同步发电机
元件定义
该元件用以建模三相同步电机。
元件说明
属性
CloudPSS 元件包含统一的属性选项,其配置方法详见 参数卡 页面。
参数
Configuration
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
---|---|---|---|
Name | Name | 文本 | 元件名称 此处输入同步电机名称,可缺省 |
Poles | P | 整数 | 极数(不是极对数) 电机级数,为极对数的两倍 |
Rated Power | Smva | 实数 [MVA] | 额定容量 电机额定容量,也是电机标幺值系统的基准容量 |
Rated Voltage (L-G, RMS) | V | 实数 [kV] | 额定相电压有效值 电机额定相电压有效值 |
Base Operation Frequency | freq | 实数 [Hz] | 额定频率 电机额定电频率,非转子转动频率 |
Neutral Resistance | R0 | 实数 [p.u.] | 中性点电阻 电机定子侧中性点的接地电阻,基值同定子绕组参数的基值 |
Parameter Format | ParamType | 选择 | 参数输入方式 可选择Equivalent Circuit Data(等效电路参数)和Experimental Data(试验参数)两种参数输入方法 |
Model Type | ModelType | 选择 | 选择电机模型 可选择PD(Constant Conductance) 和VBR-dq0 两种电机模型 |
Configuration-SFEMT
Configuration (For Shifted Frequency EMT)
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Numerical Integration Method | NIM | 选择 | 数值积分方法选择(仅对移频电磁暂态仿真有效) |
Equivalent Circuit Data
Equivalent Circuit Data
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Stator Resistance | Rs | 实数 [p.u.] | 定子电阻 |
Stator Leakage Reactance | Xls | 实数 [p.u.] | 定子漏电抗 |
Q-Axis Synch. Reactance | Xq | 实数 [p.u.] | q轴同步电抗 |
D-Axis Synch. Reactance | Xd | 实数 [p.u.] | d轴同步电抗 |
Field Resistance | Rfd | 实数 [p.u.] | d轴励磁绕组电阻 |
Field Leakage Reactance | Xlfd | 实数 [p.u.] | d轴励磁绕组漏电抗 |
D-Axis Damper Resistance | Rkd | 实数 [p.u.] | d轴阻尼D绕组电阻 |
D-Axis Damper Leakage Reactance | Xlkd | 实数 [p.u.] | d轴阻尼D绕组漏电抗 |
Q-Axis Damper No. 1 Resistance | Rkqg | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组1电阻(g绕组) |
Q-Axis Damper No. 1 Leakage Reactance | Xlkqg | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组1漏电抗(g绕组) |
Q-Axis Damper No. 2 Resistance | RkqQ | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组2电阻(Q绕组) |
Q-Axis Damper No. 2 Leakage Reactance | XlkqQ | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组2漏电抗(Q绕组) |
Experimental Data
Experimental Data
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Stator Resistance | Rs_2 | 实数 [p.u.] | 定子电阻 |
Stator Leakage Reactance | Xls_2 | 实数 [p.u.] | 定子漏电抗 |
D-Axis Synch. Reactance | Xd_2 | 实数 [p.u.] | d轴同步电抗 |
D-Axis Transient Reactance | Xdp_2 | 实数 [p.u.] | d轴暂态电抗 |
D-Axis Sub-Transient Reactance | Xdpp_2 | 实数 [p.u.] | d轴次暂态电抗 |
Q-Axis Sync. Reactance | Xq_2 | 实数 [p.u.] | q轴同步电抗 |
Q-Axis Transient Reactance | Xqp_2 | 实数 [p.u.] | q轴暂态电抗 |
