M A T L A B实验：同步发电机三相短路暂态过
程仿真
实验二
同步发电机三相短路暂态过程仿真
一、发电机突然发生三相短路的Simulink仿真模型
二、部分参数设定
6.3-同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析资料
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析 6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程 上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。 同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。 图6-6 凸极式同步发电机示意图 图6-6为凸极同步发电机的示意图。定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。励磁绕组的轴线与轴重合。阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。 定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。下面分析发电机空载突然短路的暂态过程。 1.定子回路短路电流 设短路前发电机处于空载状态，气隙中只有励磁电流产生的磁链，忽略漏磁链后，穿过主磁路为主磁链匝链定子三相绕组，又设为转子轴与A相绕组轴线的初始夹角。由于转子以同步转速旋转，主磁链匝链定子三相绕组的磁链随着的变化而变化，因此 （6-17）
第1章绪论 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大。在这种情况下，许多大型的电力科研试验很难进行，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不可少。而在众多的仿真工具中，MATLAB 以其优越的运算能力、方便和完善的绘图功能脱颖而出。 1.1设计目的 让学生综合运用Matlab/Simulink仿真工具箱，建立电力系统仿真模型，对系统三相短路和单相短路等故障形式进行设计、仿真、分析，加深对供电和电力系统知识的了解，并进一步熟悉MATLAB电力系统这一仿真工具。 1.2设计任务 1.运用Simulink建立简单的单机-无穷大系统进行仿真，对系统运行出现短路情况时的仿真结果进行详细的分析。 2.建立带励磁系统的发电机系统，通过仿真结果分析带上励磁系统时电压和电流的变化情况。 1.3设计要求 1.要求每个学生独立完成设计任务。 2.针对每个仿真要给出详细的结果分析。 3.完成实训任务书。 4.要求提交成果：报告书一份。
第2章MATLAB语言的概述 2.1 MATLAB简介 MATLAB是将计算、可视化、程序设计融合在一起的功能强大的平台，所具有的程序设计灵活，直观，图形功能强大的优点使其已经发展成为多学科，多平台的强大的大型软件。MATLAB提供的Simulink工具箱是一个在MATLAB环境下用于对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它提供了用方框图进行建模的接口，与传统的仿真建模相比，更加直观、灵活。Simulink的作用是在程序块间的互联基础上建立起一个系统。每个程序块由输入向量，输出向量以及表示状态变量的向量等3个要素组成。在计算前，需要初始化并赋初值，程序块按照需要更新的次序分类。然后用 ODE计算程序通过数值积分来模拟系统。MATLAN含有大量的 ODE计算程序，有固定步长的，有可变步长的为求解复杂的系统提供了方便。MATLAB在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块SimPowerSystem 来完成的。 由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。MATLAB 的出现给电力系统仿真带来了新的方法和手段。通过MATLAB 的 SimPowerSystem的模块对电力系统中的应用进行仿真，从而说明其在电力系统仿真中的运用电力系统的仿真可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，通过故障仿真得出了相关的电压稳定性方面的结论，从而证明了这种仿真的正确性和在分析应用中的可行性。 2.2 Simulink简介 Simulink是Matlab软件下的一个附加组件，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包。支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的仿真系统。 由于 Simulink可以很方便地创建和维护一个完整的模型，评估不同算法和结构并验证系统性能，另外Simulink还可以与MATLAB中的DSP工具箱、信号处理工具箱以及通讯工具箱等联合使用，进而实现软硬件的接口，从而成为实用的
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
