1000MW水轮发电机小值振荡的研究

论文摘要

目前,1000MW水轮发电机在国内外是单机容量最大的发电机组,由于机组容量巨大,电力系统扰动引起的振荡可能对电机或电网造成重大的损失。因此,对1000MW水轮发电机的运行性能进行系统地研究是极为必要的。本文针对1000MW水轮发电机小值振荡进行了深入地研究。本文首先介绍了1000MW水轮发电机的发展背景和国内外的研究现状,详细分析了研究大型同步发电机小值振荡的研究意义。其次,对1000MW水轮发电机小值振荡进行了综述,分析了稳态小值振荡的物理过程,推导了1000MW水轮发电机作正弦小值振荡时的电磁参数变量的表达式,例如功角、转矩、转速和整步转矩系数、阻尼转矩系数,并同时结合1000MW水轮发电机初步设计方案参数,并通过仿真分析,归纳出了不计定子电阻时1000MW水轮发电机相应微变量的变化规律。再次,从同步电机的状态方程出发,基于MATLAB数值解法,在额定负载情况下,对1000MW水轮发电机作小值振荡时的电流,电磁转矩,功角等进行了计算。当驱动转矩施加阶跃扰动一段时间后,进一步分析了转矩,转速,电流等参数的变化规律,总结出其振动的幅度。最后,建立了发电机机组单机无穷大系统的模型,通过周期衰减振荡的简化分析方法,对额定运行时发生正弦小值振荡进行了研究,在不同振荡频率（2Hz-4Hz）和功角摆动幅度（0o -10o ）下,计算出了电磁转矩、功率角、转速的极值。利用励磁调节器使振荡发生一段时间后电磁转矩、功率角、转速又趋于稳定,通过仿真数据提取变量参数,确定了电磁功率、功率角、转速变量的衰减规律。本文所得结论为1000MW水轮发电机稳定运行和机网协调研究提供了理论参考依据。对水轮发电机小值振荡理论的研究又提出了新的方法,具有一定的理论基础和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的产生背景及研究意义
• 1.1.1 课题的产生背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 国内外水电领域的研究状况
• 1.2.1 国内水电的研究状况
• 1.2.2 国外水电的研究状况
• 1.3 小值振荡研究的意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 1000MW 水轮发电机小值振荡的解析研究
• 2.1 引言
• 2.2 同步发电机的数学模型
• 2.2.1 参考方向的选择
• 2.2.2 同步发电机的运动方程
• 2.2.3 同步发电机稳态运行时的运动方程
• 2.3 振荡过程参数变量的理论分析
• 2.3.1 定子绕组电流的微变量
• 2.3.2 转子绕组电流的微变量
• 2.3.3 电磁转矩的微变量
• 2.4 不计励磁调节时稳态小值振荡的仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 1000MW 水轮发电机小值振荡的数值研究
• 3.1 引言
• 3.2 1000MW 水轮发电机的状态方程
• 3.2.1 电压方程
• 3.2.2 转矩方程
• 3.2.3 状态方程
• 3.3 稳定运行能力仿真分析
• 3.3.1 额定运行下的分析
• 3.3.2 驱动转矩施加阶跃扰动的分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 1000MW 水轮发电机小值振荡的简化分析
• 4.1 引言
• 4.2 简化分析的运动形式与模型的建立
• 4.2.1 周期衰减振荡的运动形式
• 4.2.2 正弦小扰动下的振荡模型
• 4.3 电磁参数的仿真分析
• 4.4 特定振荡频率和振幅下的简化分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