Q-Axis Sub-Transient Reactance | Xqpp_2 | 实数 [p.u.] | q轴次暂态电抗 |
D-Axis Transient Time (Open Circuit) | Td0p_2 | 实数 [s] | d轴励磁f绕组、定子开路时间常数 |
D-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | Td0pp_2 | 实数 [s] | d轴阻尼D绕组、定子开路时间常数 |
Q-Axis Transient Time (Open Circuit) | Tq0p_2 | 实数 [s] | q轴阻尼g绕组、定子开路时间常数 |
Q-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | Tq0pp_2 | 实数 [s] | q轴阻尼Q绕组、定子开路时间常数 |
Rotor Equation
Rotor Equation
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Control Type | Control | 选择 | 选择控制类型 选择Speed Control(转速控制)或Torque Control(转矩控制)模式 |
Inertia Constant | Tj | 实数 [s] | 发电机转子惯性时间常数 此处应填写惯性时间常数 ,其中为惯性常数(北美和欧洲参数形式) |
Damping Constant | Dm | 实数 [s] | 机械阻尼时间常数 |
Initial Condition
Initial Condition
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Startup Type | StartupType | 选择 | 初始化类型 选择发电机初始化类型,分为from Zero-state(平启动),from Steady-state(稳态启动)和Source to Machine(电压源转电机)三种方式 |
Ramping Time | RampingTime | 实数 [s] | 爬坡时间 Source to Machine启动方式下,需指定电压爬升时间 |
Initial Voltage Magnitude | V_mag | 实数 [p.u.] | 初始相电压标幺值 来自潮流计算结果,选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定 |
Initial Voltage Phase | V_ph | 实数 [Deg] | 初始相电压相位 来自潮流计算结果,选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定 |
Initial Active Power | AP | 实数 [MW] | 初始有功功率 来自潮流计算结果,选择from Steady-state模式时需指定 |
Initial Reactive Power | RP | 实数 [MVar] | 初始无功功率 来自潮流计算结果,选择from Steady-state模式时需指定 |
Initial Source Resistance | source_resistance | 实数 [Ω] | 初始等效电压源内阻 S2M启动方式下的初始等效电压源内阻,选择Source to Machine模式时需指定 |
Source to Machine Transition Signal | s2m | 虚拟引脚(输入) | 电压源-电机切换信号 电压源向电机切换的触发信号名称,填写以@符号开头的字符串名,如@S2M。选择Source to Machine模式时需指定 |
Rotor Unlocking Signal | l2n | 虚拟引脚(输入) | 转子方程解锁信号 控制转子运动方程解锁的信号名 ,填写以@符号开头的字符串名,如@L2N。若此处为空,则电机转子始终处于转速锁定状态 |
Power Flow Data
Power Flow Data
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
---|---|---|---|
Bus Type | BusType | 选择 | 节点类型 用于潮流计算功能,指定电源所在母线的节点类型 |
Injected Active Power | pf_P | 实数 [MW] | 节点注入有功功率 用于潮流计算功能,对 PV、PQ 节点有效 |
Injected Reactive Power | pf_Q | 实数 [MVar] | 节点注入无功功率 用于潮流计算功能,对 PQ 节点有效 |
Bus Voltage Magnitude | pf_V | 实数 [p.u.] | 母线电压幅值 用于潮流计算功能,对 PV、平衡节点有效 |
Bus Voltage Angle | pf_Theta | 实数 [Deg] | 母线电压相位 用于潮流计算功能,对平衡节点有效 |
Lower Voltage Limit | pf_Vmin | 实数 [p.u.] | 母线电压下限 用于潮流计算功能,对 PQ 节点有效 |