同步发电机突然短路的分析 一、实验目的 1.学会使用MATLAB软件对电力系统进行时域仿真分析，加深对电力系统短路时暂态过程的理解。 2.通过实验，进一步理解有限容量系统和无穷大系统短路时暂态过程的不同 二、实验原理 同步电机是电力系统中的重要元件，由多个有磁耦合关系的绕组构成，同步电机突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍，对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。 同步电机短路时，由于定子绕组中周期分量电流突变将对转子产生电枢反应，该反应产生交链励磁绕组的磁链。为了维持励磁绕组在短路瞬间总磁链不变，励磁绕组内将产生直流电流分量，其方向与原有的励磁电流方向相同，它产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组，从而使定子绕组的周期分量电流增大。因此在有限容量系统突然发生三相短路时，短路电流的初值将大大超过稳态短路电流，最终衰减为稳态短路电流。 三、实验内容 电力系统时域分析实例（仿真） 范例：同步电机突然短路模型如图所示—使用简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)，使用三相并联RLC负载并通过三相电路短路故障发生器元件实现同步电机的三相短路。 图1 同步电机突然短路电路模型
1、从电机元件库选择简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)元件，设置参数如下 2、从测量元件库中选择三相电压—电流测量元件，进行参数设置。电压测 量选项中选择测量相电压（phase-to-ground）用来测量同步发电机突然短路后三相电压的变化。 3.从线路元件库中选择三相短路故障发生器（3-phase-Fault）,双击将三 相故障同时选中并设置转换时间。 4.从线路元件库中选择三相并联RLC负载元件，参数设置如下：
发电机静态实验方案 目录 1实验目 2实验根据 3人员职责分工 4发电机名牌参数 5发电机静态实验前应具备条件和关于安全注意事项6发电机静态实验环节和办法 6.1 发电机定子绝缘电阻、吸取比 6.2 发电机定、转子绕组直流电阻 6.3发电机转子绕组绝缘电阻 6.4测量发电机轴承绝缘电阻 6.5发电机定子绕组直流耐压实验和泄漏电流测量6.6发电机定子绕组交流耐压实验 6.7发电机转子交流阻抗和功率损耗
1.实验目 通过实验可以检查发电机安装后绝缘状况等，数据分析发电机与否可以满足启动条件和稳定运营。 2.实验根据 2.1GB50150--《电气装置安装工程电气设备交接实验原则》； 2.2设备《出厂阐明书》 2.3设备《出厂实验报告》 2.4《电业安全工作规程》 3.人员职责分工 3.1实验方案需报请监理审核、现场指挥机构批准,重要实验项目需业主、监理旁站。 3.2施工及建设等单位应为实验实行提供必要实验条件。 3.3实验项目负责人负责组织实验工作实行，检查实验安全工作。3.4参加实验工作人员应熟悉工作内容、仪器设备使用及实验数据记录整顿。 4.发电机名牌参数 额定功率：12MW 额定电压：10.5 kV 额定电流：825A 功率因数：0.8 滞后 频率：50Hz 冷却方式：空冷
励磁方式：机端变压器自并励励磁系统 励磁电压：188.9V 励磁电流：220.3A 5.发电机静态实验前应具备条件和关于安全注意事项 5.1所有工作人员应严格遵守《电业安全工作规程》。 5.2实验时实验人员应精力集中,分工明确,密切配合。实验地点至少有两人工作,重要部位要有专人监视，并有必要通讯设施,发现问题及时报告。 5.3实验用仪器、仪表需通过检查，保证完好工况，保证明验顺利进行。 5.4发电机实验线固定良好，保持安全距离。一次连线断口（与非试侧）保证安全距离。 5.5发电机小间关门上锁，必要时派专人把守（实验地点在发动机空冷器室内）。 6发电机静态实验环节和办法 6.1发电机定子绝缘电阻、吸取比 6.1.1采用手摇式2500V兆欧表进行测试 6.1.2。测量某相时，非测量相必要短路接地（每项绕组必要头尾相短接）。 6.1.3在120转/分钟下分别读取15、60秒绝缘电阻值。 6.1.4每测量一相绕组后，对其被测相充分放电。 6.2 发电机定、转子绕组直流电阻
MATLAB 仿真实验报告 课题名称：MATLAB 仿真——图像处理 学院：机电与信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级班级：2012级电子二班 一、实验目的 1、掌握MATLAB处理图像的相关操作，熟悉相关的函数以及基本的MATLAB语句。 2、掌握对多维图像处理的相关技能，理解多维图像的相关性质 3、熟悉Help 命令的使用，掌握对相关函数的查找，了解Demos下的MATLAB自带的原函数文件。 4、熟练掌握部分绘图函数的应用，能够处理多维图像。 二、实验条件
