開題報告---準(zhǔn)同期自動裝置時域仿真

1、<p>　　準(zhǔn)同期自動裝置時域仿真研究</p><p><b>　　1課題來源</b></p><p>　　本課題為電力系統(tǒng)運行中發(fā)電機的并網(wǎng)操作是一項基本的操作，它在操作準(zhǔn)確、并網(wǎng)迅速的前提下，要求有極高的可靠性與穩(wěn)定性來保證安全。而準(zhǔn)同期裝置作為并網(wǎng)操作的自動控制裝置，現(xiàn)代電力系統(tǒng)對它的可靠性、準(zhǔn)確性、快速性提出了更高的要求。它主要是在深入理解準(zhǔn)同期的基

2、本原理和條件，以及準(zhǔn)同期自動裝置的主要功能、特點的基礎(chǔ)上，利用matlab/simulink搭建自動準(zhǔn)同期裝置模型，并對其進行時域仿真，要求仿真得到的各參數(shù)準(zhǔn)確、合理。</p><p>　　2 研究的目的和意義 </p><p>　　2.1準(zhǔn)同期并列是將未投入系統(tǒng)的發(fā)電機加上勵磁，并調(diào)節(jié)其電壓和頻率，在滿足并列條件（即電壓、頻率、相位相同）時，將發(fā)電機投入系統(tǒng)，如果在理想情況下，使發(fā)電機

3、的出口開關(guān)合閘，則在發(fā)電機定子回路中的環(huán)流將為零，這樣不會產(chǎn)生電流和電磁力矩的沖擊。這是準(zhǔn)同期并列的最大優(yōu)點。</p><p>　　2.2 鑒于在電網(wǎng)進行人工并網(wǎng)操作時所帶來的誤差，對于正在運行的電網(wǎng)是充滿著挑戰(zhàn)的，而使用自動裝置，能夠極大程度上的消除影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行的不安全因素。自動裝置，即是利用非人工的方式去檢測最恰當(dāng)?shù)暮祥l時刻，來完全并網(wǎng)操作。減少人工全閘時所產(chǎn)生的諧波。</p><p&

4、gt;　　3 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　綜觀大江南北，無論是單機容量30萬KW、60萬KW及以上的大型發(fā)電廠，還是單機容量幾萬KW、幾千KW的小型電廠，無論是水電廠還是火電廠，不管是新機投產(chǎn)還是舊機改造，都不遺余力地選用微機型自動準(zhǔn)同期裝置，由于它們的先進性、高可靠性、高精度、高速度、智能化且維護使用方便，深受電力行業(yè)的廣大用戶歡迎。微機型自動準(zhǔn)同期裝置普遍采用的今天，如何設(shè)計、運用微機型自動

5、準(zhǔn)同期裝置以達到提高整套機組自動化運行水平的目的是我們研究的一個重要問題。 </p><p>　　在電力系統(tǒng)中發(fā)電機并入系統(tǒng)，兩個不同系統(tǒng)并列，或一個系統(tǒng)分解為兩部分，通過輸電線路再連接等，所實施的操作稱之為同步并列操作。</p><p>　　電力系統(tǒng)中任一點的電壓瞬時值可以表示為u=Umsin(t φ)。可以看出，同期點斷路器并列的理想條件就是斷路器兩側(cè)電壓的三個狀態(tài)量全部相等

6、，此時，并列合閘的沖擊電流等于零，并且并列后兩個系統(tǒng)立即進入同步運行，不會產(chǎn)生任何擾動現(xiàn)象。</p><p>　　為了使并列操作滿足條件，盡量使合閘時達到理想條件。自動準(zhǔn)同期裝置必須設(shè)置三個控制單元，頻差控制單元，電壓差控制單元，合閘信號控制單元。 在發(fā)電廠，發(fā)電機在并入系統(tǒng)前與其他發(fā)電機組和電力系統(tǒng)是不同步的，存在著頻率差、電壓差和相角差。通過同步操作，將發(fā)電機組安全、可靠、準(zhǔn)確快速地投入，從而確保系統(tǒng)的

