同步发电机实验报告

1、实验五 同步发电机实验陈静鹏 5100309537 穆卡 5100309647 王耀东 5100309555一、 实验目的学习 RTDS 中同步电机模型基本理论。学习同步电机的空载特性，短路特性，并由此测得同步电抗。学习同步电机的突然三相短路动态特性。了解电力系统稳定器 System Stabilizer 简称PSS）的作用。二、 实验内容同步电机空载特性实验同步电机短路特性实验同步电机的突然三相短路实验双回线系统短路故障实验三、 实验原理RTDS 中同步电机模型简介RTDS 中同步电机模型接口说明RTDS 中的同步电机模型是一个三相电机，根据不同的参数设置，它可以成为发电机（输入正转矩），电

2、动机（输入负转矩），或是调相机（无输入转矩）。同步电机三相视图输入输出口说明：Tm: 机械转矩输入w: 电机转速（rad/sec） Ef: 励磁电压If: 励磁电流（pu）VMpu： 机端电压（pu）RTDS (AVR)（Multi-Mass）都可以与同步电机模型接口。应用RTDS 同步电机模型，用户可以进行电力系统的继电保护测试与分析、稳定性分析、控制器的设计等工作。RTDS 中同步电机模型等值电路RTDS dq0 d-q轴等值电路如图所阶模 型Q阶模型。 其可选)D D轴上只与阻 尼线圈和励磁绕组之间交链而不与定子绕组交链的互感磁链同步电机空载特性与短路特性发电机空载特性和短路特性代表了同

3、步电机两种典型运行状态下的磁路工作状态去磁的直轴磁势，即Fa F。各磁势矢量都在一条直线上，合成磁势是F FadF 。ad然后利用空载特性即可求出气隙合成电势E。由于U=0，所以E U IRajX jIX。可见，短路时成磁势只等于漏抗压降，其 F I 。fF F成正比，所以励磁磁势 F F I成正比，故短adadadfad路特性是一条直线。Xd三相短路电流间的关系有：i E ifd xafd短路xxddExExdI短路始部分的直线化的空载特性来求测。同步电机的突然三相短路三相突然断路是对同步电机有严重威胁的动态过渡过程电枢电流和相应的电枢磁场的幅值会发生突然变化a 相电势为u )a式中为电压的

4、有效值，为交流电源角频率，为初始角，也称合闸角。发生突然短路 后，短路电流由两部分组成，一部分为周期分量，它不衰减，称为强制分量；一部分为非期分量，称为自有分量它的大小与合闸角有关。在一般的短路回路中感抗值要比电阻 值大得多，即R ，因此当合闸角或=180时，a相短路电流处于最严重的情况。PSS 原理和作用电力系统稳定器Power System Stabilizer 简称PSS，是励磁调节器通过一种附加控制功能， 它抽取与此振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，借助于AVR 控制励磁输出，阻尼同步电机的低频功率振荡，用以改善电力系统稳定性能的一

5、个或一组单元。四、 实验设备RTDSRSCAD 软件的电脑五、 实验步骤本实验中的模型是一台发电机通过双回线与一个电源互连。电源模型代表了简化了的无 3draft图如下：其中传输线接地短路故障控制电如下：拨盘FAULT TYPEFCLEARFLTSEQReClose用来重新合上断路器。同步电机突然短路控制电路如下：POW（Position on 0.0000463 60Hz 1。所对应的时间。画出Runtime图如下：S/R特性分析一定条件下，触发器可维持两种稳定状态1）一保持不变；分别用来表示逻辑0和逻辑1；在适当的外加输入信号（外触发）作用下，可从一种状态翻转到一种状态在输入信号取消后能将

6、获得的新状态保存下来不论触发器原来为何种状态，当时，将使触发器置或称为复位。不论触发器原来为何种状态，当S=0，R=1时，将使触发器置“1”或称为置位。当 S=1，R=1时， 触发器保持原来的状态，即触发器具有保持、记忆功能。当信号S =R= 0同时变为1时由于与非门的翻转时间不可能完全相同触发器状态可能态，也可能是“0”态，不能根据输入信号确定。S、R 均为 0，保持输出S、R 为 0、1，复位状态S、R 1，不用状态S、R 0，保持输出S、R 、0，将Q 置位S、R 1、1，不用状态S、R 0、0，保持状态S、R 、0，将Q 置位S、R 为 0、0，保持之前状态S、R 为 0、1，将Q 复

7、位根据实验数据绘制同步电机空载特性曲线将Lock/Free 置于Lock Off 运行。BRK3Open BRK3转速，空载运行。调节滑杆 ManualAdjust If从0 VMPU If=1必测。If0.20.50.811.11.21.52VGB0.20050.50090.78980.94731.0131.0741.21.346空载特性曲线空载特性曲线1.51BGV0.5空载特性曲线000.511.522.5If根据实验数据绘制同步电机短路特性曲线将Lock/Free 置于Lock Off 置于1，启动仿真运行。此时同步电机保持同步转速，稳态短路运行。ManualAdjust If从0 2

8、。记录断路器BRK3 IkIfIf=1必测。If0.20.50.811.11.21.52Ik0.11740.29230.46670.58320.64140.69940.87431.1662.521.510.5000.511.5短路特性曲线短路特性曲线短路特性曲线短路特性曲线EXd = E= 饱 和 = 1.3732.222.2221.81.61.51.41.21.21.11.346111.1991.1660.81.074VGBVGBIk0.81.0120.94710.87420.60.50.78980.69960.40.58320.64140.20.50090.46670.20.29230.2

9、00500.117400.20.40.60.811.21.41.61.822.2思考三相不同时短路的影响0，同步电机突然三相短路特性将Lock/Free 置于Lock 置于置于On，启动仿真运行。BRK3Open SimuGND POW 018090 然BRK3Close 0，180，90记录下三相定子和励磁电流波形。0AA 相绕组中的直流分量最大。所以突然短路后，定子A 相绕组的电流峰值最大。而定子B，c 相绕组所交链的磁链与A 相相反，且大小不及A 相，所以定子 相绕组的电流峰值比1800090 A 相绕组所交链的磁链初值为A 相绕组中直流分量为 两相电流波形方向相反。合闸角为0时波形合闸角为90时波形合闸角为180时波形双回线系统短路故障实验将Lock/Free 置于Free 的位置，AVREnable On 位置，P_GEN1 0.4956，SimuGND 置于OFF，启动仿真运行。PSS On 的位置，FAULT_TYPE 置于7 FLTSEQ PSS ReClose BRK1、BRK2PSS Off FLTSEQPSS 无效时，交流系统中发生三相接PSS 生效时，若交流系统中发生三相接地短路故障，电机转速几PSS 无效时，若交流系统中发生三相接地短路故障，电机将失去同步速，严重时会引起系统震荡甚至系统崩溃。P_GEN1 和FCLEAR 的值，查看不同负载、不同故障切