MATLAB调试环境以及相关图像处理的基本MATLAB语句，会使用Help命令进行相关函数查找 三、实验内容 1、nddemo.m函数文件的相关介绍 Manipulating Multidimensional Arrays MATLAB supports arrays with more than two dimensions. Multidimensional arrays can be numeric, character, cell, or structure arrays. Multidimensional arrays can be used to represent multivariate data. MATLAB provides a number of functions that directly support multidimensional arrays. Contents ： ●Creating multi-dimensional arrays 创建多维数组 ●Finding the dimensions寻找尺寸 ●Accessing elements 访问元素 ●Manipulating multi-dimensional arrays操纵多维数组 ●Selecting 2D matrices from multi-dimensional arrays从多维数组中选择二维矩 阵 (1)、Creating multi-dimensional arrays Multidimensional arrays in MATLAB are created the same way as two-dimensional arrays. For example, first define the 3 by 3 matrix, and then add a third dimension. The CAT function is a useful tool for building multidimensional arrays. B = cat(DIM,A1,A2,...) builds a multidimensional array by concatenating（联系起来）A1, A2 ... along the dimension DIM. Calls to CAT can be nested（嵌套）. (2)、Finding the dimensions SIZE and NDIMS return the size and number of dimensions of matrices. (3)、Accessing elements To access a single element of a multidimensional array, use integer subscripts（整数下标）. (4)、Manipulating multi-dimensional arrays
发电机电气设备大修后调试方案与措施 一、试验项目 1、不同转速下的发电机转子的绝缘电阻,交流阻抗测试. 2、励磁机空载特性试验. 3、发电机短路特性试验,励磁机负载特性试验. 4、发电机电流保护定值校对. 5、发电机电压回路检查. 6、发电机空载特性试验. 7、发电机及PT、引出线核相检查. 8、发电机差动相量检查. 9、发电机轴电压测量. 二、组织措施 1、试验总指挥: 2、试验负责人: 3、试验人员: 三、试验时间安排 1、试验前由值长下达电气准备启动调试命令. 2、试验时间计划从汽轮机转速稳定在3000r/min移交电气共4小时. 四、安全措施(负责人:运行班长) 1、试验前应收回1#发电机系统的全部工作票,并有发电机本体、小间及发电机引出线母线、电缆、开关、CT、PT的有关报告及保护传动报告. 2、发电机系统核相前,应由操作班运行人员再次检查回路清洁,无关人员撤离现场. 3、设备带电后,检查本体,主控及相关回路的设备有无异常,所有人员禁止接触带电设备的绝缘部分,已防漏电伤人. 4、做短路特性的短路排应能承受800A 、10分钟无异常. 五、试验前的准备工作 1、准备好在1#发电机出口断路器021、开关下接线座装设短路排,备做短路特性试验用. 2、准备好各项试验用的表格记录;负责人根据试验内容进行人员分工. 3、仪器、仪表接线 ①、准备一块双钳相位表,一块相序表,一块数字万用表和试验用的引线及一次定相杆. ②、在发电机本体处接好做交流阻抗、功率损耗试验用的电压、电流和瓦特表. ③、在励磁机励磁电流RC回路613中串接一块0.5级0-5A的直流电流表,在发电机小间400A/75mV的分流器606和608线引到主控处接入0.5级0-75mV的直流电压表,并把表盘电流表拆掉. ④、在发电机控制屏转子电压表601、602并接一块0.5级的0-300V的直流电压表 ⑤、在发电机控制屏端子排A451、C451串接两块0.5级0-5A电流表,在A613、B600,C613、B600并接两块0.5级0-150V电压表及N461串接一块电流表. 六、试验的检查工作 1、发电机、励磁机碳刷齐全,接触良好. (检查人: ) 2、测量发电机定子、转子及回路绝缘合格. (检查人: ) 3、021开关油位正常,一次系统接头良好,清洁无杂物.(检查人: ) 4、检查CT测量、保护、计量回路不开路. (检查人: ) 5、检查PT二次回路不应有短路现象. (检查人: ) 6、检查PT一、二次保险齐全,无熔断现象. (检查人: )
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
