实验2+故障分析实验 - 学生版(2)

2020-04-18 04:14

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ia1(p.u.)'); subplot(4,1,3); plot(t1,Ia2); grid on;

axis([0 1 -1 1]); ylabel('Ia2(p.u.)'); subplot(4,1,4); plot(t1,Iap); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Iap(p.u.)'); xlabel('t/s');

请根据以上程序绘制发电机端突然发生三相短路时的特征波形(A相定子电流,基频分量、倍频分量和非周期分量的波形)。

注:当发电机端突然发生三相短路时,定子电流中的倍频分量是很小的(在实用计算中常忽略不计),为了能够在图中表示清楚,将其纵坐标的值取为[-1,1],波形相应地被放大。

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2、同步发电机突然三相短路暂态过程的仿真方法

针对以上的发电机参数,建立其Matlab/Simulink仿真模型如下图所示。

在图中,同步发电机采用p.u.标准同步电机模块,根据前面的计算,设置同步发电机采用p.u.标准同步电机模块参数。

升压变压器T采用“Three-phase transformer(Two Windings)”模型,设置“Three-phase transformer(Two Windings)”模型参数。 由于同步发电机模块为电流源输出,因此在其端口并联了一个有功功率为5MW的负荷模块。

仿真开始前,要利用Powergui模块对电机进行初始化设置。单击Powergui模块,打开潮流计算和电机初始化窗口,设置参数如图下所示。图中设定同步发电机为平衡节点“Swing bus”。初始化后,与同步发电机模块输入端口相连的两个常数模块Pm和Vf以及 “Init.Cond.”将会自动设置。设置故障时间,其他参数采用默认设置。

问题:如何设置故障发生时间?

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选择Ode15s算法,仿真的结束时间取为1s。开始仿真,得到发电机端突然三相短路后的三相定子电流波形图(请绘制仿真波形)。

%*************绘制短路电流仿真图 x=ScopeData1.time; subplot(3,1,1);

plot(x,ScopeData1.signals.values(:,1)); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ia(p.u.)') subplot(3,1,2);

plot(x,ScopeData1.signals.values(:,2)); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ib(p.u.)') subplot(3,1,3);

plot(x,ScopeData1.signals.values(:,3)); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('Ic(p.u.)') xlabel('t/s');

问题:a相定子电流的冲击电流标幺值和理论计算值存在___0.91___%的误差?

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%*************绘制短路时id、iq、励磁电流仿真图 x=Pm3.time; subplot(3,1,1);

plot(x,Pm3.signals.values); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('id(p.u.)') subplot(3,1,2);

plot(x,Pm2.signals.values); grid on;

axis([0 1 -10 10]); ylabel('iq(p.u.)') subplot(3,1,3);

plot(x,Pm1.signals.values); grid on;

axis([0 1 0 3]); ylabel('if(p.u.)') xlabel('t/s');

请根据程序绘制ua波形、短路后定子电流的d轴和q轴分量id、iq以及励磁电流if的仿真波形图。

改变故障模块中的短路类型,就可以仿真同步发电机发生各种不对称短路时的故障情况。例如,设置在0.02025s时发生BC两相短路故障。

请绘制得到发电机端突然两相短路后的三相定子电流仿真波形图。

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3、对称三相短路

一台同步电机空载运行,额定容量为500MVA,额定工作电压为30kV,频率为60Hz,励磁电压为400V,在电枢末端处发生三相短路。假定短路时转子直轴与a相轴重合,并且假定转子转速不变,为同步转速。电机的参数如下:

Ld?0.0072 HLD?0.0068 HMD?0.0054 HLq?0.0070 HLQ?0.0016 HMQ?0.0026 HrF?0.4000 ΩLF?2.500 HMF?0.100 HMR?0.125 HrD?0.015 Ωr?0.0020 ΩrQ?0.0150 ΩL0?0.0010 H

求相电流和励磁电流的暂态波形(根据程序绘制波形)。 直流励磁电压为VF=400V,励磁电流的初始值为

iF(0?)?由于电机最初为空载,所以

VF400??1000 ArF0.4

i0(0?)?id(0?)?iq(0?)?0

% symshort.m

function iprime =symfault(t,i) f=60.; w=2.*pi*f;

d=0.; d=d*pi/180.; theta=w*t+d +pi/2;

% Parameters of a 160 MVA, 15 kV Synchronous Machine

LF = 2.500; LD = 0.0068; LQ = 0.0016; Ld = 0.0072; Lq = 0.0070; MF = 0.100; MD = 0.0054; MQ = 0.0026; MR = 0.1250; ra = 0.002; rF = 0.4000; rD = 0.015; rQ = 0.0150;

VF = 400; % DC field voltage V = [0; -VF; 0; 0; 0]; % Voltage column vector k=sqrt(1.5);

R= [ra 0 0 w*Lq w*k*MQ 0 rF 0 0 0 0 0 rD 0 0 -w*Ld -w*k*MF -w*k*MD ra 0 0 0 0 0 rQ];

L =[Ld k*MF k*MD 0 0 k*MF LF MR 0 0

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