东北石油大学
电力系统综合设计
2017年11月17 日
电力系统综合设计任务书
题目发电机自动准同期并入电网
专业电气工程及其自动化姓名阿力木江·吐孙学号140603140133
主要内容：
根据发电机自动准同期并入电网所需的条件基本要求，完成额定容量为200MVA的发电机并网操作，要求无振荡，无冲击电流，0.2s后系统稳定运行。
1)发电机并网条件分析；
2)发电机并网模型的建立；
3)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下，
发电机并网过程的仿真；
参考资料：
[1] 刘介才.工厂供电[M] ．北京：机械工业出版社，2003.44-48.
[2] 王先彬.电力系统及其自动化[M].北京：中国电力出版社，2004．
[3] 何仰赞，温增银．电力系统分析[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2004．
[4] 刘平，李辉.基于Matlab的发电机并网过程仿真分析[J].2010．
[5] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007．
完成期限2017.11.6至2017.11.17
指导教师高金兰徐建军
专业负责人徐建军
2017年11 月6 日
目录
1 设计要求 (1)
2 发电机并网条件分析 (1)
2.1 并网的理想条件 (1)
2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响 (1)
3 发电机并网模型建立 (3)
3.1 仿真模型 (3)
3.2 系统仿真模型的建立 (4)
3.3 发电机并网仿真分析 (6)
3.4 仿真结果及分析 (6)
4 结论 (8)
参考文献 (9)
1 设计要求
通过发电机并网模型的建立与仿真分析，掌握发电机并网方法和
Matlab/Simulink中的电力系统模块（PSB），深化对发电机并网技术的理解，培养分析、解决问题的能力和Matlab软件的应用能力。
4)发电机并网条件分析；
5)发电机并网模型的建立；
6)分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下，
发电机并网过程的仿真；
7)理论分析结果与仿真分析结果的比较。
2 发电机并网条件分析
2.1 并网的理想条件
同步发电机组并列运行，并列断路器合闸时冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过1-2倍的额定电流；发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
为了减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，需保证同步发电机电压与电网并网瞬时电压相等，所以发电机并网的理想条件为：
●应有一致的相序。
●方应有相等的电压有效值。
●方应有相同或者十分接近的频率和相位。
若满足理想条件，则并列合闸冲击电流为零，且并列后发电机与电网立即进入同步运行，无任何扰动现象。但在实际操作中，三个条件很难同时满足，而并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行且对电网影响较小，因此实际并列操作允许偏离理想条件一定范围时进行合闸操作。
2.2 相位差、频率差和电压差对滑差的影响
利用Matlab绘图工具可得到各种情况下滑差电压波形，设电网电压为=wt
U，图2-1为频差为0.5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形。
)
+
100α
sin(
图2-2为频差为0.5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形。图2-3为电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形。
图2-1 频差为0.5Hz、电压差和相位差为零的滑差电压波形图
图2-2 频差为0.5Hz、相位差为60°、电压差为零的滑差电压波形图图2-3 电压差为10V、频差为0.5Hz相位差为零的滑差电压波形图
由图2-1和图2-2可知当电压差为零时滑差电压包络线都过零点，此时合闸则没有冲击电流。而有电压差时（如图2-3）滑差只有最小值而不过零点，因此无论何时合闸都存在冲击电流，不利于系统稳定。
3 发电机并网模型建立
发电机并网模型可用单机-无穷大系统模拟，由此分析发电机并网的动态过程。图3-1所示为单机-无穷大系统。
图3-1 单机-无穷大系统
3.1 仿真模型
① 单机即同步发电机，这里选用Synchronous Machine ，参数如下：
② 变压器模型选用Three-phase Transformer ，参数如下：
③ 无穷大系统用powerlib 中的inductive source with neutral ，参数如下：
系统负荷分别为MW MW 105、。
;
1.0";0053.0";01.1';
18.01;243.0";474.0;
252.0";296.0';305.1;8.13;200===========Tq Td Td X Xq Xq Xd Xd Xd kV V MW P n n 053
.0;500;08.021;002773.021;
230/8.132/1;60;210=========Lm Rm L L R R kV kV V V Hz fn MW P n ;
10/;230;60;10000====R X kV V Hz fn MVA P n
3.2 系统仿真模型的建立
打开Matlab/simulink/simpowersystems/blocklibary,新建一个mdl文件，将所需的同步电机、变压器、线路、无穷大系统和负荷模型（按3.1选定的系统模型）拖到该文件下，如下图3-2所示：
图3-2电机并网仿真模型
3.2.1元件参数设定
图3-3 异步电机参数设定