第26卷第1期 湖北民族学院学报(自然科学版) V o.l26 N o.1 2008年3月 J ourna l o fHubei Institute for N ati ona liti es(N at ural Science Editi on) M a r.2008同步发电机突然三相短路的仿真研究 高仕红 (湖北民族学院电气工程系,湖北恩施445000) 摘要:同步发电机的突然三相短路,是电力系统最严重的故障,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,研究它有着非常重要的意义.在d-p坐标系统下,构建了同步发电机的数学模型以及动态等效电路.利用M a tlab7.1/Si m uli nk6.3的强大功能,构建了同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对同步发电机的各物理量在短路期间进行了仿真研究.通过理论和仿真对比分析,同步发电机的各物理量在突然短路的暂态过程中产生很大的冲击和振荡,最后稳定在短路前的状态,仿真结果与理论分析相吻合.此方法还可用来研究同步发电机某些动态过程,从而为电机的优化设计提供必要的理论依据. 关键词:同步发电机;突然三相短路;数学模型;动态等效电路;仿真模型 中图分类号:TM301文献标识码:A文章编号:1008-8423(2008)01-0036-05 Si m ul ati on Study of Synchronous G enerator on Sudden Three-phase Short C ircuit GAO Sh i-hong (Depart m ent o f E l ec trical Eng i neeri ng,H ube i Institute f o r N a ti ona li ties,Enshi445000,Chi na) Abst ract:Three-phase short circuit of synchr onous generator is a seri o us fau lt i n t h e electric po w er sys-te m,wh ich is like l y to i n fl u ence bad l y on the nou m enon of electr icm ach i n e and correlati v e electric equ i p-m en,t so it is i m portant to study i.t In the reference fra m e,m athe m atic m ode l and dyna m ic equivalent c ir-cu itw as bu il.t By m aking use of po w erful f u ncti o n ofM atlab7.1/S i m uli n k6.3,si m ulati o n mode l of syn-chronous generator on sudden three-phase short circu it w as buil,t vari o us physica l quantities were stud-ied by si m u lation duri n g t h e short c ircu i.t By co mpari n g theoretics w ith si m ulati o n,various physica l quan-tities o f synchronous generator produced tre m endous i m pact and surge duri n g the sudden circu it and they stabilized in the pr oceedi n g state of short c ircu i.t The e m u lational resu lts are consi s tent w ith theore tic a-nalysis.Th ism ethod is a lso for the use o f researching certa i n dyna m ic course of synchronous generator, w hich provided necessary theoreti c basis for opti m u m desi g n of e lectric m ach i n e. K ey w ords:synchronous generator;sudden three-phase short c ircu i;t m athe m atic m ode;l dyna m ic equ i v-alent circu i;t si m ulati o n m odel 同步发电机是电力系统中最重要和最复杂的元件,由多个具有电磁耦合关系的绕组构成.同步发电机突然短路的暂态过程所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,因此对同步发电机动态特性的研究历来是电力系统中的重要课题之一[1~3].而同步电机的突然三相短路,是电力系统的最严重的故障,它是人们最为关心、研究最多的过渡过程.虽然短路过程所经历的时间是极短的(通常约为0.1~0.3s),但对电枢短路电流和转子电流的分析计算,却有着非常重要的意 收稿日期:2007-12-12. 基金项目:湖北省教育厅科学研究计划项目(B20082908). 作者简介:高仕红(1971-),男,硕士,讲师,主要从事电机控制和同步电机励磁控制.
