件：發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁系統(tǒng)、電機(jī)測 量 元件、斷路器、變壓器、負(fù)載、輸電線路、短路故障器、無窮大電源等。如 圖 5-1 所示。5-1 帶勵(lì)磁的系統(tǒng)仿真模型5.2 模塊選擇以及參數(shù)設(shè)定(1) 從電機(jī)元件庫中選擇基本的同步電機(jī)(Synchronous Machine Pu Standard )元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5-2 所示。5-2 發(fā)電機(jī)元件吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)元件參數(shù)設(shè)置如下：轉(zhuǎn)子類型(Rotor type )：凸極式額定參數(shù)(Nominal power,volt and freq )： 186e6 10.5e3 50 1037定子參數(shù)

27、(stator )： 2.907e-3 3.089e-4 3.216e-3 9.715e-4 勵(lì)磁繞組(field )： 5.9013e-4 3.07e-4 阻尼繞組(Dampers)： 1.19e-2 4.9e-4 2.00e-2 1.036e-3 機(jī)械特性參數(shù)(Mechanical )： 3.895e6 0 15 初始狀態(tài)(Initial conditions )： 0 0 0 0 0 0 0 0 61 單擊OK按鈕完成發(fā)電機(jī)元件參數(shù)的設(shè)置。( 2)從電機(jī)元件庫中選擇電機(jī)測量(Meachine Measurement)元件, 復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 5-3 所示。 電機(jī)測量元件參數(shù)設(shè)置

28、如下：在對話框中選擇定子電流 ( Stator currents ) ， 轉(zhuǎn)子電壓 ( Stator voltage ) ， 轉(zhuǎn)速 ( Rotor Speed) ，轉(zhuǎn)速偏差(Rotor Speed deviation )和功率(Output active power )選項(xiàng)。單擊 OK完成對發(fā)電機(jī)測量元件參數(shù)設(shè)置。圖 5-3 電機(jī)測量元件(3) 從電機(jī)元件庫中選擇勵(lì)磁系統(tǒng)(Excitation system )元件 , 復(fù)制后粘貼在電路 圖中，如圖5-4 所示。圖 5-4 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如下：濾波器的時(shí)間常數(shù)(Low-pass filter time constant )：20e-3增

29、益和時(shí)間常數(shù)(Regulator gain and time constant )： 300 0.001 勵(lì)磁( Exciter )： 1 0 瞬態(tài)增益減少(Transient gain reduction )： 0.0 0.0 阻尼濾波器的增益和時(shí)間常數(shù)( Damping filter gian and time constant ) ： 0.010.011 調(diào)節(jié)器的輸出和增益(Regulator output limits and gain )： -11 11 0 初始電壓和勵(lì)磁電壓(Regulator values of terminal voltage and fidlsvoltage

30、 )： 1 1.28 單擊OK完成對勵(lì)磁系統(tǒng)元件參數(shù)設(shè)置。( 4)從電機(jī)元件庫中選擇水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(HTG)元件,復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 5-5 所示。圖 5-5 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)雙擊水輪機(jī)調(diào)節(jié)器，在其參數(shù)對話框中進(jìn)行如下設(shè)置：電機(jī)參數(shù)(Servo-motor )： 10 0.01 導(dǎo)葉開度(Gate opening limits) : 0.01 0.9715 -0.1 0.1 參數(shù)下降及調(diào)節(jié)( Permanent droop and regulator ) ： 0.05 1.1630.105 00.01 水輪機(jī)參數(shù)(Hydraulic turbine )： 0 2.67 下降參數(shù)(Droo

31、p reference )：0初始功率(Initial mechanical )：1設(shè)置施于水輪機(jī)上的參考速度。該參考速度使用一個(gè)常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖5-6 所示。設(shè)置參考功率。參考功率值使用常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖5-6 所示。雙擊常數(shù)發(fā)生器元件對話框，如圖5-6 所示。將常數(shù)數(shù)值改為1(為標(biāo)幺值)，作為參考功率值。圖 5-6 常數(shù)發(fā)生器元件圖( 5)從測量元件庫中選擇三相電壓電流測量(3-phase VI Measurement )元件， 復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5-7 所示。第 16 頁 共 30 頁圖 5-7 三相電壓- 電流測量元件在三相電壓- 電流測量元件參數(shù)對話框設(shè)置參數(shù)如下：