7、可靠、經(jīng)濟運行和發(fā)電機組的安全。 在變電站或發(fā)電廠網(wǎng)控中，同步操作主要解決系統(tǒng)中分開運行的線路斷路器正確投入的問題，實現(xiàn)系統(tǒng)并列運行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行及線路負荷的合理、經(jīng)濟分配。 目前，電力系統(tǒng)的并網(wǎng)方式按兩并列系統(tǒng)之間的關(guān)系可分為兩種情況：差頻并網(wǎng)方式和同頻并網(wǎng)方式。 差頻并網(wǎng)是指在發(fā)電廠中，發(fā)電機與系統(tǒng)并網(wǎng)或已解列兩系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的同步并網(wǎng)，它們是兩個電氣上沒有聯(lián)系的電力系統(tǒng)并網(wǎng)。其特征是在同步并列點處兩

8、側(cè)電源的電壓、頻率均可能不同，且由于頻率不相同，使得兩電源之間的功角（電壓相位差）在不斷變化。進行差頻并網(wǎng)是要按準(zhǔn)同期條件實現(xiàn)并列點兩側(cè)的電壓相近、頻率相近時，捕獲兩側(cè)電壓相位差為零的時機來完成的平滑并網(wǎng)操作。</p><p>　　同期并列是電力系統(tǒng)中經(jīng)常進行的一項重大操作。隨著發(fā)電機單機容量的增加，并列操作所擔(dān)負的責(zé)任更加重大，對自動準(zhǔn)同期裝置也提出了更高的準(zhǔn)確性要求。運行經(jīng)驗表明，由于事故情況下自同期并列方式

9、不能用于大機組并列，希望自動準(zhǔn)同期裝置在電網(wǎng)有波動的情況下也能快速、準(zhǔn)確地捕捉同期條件，以解決大機組在事故情況下的并列問題。因此，高性能微機自動準(zhǔn)同期裝置的研究具有重大的實際意義。    多年來，我國也開發(fā)了多種微機自動準(zhǔn)同期裝置。但是，目前應(yīng)用的微機自動準(zhǔn)同期裝置在并列條件判斷、電壓差和頻率差控制等方面，都仍然采用模擬式自動準(zhǔn)同期裝置的方法，沒有充分發(fā)揮微處理器的數(shù)值運算和邏輯判斷能力，從而限制了微機自

10、動準(zhǔn)同期裝置性能的進一步提高。如果采用頻率差和電壓差的自適應(yīng)控制方法以及單向頻率差、單向相角差并列原則，以提高微機準(zhǔn)同期裝置的性能，并實現(xiàn)了一套微機自動準(zhǔn)同期裝置，實驗結(jié)果表明所提出的方法非常有效。</p><p>　　現(xiàn)有微機自動準(zhǔn)同期裝置在電壓差和頻率差的控制方面存在以下兩方面不足：一方面其調(diào)節(jié)量固定 ，不能與調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器很好配合，在需要細調(diào)時容易出現(xiàn)過調(diào)現(xiàn)象；另一方面是通常把頻率差和電壓差的控制在時間

11、上分為2個階段進行，容易出現(xiàn)當(dāng)前一條件滿足，而后一條件不滿足，或者當(dāng)后一條件滿足而前一條件又不滿足的“捉迷藏”現(xiàn)象。這兩個問題都會延長并列操作過程，當(dāng)系統(tǒng)有波動的情況下甚至可能使并列任務(wù)無法完成。那么頻率差和電壓差的自適應(yīng)控制方法有以下幾個特點：①自動適應(yīng)具體調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器給定值的調(diào)節(jié)速率；②根據(jù)頻率差和電壓差的大小自動調(diào)整調(diào)節(jié)脈寬和調(diào)節(jié)頻率；③頻率差和電壓差交錯調(diào)節(jié)。  發(fā)電機并網(wǎng)無疑是發(fā)電廠的一項事關(guān)重大的操作