目录 1 引言 (1) 1.1 研究目的与意义 (1) 1.2 发电机故障诊断技术的发展状况 (1) 1.3 发电机转子绕组匝间短路故障检测的研究现状 (2) 1.4 本文的内容和主要工作 (4) 2 汽轮发电机转子绕组匝间短路的理论分析 (6) 2.1 汽轮发电机的转子结构 (6) 2.2 转子绕组发生匝间短路的原因 (6) 2.3 匝间短路的磁场分析 (7) 2.3.1 发电机发生匝间短路的磁场分析 (9) 3 发电机转子绕组匝间短路故障的探测线圈法 (12) 3.1 探测线圈法的测试原理 (12) 3.2 探测线圈的结构及置放 (14) 3.2.1 诊断系统及其功能组成 (15) 3.2.2 基本参数 (16) 3.2.3 传感器安装和定位 (16) 3.3.3 故障判断 (16) 3.3 大亚湾核电站发电机组的探测线圈法实例分析 (17) 参考文献 (20)
1引言 1.1研究目的与意义 随着我国国民经济的快速发展，电力工业正处于大电机和大电网的发展阶段。人们的生活和生产水平迅速提高，使得电能需求量日益增长，进而对电力系统的供电质量、可靠性及经济性等指标的要求也不断提高。发电机是电能生产的重要设备，它为整个电力系统提供电能，是整个电网的心脏，因此如果发电机发生故障，可能会导致局部停电甚至整个系统崩溃。 发电机转子作为发电机的重要组成部分，主要由励磁绕组线圈、线圈引线以及阻尼绕组等部分组成。发电机运行时，由于转子处于高速旋转状态，这些部件将承受很大的机械应力和热负荷，若超过其极限值时将导致部件的损坏。转子绕组是发电机经常出现故障的部位，除本体故障外，主要是转子绕组的短路故障，如匝间短路、一点接地短路、两点接地短路等。发电机正常运行时，转子绕组对地之间会有一定的分布电容和绝缘电阻，绝缘甩阻的阻值通大于1兆欧。但是因某种原因导致对地绝缘损坏或绝缘电阻严重下降时，就会发生转子绕组接地事故。当发电机转子发生一点接地故障时，因为励磁电源的泄漏电阻很大，一般不会造成多大的伤害，限制了接地泄露电流的数值。但是，发电机转子两点接地故障将会产生很大的电流，经故障点处流过的故障电流会烧坏转子本体。而部分转子绕组的短接，励磁绕组中增加的电流可能会导致转子因过热而烧坏，气隙磁通也会失去平衡，从而引起发电机的振动，还可能使转子大轴磁化，甚至会导致灾难性的后果，因此两点接地故障的后果是很严重的。 目前，在国内运行的大型发电机组中，发电机匝间短路故障占故障总数的比重较大，大多数发电机都发生过或已经存在转子绕组匝间短路的故障。由于转子绕组绝缘的损坏，转子绕组匝间短路后会形成短路电流，从而导致局部过热。发电机长期在这种环境下运行，会进一步引起绝缘的损坏，导致更为严重的匝间短路，最终形成恶性循环。据统计资料表明，发电机转子匝间短路故障并不会影响机组的正常运行，所以常常被忽略，但是如果任其发展，转子电流将会显著增加，绕组温升过高，无功输出降低，电压波形畸变，机组振动加剧，并且还会引起其它的机械故障，严重时还会影响发电机的无功出力。如果发生的是不对称的匝间短路故障，发电机组的振动将会加剧，转子绕组的绝缘也有可能进一步的损坏，进而发展成为接地故障，对发电机组的安全稳定运行构成了严重的威胁。因此，对发电机绕组匝间短路故障的诊断与识别是十分必要的。 1.2 发电机故障诊断技术的发展状况 早期的故障诊断主要依靠人工经验，如：看、听、触、摸等方法进行诊断，
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真 实验报告 姓名：****** 专业：电气工程及其自动化 班级：******************* 学号：*******************
实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块： （1）无穷大功率电源模块（Three-phase source） （2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load） （3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch） （4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)） （5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement） （6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault） （7）示波器模块（Scope） （8）电力系统图形用户界面（Powergui） 按电路原理图连接线路得到仿真图如下： 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块 设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：
