发电机非线性参数及其对稳定运行极限影响的研究

摘要

同步电抗是同步发电机重要参数之一，它的大小受磁路饱和、磁场畸变等非线性因素的影响，其准确性对电力系统仿真计算精度有一定的影响。基于此，本文用稳态有限元和理论分析相结合的方法，对同步发电机电感系数和同步电抗的非线性及其对稳定运行极限的影响进行研究。首先，考虑发电机定、转子实际结构及非线性饱和因素，建立稳态有限元计算模型;其次，在转子旋转过程中，深入研究定子电感系数的变化规律，并提出发电机同步电抗的精确计算方法，对比分析常规计算法和精确计算法计算的同步电抗;最后，系统研究了同步电抗的非线性对同步发电机安全稳定运行极限的影响。
　　研究内容有:
　　1)提出了考虑非线性时汽轮发电机同步电抗的精确计算方法，给出了不同运行条件下定子自感、互感等系数随转子位置角的变化曲线，并对其变化规律进行分析;
　　2)采用精确计算法和常规计算法来计算发电机的同步电抗，对计算结果进行对比研究，并分析额定电压、额定电流下汽轮发电机饱和电抗随功角的变化规律;
　　3)提出了同步发电机计及非线性的P-Q容量图的有限元计算方法，并将其与不饱和P-Q容量图、用饱和参数计算的结果分别进行对比。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 同步发电机的非线性特性对其稳态参数的影响

1．2．2 同步发电机的非线性特性对安全运行极限的影响

1．3 课题研究内容

第2章 同步发电机稳态有限元及参数计算相关理论

2．1 引言

2．2 汽轮发电机稳态有限元计算

2．2．1 稳态有限元模型

2．2．2 给定端点量条件下的端点量迭代

2．3 同步发电机电抗参数的计算理论

2．3．1 电力系统中求取同步电抗的常规计算方法

2．3．2 同步发电机电感系数的变化规律和计算方法

2．3．3 基于电感系数波形的同步电抗的精确计算方法

2．4 本章小结

第3章 汽轮发电机电感系数和同步电抗的计算

3．1 引言

3．2 用常规方法计算的基本电抗及等效同步电抗

3．3 汽轮发电机参数的精确计算

3．3．1 不考虑饱和时参数的精确计算

3．3．2 考虑饱和时参数的精确计算

3．3．3 考虑饱和时发电机参数变化曲线机理分析

3．4 精确计算和常规方法的对比分析

3．5 额定电压、额定励磁时发电机参数的计算

3．6 不饱和时转子磁导率对定子绕组自感的影响分析

3．7 本章小结

第4章 计及非线性因素的汽轮发电机安全运行极限的计算分析

4．1 引言

4．2 同步发电机有功功率和无功功率的功角特性

4．2．1 功率计算的原始定义式

4．2．2 功率计算的参数表达式

4．3 汽轮发电机P-Q容量图的基本理论

4．4 计及非线性因素的汽轮发电机P-Q容量图的计算

4．4．1 基于有限元和功率原始定义式的汽轮发电机P-Q容量图的计算

4．4．2 基于饱和参数的汽轮发电机P-Q容量图计算

4．4．3 汽轮发电机饱和P-Q容量图计算结果的对比分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