抽水蓄能机组非线性特性曲线族及运行特性的计算研究
发布时间：2021-04-02 04:37
抽水蓄能机组具有削峰填谷、调频调相等功能,对于电力系统的安全稳定运行具有十分重要的作用。本文以250MW抽水蓄能发电电动机为研究对象,建立了其稳态有限元数学模型与场-路-网耦合的时步有限元数学模型,系统地研究了抽水蓄能机组的非线性特性曲线族及不同工况下的运行特性。该研究为抽水蓄能机组的设计和正常运行提供了理论和实际的参考意义。本文主要研究内容如下：1.分别研究了在考虑磁场饱和与不考虑磁场饱和条件下励磁电流大小对抽水蓄能机组空载电动势波形以及谐波的影响,结果表明计及饱和时相同励磁电流产生的电动势正弦畸变率和谐波含量比不计饱和时更大。2.采用理论分析与有限元计算相结合的方法,研究了250MW抽水蓄能机组在发电工况下d轴、q轴及不同功角等运行条件时的非线性特性曲线族,发现随着功角的增大,非线性特性曲线都向右下偏斜,且励磁电流越大,偏斜越严重。在负载运行条件下产生相同气隙电势所需磁势与传统按空载特性确定的数值存在明显差异。3.通过研究考虑磁场饱和条件下250MW抽水蓄能电机的无功功率调节特性,对比分析了发电工况和电动工况时相同电压、不同有功与相同有功、不同电压条件下的电枢电流、无功功率、功率因...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１二维电磁场求解区域?＇??在电机进行磁场计算之前，先必须对求解区域进行剖分
巧??Ｄ?每??图２－１二维电磁场求解区域?＇??在电机进行磁场计算之前，先必须对求解区域进行剖分。本文采用单元电机??模型，取一对极下的区域为求解区域，对几何模型进行有限元网络剖分，剖分单??元数为１９８４１，节点数为９９７６，剖分结果如图２－２所示。??禱??图２－２有限元剖分图??２．２．２同步电机相关电气量的计算??对于同步发电机而言，电机的运行工况可由定子电流、端电压和功率因数来??确定，抽水蓄能电机负载稳态居行相量图如下图２－３所示；??７??
午ｄ轴??卡Ａ??图２－３感性负载时凸极发电机向量图??根据己知条件，在给定某一个确定的运行工况条件下，发电机的定子电流、??端电压、功率因数、有功功率和无功功率都可Ｗ求得，但是此时励磁电流大小Ｗ??及定子电流和励磁电流之间的夹角Ａ?（如图２－３）都不知道。??因此，要求得这两个量，通常的计算流程下：??先通过理论计算或者画时空向量图给出该端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?＾的初??值，用有限元法求得节点磁位，而后求得新的端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?口的值，??？判断是否满足收敛条件，不满足的话继续调整励磁电流／，和Ａ角，直至得到的??端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?口满足收敛条件，结束运算，输出所得端电压Ｕ和功率??因数ｃｏｓ?口，得到此运行工况下的电机运行状态。图２－４是同步发电机端点条件??迭代的计算流程。??巧娇??Ｉｆ??ｉ！？微巧魚綾位?＜若縣＾藥撼定??场）??＜?１??－聽染瑞臟―电跪、—蠢．７—雷羅铁Ｓ泰Ｔ］?Ｉ―
【参考文献】：
期刊论文
[1]抽水蓄能电机稳态电抗的有限元计算及影响因素分析[J]. 王伟华,王红宇. 大电机技术. 2013(06)
[2]混合式抽水蓄能电站优化调度策略[J]. 唐海华,黄春雷,丁杰. 电力系统自动化. 2011(21)
[3]汽轮发电机磁路饱和与磁场畸变共同作用对运行的影响[J]. 康锦萍,刘晓芳,罗应立,胡笳. 中国电机工程学报. 2010(36)
[4]基于时步有限元的同步发电机三相突然短路仿真分析[J]. 李峰,刘晓芳,王红宇,胡笳,许国瑞. 现代电力. 2010(06)
[5]汽轮发电机在饱和与磁场畸变时负载励磁电流计算的新方法[J]. 刘晓芳,康锦萍,罗应立,王红宇. 电机与控制学报. 2010(08)
[6]汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的时步有限元分析[J]. 胡笳,罗应立,刘晓芳,王红宇. 中国电机工程学报. 2010(06)
[7]面向系统动态分析的场路网耦合时步有限元模型[J]. 罗应立,胡笳,刘晓芳,王红宇,康锦萍. 中国电机工程学报. 2009(33)
[8]汽轮发电机电磁转矩计算方法的对比[J]. 康锦萍,李志强,刘晓芳,王靖. 电工技术学报. 2009(09)
[9]汽轮发电机时步有限元计算参数对大扰动仿真结果的影响[J]. 胡笳,罗应立,刘晓芳,王红宇,孙玉田. 中国电机工程学报. 2009(27)
[10]不同容量汽轮发电机负载非线性特性的对比研究[J]. 康锦萍,刘晓芳,罗应立,李志强,张国兰. 中国电机工程学报. 2009(24)
博士论文
[1]系统扰动条件下同步发电机运行行为的时步有限元研究[D]. 胡笳.华北电力大学（北京） 2010
[2]考虑饱和与磁场畸变的汽轮发电机运行行为的研究[D]. 康锦萍.华北电力大学（北京） 2010
[3]同步发电机异常非线性特征的研究[D]. 蒙亮.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]计及励磁系统的抽水蓄能机组网机关系研究[D]. 杨晓霞.华北电力大学 2014
[2]大型同步发电机稳态磁场非线性特性及运行特性的计算研究[D]. 张月莉.华北电力大学（北京） 2004
本文编号：3114602
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１二维电磁场求解区域?＇??在电机进行磁场计算之前，先必须对求解区域进行剖分
巧??Ｄ?每??图２－１二维电磁场求解区域?＇??在电机进行磁场计算之前，先必须对求解区域进行剖分。本文采用单元电机??模型，取一对极下的区域为求解区域，对几何模型进行有限元网络剖分，剖分单??元数为１９８４１，节点数为９９７６，剖分结果如图２－２所示。??禱??图２－２有限元剖分图??２．２．２同步电机相关电气量的计算??对于同步发电机而言，电机的运行工况可由定子电流、端电压和功率因数来??确定，抽水蓄能电机负载稳态居行相量图如下图２－３所示；??７??