1.2.2 变压器模块 变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图： 1.2.3 输电线路模块 根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图： 1.2.4 三相电压电流测量模块 此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：
第2章作业参考答案 2-1 为何要对同步发电机的基本电压方程组及磁链方程组进行派克变换答：由于同步发电机的定子、转子之间存在相对运动，定转子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数（θ本身是时间的三角周期函数），故磁链电压方程是一组变系数的微分方程，求解非常困难。因此，通过对同步发电机基本的电压及磁链方程组进行派克变换，可把变系数微分方程变换为常系数微分方程。 2-2 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减试用磁链守恒原理说明它们是如何产生的 答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含：a）基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数’。 为T d 。 b）直流分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。 c）倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为T a 转子电流中出现的分量包含： ’。 a）直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为T d b）基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T 。 a 产生原因简要说明： 1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应 使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自 由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子 直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）. 2)同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d、 q不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感 应出基频交流分量。这些量均为自由分量，最后衰减为0。 2-3 有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减
抚顺望花电厂发电机空载和短路试验方案 1 发电机空载试验 1.1试验目的及依据 测量发电机空载曲线； 试验依据DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 1.2试验接线 试验接线图如图1. 图1 发电机空载接线图 注：本次试验需引入以下参量：发电机定子三相电压、发电机定子三相电流、转子电压、转子电流（转子电压和电流应采取不经过变送器的量）试验仪器由东北电力科学研究提供，电厂负责接线，另外为了试验过程的安全，建议采用故障录波器的端子屏。 1.3试验步骤 1）发电机出口封闭母线断开，检查断开距离，确保有足够的击穿距离（以发电机额定电压2.0倍以上为准）；