12、，它直接涉及到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定及發(fā)電機的安全。對這一操作的要求歸納起來是四個字——快速準(zhǔn)確。    手動并網(wǎng)盡管存在著重大的安全隱患，但目前我國還有為數(shù)可觀的發(fā)電廠在使用這一方式。究其原因，主要是目前在我國廣為流傳的模擬式自動準(zhǔn)同期裝置不僅原理粗糙，而且經(jīng)常發(fā)生誤并列。所以，盡管大部分電廠都有自動準(zhǔn)同期裝置，但大多數(shù)在停用狀態(tài)。    畢竟不能讓發(fā)電廠的這樣一個主設(shè)備天<

13、;/p><p><b>　　4 研究的主要內(nèi)容</b></p><p>　　4.1 微機型自動準(zhǔn)同步裝置的設(shè)計和應(yīng)用</p><p>　　4.2 智能雙微機自動準(zhǔn)同期裝置的設(shè)計 </p><p>　　4.3 微機自動準(zhǔn)同期裝置的模擬試驗 </p><p>　　4.4 基于Matlab

14、的發(fā)電機并網(wǎng)動態(tài)仿真分析</p><p>　　5工作的主要階段、進度</p><p>　　6最終目標(biāo)及完成時間</p><p>　　完成畢業(yè)設(shè)計，全部成果交指導(dǎo)教師批閱。</p><p>　　畢業(yè)答辯完成時間：第十六周（6月1日至3日）</p><p>　　7協(xié)助單位及要解決的主要問題</p><p

15、>　　本課題的完成需要熟練利用matlab/simulink搭建自動準(zhǔn)同期裝置模型，并對其進行時域仿真技術(shù)問題。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　［1］海濤，閉耀賓，駱武寧，黃新迪，王立元．準(zhǔn)同期并網(wǎng)中三相不平衡問題的優(yōu)化［J］．電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37(18)：70-73．</p><p&g

16、t;　?。?］海濤，閉耀賓，駱武寧，黃新迪，王立元．準(zhǔn)同期并網(wǎng)中三相不平衡問題的優(yōu)化［J］．電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37(18)：70-73．</p><p>　?。?］李俊霞，涂仁川，嚴(yán)兵，苗強．一種微機型自動準(zhǔn)同期裝置［J］．繼電器，2002，30(9)：53-54．</p><p>　　［4］周斌，一種適用于自動準(zhǔn)同期裝置的改進傅立葉相位差算法［J］．繼電器，2007，35(2

17、0)：37-40．</p><p>　?。?］曾季弟，林宗霖．微機自動準(zhǔn)同期裝置的模擬試驗［J］．福建電力與電工，1996，19(2)：4-7．</p><p>　　［6］胡國強，賀仁睦，涂曄海．基于模糊控制的數(shù)字式自動準(zhǔn)同期裝置［J］．華北電力大學(xué)學(xué)報，2004，31(4)：10-15．</p><p>　?。?］吳添森．基于功率傳遞的電網(wǎng)間同期并列仿真研究［D］

18、．西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010．</p><p>　?。?］劉興杰，田建設(shè)．基于Matlab的發(fā)電機并網(wǎng)動態(tài)仿真分析［J］．電力科學(xué)與工程，2003，第4期：68-70．</p><p>　?。?］彭曉濤，王少榮，程時杰．高性能微機自動準(zhǔn)同期裝置［J］．電力系統(tǒng)自動化，2002，5，10：75-77．</p><p>　?。?0］ 鄧振利，基于模糊-積分控制的

19、雙處理系統(tǒng)自動準(zhǔn)同期裝置的研究［D］．重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007．</p><p>　?。?1］卓樂友，葉念國．微機型自動準(zhǔn)同步裝置的設(shè)計和應(yīng)用［M］．北京：中國電力出版社，2002</p><p>　　［12］ 王晶，翁國慶，張有兵．電力系統(tǒng)的matlab/simulink仿真與應(yīng)用［M］．西安電子科技大學(xué)出版社，2008．</p><p>　　［13］ 張瑛

20、，趙芳，李全意．電力系統(tǒng)自動裝置［M］．中國電力出版社，2006．</p><p>　　［14］ Grona,Andrzej:Setting and testing automatic generator Synchronizers IEEE ComPuter Applications in Power Vol.ZI.Jan，1999．</p><p>　?。?5］ LiuJiaju，Ya