午ｄ轴??卡Ａ??图２－３感性负载时凸极发电机向量图??根据己知条件，在给定某一个确定的运行工况条件下，发电机的定子电流、??端电压、功率因数、有功功率和无功功率都可Ｗ求得，但是此时励磁电流大小Ｗ??及定子电流和励磁电流之间的夹角Ａ?（如图２－３）都不知道。??因此，要求得这两个量，通常的计算流程下：??先通过理论计算或者画时空向量图给出该端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?＾的初??值，用有限元法求得节点磁位，而后求得新的端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?口的值，??？判断是否满足收敛条件，不满足的话继续调整励磁电流／，和Ａ角，直至得到的??端电压Ｕ和功率因数ｃｏｓ?口满足收敛条件，结束运算，输出所得端电压Ｕ和功率??因数ｃｏｓ?口，得到此运行工况下的电机运行状态。图２－４是同步发电机端点条件??迭代的计算流程。??巧娇??Ｉｆ??ｉ！？微巧魚綾位?＜若縣＾藥撼定??场）??＜?１??－聽染瑞臟―电跪、—蠢．７—雷羅铁Ｓ泰Ｔ］?Ｉ―
【参考文献】：
期刊论文
[1]抽水蓄能电机稳态电抗的有限元计算及影响因素分析[J]. 王伟华,王红宇. 大电机技术. 2013(06)
[2]混合式抽水蓄能电站优化调度策略[J]. 唐海华,黄春雷,丁杰. 电力系统自动化. 2011(21)
[3]汽轮发电机磁路饱和与磁场畸变共同作用对运行的影响[J]. 康锦萍,刘晓芳,罗应立,胡笳. 中国电机工程学报. 2010(36)
[4]基于时步有限元的同步发电机三相突然短路仿真分析[J]. 李峰,刘晓芳,王红宇,胡笳,许国瑞. 现代电力. 2010(06)
[5]汽轮发电机在饱和与磁场畸变时负载励磁电流计算的新方法[J]. 刘晓芳,康锦萍,罗应立,王红宇. 电机与控制学报. 2010(08)
[6]汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的时步有限元分析[J]. 胡笳,罗应立,刘晓芳,王红宇. 中国电机工程学报. 2010(06)
[7]面向系统动态分析的场路网耦合时步有限元模型[J]. 罗应立,胡笳,刘晓芳,王红宇,康锦萍. 中国电机工程学报. 2009(33)
[8]汽轮发电机电磁转矩计算方法的对比[J]. 康锦萍,李志强,刘晓芳,王靖. 电工技术学报. 2009(09)
[9]汽轮发电机时步有限元计算参数对大扰动仿真结果的影响[J]. 胡笳,罗应立,刘晓芳,王红宇,孙玉田. 中国电机工程学报. 2009(27)
[10]不同容量汽轮发电机负载非线性特性的对比研究[J]. 康锦萍,刘晓芳,罗应立,李志强,张国兰. 中国电机工程学报. 2009(24)
博士论文
[1]系统扰动条件下同步发电机运行行为的时步有限元研究[D]. 胡笳.华北电力大学（北京） 2010
[2]考虑饱和与磁场畸变的汽轮发电机运行行为的研究[D]. 康锦萍.华北电力大学（北京） 2010
[3]同步发电机异常非线性特征的研究[D]. 蒙亮.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]计及励磁系统的抽水蓄能机组网机关系研究[D]. 杨晓霞.华北电力大学 2014
[2]大型同步发电机稳态磁场非线性特性及运行特性的计算研究[D]. 张月莉.华北电力大学（北京） 2004
本文编号：3114602
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