2）试验接线准备，将发电机定子三相电压、定子三相电流、转子电压和转子电流接入试验仪器中，检查试验接线； 3）试验接线一切无误后，打开自动试验记录，开始提高励磁电压，要求励磁电压缓慢上升至1.3Un（不带变压器，如带变压器进行空载试验电压上限为1.1Un），（注：如果当励磁电流达到额定值而励磁电压还没有到1.3Un，则试验以励磁电流额定值为上限），然后励磁电压从1.3Un缓慢下降到零，此时查看空载曲线，如无异常，则关闭自动记录，试验结束。 2 发电机短路试验 2.1 试验目的及依据 测量发电机短路曲线； 试验依据DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 2.2试验接线 试验接线图如图2. 图2 发电机短路接线图 注：本次试验需引入以下参量：发电机定子三相电压、发电机定子三相电流、转子电压、转子电流（转子电压和电流应采取不经过变送器的量）
试验仪器由东北电力科学研究提供，电厂负责接线，另外为了试验过程的安全，建议采用故障录波器的端子屏。 2.3 试验步骤 1）发电机出口封闭母线断开，检查断开距离，确保有足够的击穿距离（以发电机额定电压2.0倍以上为准）； 2）用短路板将发电机出口进行短路，确保短路板与发电机三相接触良好。 3）试验接线准备，将发电机定子三相电压、定子三相电流、转子电压和转子电流接入试验仪器中，检查试验接线； 4）试验接线一切无误后，打开自动试验记录，开始提高励磁电流，当励磁电流到15%-20%额定值时，观察发电机定子电流，确保三相平衡，如不平衡则应查找原因前禁止继续增加励磁电流； 5）缓慢增加励磁电流直到定子电流到达额定值，然后减少励磁电流直到为零，观察短路曲线，如无异常则试验结束。
实验报告 课程名称：控制理论（乙） 指导老师：林峰 成绩：__________________ 实验名称：MATLAB 仿真实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验九 控制系统的时域分析 一、 实验目的： 1．用计算机辅助分析的办法，掌握系统的时域分析方法。 2．熟悉Simulink 仿真环境。 二、实验原理及方法： 系统仿真实质上就是对系统模型的求解，对控制系统来说，一般模型可转化成某个微分方程或差分方程表示，因此在仿真过程中，一般以某种数值算法从初态出发，逐步计算系统的响应，最后绘制出系统的响应曲线，进而可分析系统的性能。控制系统最常用的时域分析方法是，当输入信号为单位阶跃和单位冲激函数时，求出系统的输出响应，分别称为单位阶跃响应和单位冲激响应。在MATLAB 中，提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step ，单位冲激响应函数impulse ，零输入响应函数initial 等等。 二、实验内容： 二阶系统，其状态方程模型为 ? 1x -0.5572 -0.7814 1x 1 = + u ? 2x 0.7814 0 2x 0 1x y = [1.9691 6.4493] +[0] u 2x 四、实验要求： 1．编制MATLAB 程序，画出单位阶跃响应曲线、冲击响应曲线、系统的零输入响应、斜坡输入响应； （1）画出系统的单位阶跃响应曲线； A=[-0.5572 -0.7814;0.7814 0 ]; B=[1;0];
宁夏天元锰业余 热发电项目 西北电力建设一公司调试所 调试措施 NXTY 共 9页 发行时间 二〇一四年十月 宁夏天元锰业余热1#发电机组 准同期并网试验方案及措施
宁夏天元锰业余热1#发电机组 电气调试方案 名称单位签名日期批准建设单位 审核施工单位监理单位调试单位 编写调试单位 措施名称：宁夏天元锰业余热1#发电机准同期并网试验方案及措施 措施编号：NXTYMY201410措施日期：2014年10月 保管年限：长期密级：一般 试验负责人：刘迎锋 试验地点：宁夏天元锰业余热发电车间 参加试验人员：刘迎锋、曾志文 参加试验单位：陕西电建一公司调试所（以下简称调试单位）、山东恒信建设监理公司（以下简称监理单位）、山东兴润建设有限公司（以下简称安装单位）；宁夏天元锰业余热发电电气车间（以下简称生产单位）、设备厂家等
试验日期：2014年10月 目录 1.系统概述 (4) 2.主要设备参数 (5) 3.编制依据与执行的标准 (6) 4.试验仪器 (6) 5. 试验应具备的条件 (6) 6. 发电机短路特性试验 (7) 组织机构及人员分工 (8) 8.安全技术措施 (9)
1、系统概述 1.1系统概述： 1.1.1宁夏天元锰业余热发电工程，设计规模山东济南锅炉厂生产75 T/h循环流化床锅炉，配青岛汽轮机厂抽汽式12MW汽轮机和东方电气集团东风电机有限公司15MW发电机组。锅炉以煤/煤矸石燃烧，由山东省环能设计院有限公司设计。由山东兴润建设有限公司负责安装，西北电力有限公司调试所负责调试。 1.1.2宁夏天元锰业3×15MW发电工程，其发电机出口电压为10.5KV，发电机出口经1#主变高压侧送至110KVⅠ段/110KVⅡ段母线；与枣锰Ⅰ回联络线并入系统； 1.1.3 110KV系统设计为双母分段，Ⅰ母与Ⅱ母互为备用，Ⅰ母与Ⅱ母之间装设有母