32、電壓測量(Voltagemeasurement) 包 括 3 個(gè) 選 項(xiàng) ， 分 別 是 不 測 量 電 壓 ( no) ， 測 量 相 電 壓( phase-to-phase )和測量線電壓(phase-to-ground )，選擇測量線電壓選項(xiàng)，用來測量發(fā)電機(jī)突然短路后三相電壓的變化。電流測量(Current measurement)選擇測量(yes)選項(xiàng)。單擊OK按鈕完成對三相電壓-電流測量元件參數(shù)的設(shè)置。( 6) 從線路元件庫中選擇三相電路短路故障發(fā)生器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中， 如圖 5-8 所示。圖 5-8 三相電路短路故障發(fā)生器參數(shù)設(shè)置如下：故障點(diǎn)電阻(Fault resist

33、ances Ron )：0.001故障點(diǎn)接地電阻(Ground resietances Rg )：0.001轉(zhuǎn)換狀態(tài)(Transition status )： 1 0 轉(zhuǎn)換時(shí)間(Transition times )： 0.2 0.3 內(nèi)部計(jì)時(shí)器的采樣時(shí)間(Sample time of the Ts )：0緩沖電阻(Snubber resistance Rp )：1e6緩沖電容(Snubber Capacitance Cp )： inf測量(Measurements)：選擇測量故障電壓和電流選項(xiàng)單擊OK按鈕完成對三相電路短路故障發(fā)生器的設(shè)置。同樣的方法設(shè)置另一三相電路短路故障發(fā)生器，作為無窮大短

34、路故障，將參數(shù)對話框中的轉(zhuǎn)換時(shí)間改為 0.6 0.7 ，其余的參數(shù)同上。( 7)從線路元件庫三相斷路器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5-9 所示。圖 5-9 三相斷路器三相斷路器的參數(shù)設(shè)置如下：初始狀態(tài)(Initial status of breakers )：打開(open)故障相選擇(Switching of A 、 B、 C)：A、 B、 C三相都選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間(Transition time )： 0.1 內(nèi)部計(jì)時(shí)器的采樣時(shí)間(Sample time of the Ts )：0外部控制時(shí)間(Extarnal control of switching times )：不選斷路器電阻(Br

35、eakers resistance Ron )：0.001遲滯電阻(Snubbers resistance Rp )：1e6遲滯電容(snubbers capacitance Cp )： inf測量(Measurements)：選擇不測量選項(xiàng)單擊OK按鈕完成對三相短路器的設(shè)置。同樣的方法設(shè)置另一三相斷路器的參數(shù)。( 8)從線路元件庫中選擇三相變壓器元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖所示。5-10圖 5-10 三相變壓器變壓器參數(shù)設(shè)置如下：額定功率和頻率(Nominal power and frequency )： 1e6 50 原邊繞組接法(winding1 connaction )：選擇Dle

36、ta(D11) 接法原邊繞組參數(shù)(winding parancters )： 10.5e3 0.002 0.08 副邊繞組接法(winding2 connaction )：選擇Y接法副邊繞組參數(shù)(winding parancters )： 110e3 0.002 0.08 磁阻( Magnetiration resistance Rm )：500磁感(Magnetiration reactance Lm)：500測量(Measurements)：選擇不測量選項(xiàng)單擊OK按鈕完成對三相變壓器的設(shè)置。( 9)從線路元件庫中選擇三相分布參數(shù)傳輸線元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 5-11 所示。圖 5

37、-11 分布參數(shù)傳輸線圖參數(shù)設(shè)置如下：線路相數(shù)(Number of phase N )：3用于電阻電感和電容的頻率(Frequency used for RLC per unit length )：50單位長度電阻(resistance per unit length )： 0.01273 0.386 單位長度電感(Inductance per unit length )： 0.9337e-3 4.1264e-3單位長度電容(Capacitance per unit length )： 12.74e-9 7.751e-9線路長度(Line Length )：3000測量(Meadurement

38、s)：選擇不測量電氣量單擊OK按鈕完成對三相分布參數(shù)傳輸線的設(shè)置。( 10) 從線路元件庫中選擇三相串聯(lián)RLC 負(fù)載元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖 5-12 所示。圖 5-12 三相串聯(lián)RLC 負(fù)荷元件三相串聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)設(shè)置如下：額定相電壓(Nominal phase-phase voltage )：10.5額定頻率(Nominal frequency )：50三相有功功率(Three-phase active power P )：50e6三相感性無功功率(Three-phase inductive reactive power Ql )：0三相容性無功功率(Three-phase capacitive reactive power Qc )：0單擊OK按鈕完成對三相串聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)的設(shè)置。( 11)從電源元件庫中選擇理想三相電源(3-phase Source)元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中。三相電源元件參數(shù)設(shè)置如下：相電壓有效值(Phase-to-Phase rms voltag)：e350e3A 相相角(phase angle of phase A)：-30第 10 頁 共 34 頁頻率（Frenquency）：50內(nèi)部連接方式（Internal connection）：選擇Yg選項(xiàng)三相電源電阻（Source resistance）：0.2