发电机电气试验方法及标准 一．高压发电机 第一部分：定子部件 1．直流电阻 2．目的：检查绕组的焊头是否出问题等原因 测试环境：冷状态下进行 测试工具：直流电阻电桥 数据处理：各项的测试应做以下处理 数据处理(I max-I min)/I平均≤2% 结果判定：测试值必须满足以上的关系，不满足就应检查定子线圈。 3．绝缘电阻 目的：检测线圈的绝缘电阻的大小，为以后的试验确定安全保证。 测试环境：常温下测试，记录数据要记录当前的温度。 测试工具：兆欧表 注意事项：在绝缘电阻测试的过程中，在每项测试完之后应该对绕组充分放电，不然会造成严重的后果 测试方法：在测量前应充分对地放点，注意机械调零，在测试的时候除开被测项，其他的各项都应该接地，测试的时候记录测试时间为15s和60s时的电阻值，在测试后计 算吸收比，吸收比=R60/R15吸收比应满足大于2，而且各个项的绝缘电阻不平衡 系数不应大于2（不平衡系数指最大一项的R60与最小一项R60之比） 4．直流耐电压. 目的：在较高的电压下发现绕组绝缘的缺陷 测试环境：常温下进行试验 测试工具：直流耐压设备一套 测试方法：利用调压器调节电压使高压侧直流电压为0.5U N、1.0 U N、1.5 U N、2.0 U N、2.5 U N、 3.0U N每阶段要停留一分钟的耐压试验时间,并在试验的时候记录各个电压时候 的电流值。每项在测试的时候其他项都必须接地。而且在电压相同的时候各个项 的电流值应该比较相近。在规定的试验电压下,各相泄漏电流的差别不应大于最小 值的50%。 注意事项：在测试的时候由于是高压，因此在测试的时候要注意安全，小心周围环境。在每项测试完之后必须充分放电，否则容易造成事故。必须注意的就是，测温线圈的 接线头必须接地。 5．交流耐电压 目的：检查线圈之间的绝缘性能 测试环境：常温下进行试验 测试工具：耐电压试验设备一套 测试方法：发电机定子的交流耐压试验在制作的过程中一共有三个阶段要测试，下面就分别介绍试验的方法： （1）、单个线圈的交流耐电压试验，每次基本上做10个线圈的耐电压试验，试验 方法是：在工作台上面放木方，木方里面用海绵等软性有弹性的材料包扎一圈， 必须要厚点的，外面包0.1mm左右的铝铂，并且用铜丝将其绑好，在整个线圈的 低阻部分必选全放在木方上方。试验的电压计算公式见后表格 （2）、在下线的过程中耐电压试验，每次基本上下线下到10个左右就要做该试验， 在做线圈试验的时候，除开试验的线圈其他线圈都必选接地，试验电压计算公式
MATLA仿真实验报告 学院：计算机与信息学院 课程：—随机信号分析 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 实验一
题目：编写一个产生均值为1,方差为4的高斯随机分布函数程序, 求最大值，最小值，均值和方差，并于理论值比较。 解：具体的文件如下，相应的绘图结果如下图所示 G仁random( 'Normal' ,0,4,1,1024); y=max(G1) x=mi n(G1) m=mea n(G1) d=var(G1) plot(G1);
实验二 题目：编写一个产生协方差函数为CC)=4e":的平稳高斯过程的程序，产生样本函数。估计所产生样本的时间自相关函数和功率谱密度，并求统计自相关函数和功率谱密度，最后将结果与理论值比较。 解：具体的文件如下，相应的绘图结果如下图所示。 N=10000; Ts=0.001; sigma=2; beta=2; a=exp(-beta*Ts); b=sigma*sqrt(1-a*a); w=normrnd(0,1,[1,N]); x=zeros(1,N); x(1)=sigma*w(1); for i=2:N x(i)=a*x(i-1)+b*w(i); end %polt(x); Rxx=xcorr(x0)/N; m=[-N+1:N-1]; Rxx0=(sigma A2)*exp(-beta*abs(m*Ts)); y=filter(b,a,x) plot(m*Ts,RxxO, 'b.' ,m*Ts,Rxx, 'r');
periodogram(y,[],N,1/Ts); 文件旧硯化）插入（1〕 ZMCD 克闻〔D ］窗口曲） Frequency (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 NH---.HP)&UO 二 balj/ 」- □歹