Upper Voltage Limit | pf_Vmax | 实数 [p.u.] | 母线电压上限 用于潮流计算功能,对 PQ 节点有效 |
Lower Reactive Power Limit | pf_Qmin | 实数 [MVar] | 无功功率下限 用于潮流计算功能,对 PV、平衡节点有效 |
Upper Reactive Power Limit | pf_Qmax | 实数 [MVar] | 无功功率上限 用于潮流计算功能,对 PV、平衡节点有效 |
Monitoring
Monitoring
参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
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Source to Machine Signal | s2m_o | 虚拟引脚(输出) | 电压源-电机切换信号 此处输入电压源-电机切换信号量测信号的标签,如 S2M |
Rotor Unlocking Signal | l2n_o | 虚拟引脚(输出) | 转子方程解锁信号 此处输入转子方程解锁信号量测信号的标签,如 L2N |
Initial Open-Circuit Voltage (Ef) [p.u.] | Ef0_o | 虚拟引脚(输出) | 稳态开路电势Ef0量测信号 此处输入稳态开路电势Ef0量测信号的标签,如 Ef0 |
Initial Mechanical Torque [p.u.] | Tm0_o | 虚拟引脚(输出) | 稳态机械转矩Tm0量测信号 此处输入稳态机械转矩Tm0量测信号的标签,如 Tm0 |
Rotor Speed [p.u.] | wr_o | 虚拟引脚(输出) | 转速量测信号 此处输入转速量测信号的标签,如 w |
Rotor Angle [Rad] | theta_o | 虚拟引脚(输出) | 转子角量测信号 此处输入转子角量测信号的标签,如 Theta |
Load Angle (Q-axis Leads Va)[Rad] | loadangle_o | 虚拟引脚(输出) | Q轴与端电压相量夹角 此处输入Q轴与端电压相量夹角量测信号的标签,如 LA |
Load Angle (Q-axis Leads ωₛ*t)[Rad] | loadangle_so | 虚拟引脚(输出) | Q轴与同步旋转坐标系夹角 此处输入Q轴与同步旋转坐标系夹角量测信号的标签,如 LA1 |
Terminal RMS Voltage [p.u.] | VT_o | 虚拟引脚(输出) | 定子端电压有效值量测信号 此处输入定子端电压有效值量测信号的标签,如 Vrms |
Terminal RMS Current [p.u.] | IT_o | 虚拟引脚(输出) | 定子端电流有效值量测信号 此处输入定子端电流有效值量测信号的标签,如 Irms |
Terminal Active Power [MW] | PT_o | 虚拟引脚(输出) | 定子端输出有功功率信号 此处输入定子端输出有功功率信号量测信号的标签,如 Pmsr |
Terminal Reactive Power [MVar] | QT_o | 虚拟引脚(输出) | 定子端输出无功功率信号 此处输入定子端输出无功功率信号量测信号的标签,如 Qmsr |
Terminal 3 Phase Current Vector [kA] | IT_inst | 虚拟引脚(输出) | 定子端三相电流 此处输入定子端三相电流量测信号的标签,如 Iabc |
引脚
引脚名 | 键名 | 类型 | 维度 | 描述 |
---|---|---|---|---|
Stator Port | 0 | 电气 | 3 × 1 | 定子端引脚(单线图) |
ω | 1 | 输入 | 1 × 1 | 转速信号输入引脚,转速控制模式 |
Tm | 2 | 输入 | 1 × 1 | 机械转矩信号输入引脚,转矩控制模式 |
Te | 3 | 输出 | 1 × 1 | 电磁转矩信号输出引脚 |
Ef | 4 | 输入 | 1 × 1 | 励磁电动势输入引脚 |
If | 5 | 输出 | 1 × 1 | 励磁电流输出引脚 |
使用说明
同步发电机的启动方法
CloudPSS 提供了 3 种同步发电机的启动方法,通过修改参数表的Initial Condition
栏内参数可以选择不同的启动方式。具体如下:
1.平启动
设定Initial Condition
->Startup Type
为from Zero-state
,即可实现平启动,相当于不采用任何特殊启动方法。
需要说明的是,平启动模式下,同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号
、稳态机械转矩 Tm0 量测信号
无意义。
2.稳态启动
设定Initial Condition
->Startup Type
为from Steady-state
,即稳态启动。此时电机需要设置Initial Voltage Magnitude
(初始相电压标幺值), Initial Voltage Phase
(初始相电压相位),Initial Active Power
(初始有功功率),Initial Reactive Power
(初始无功功率)四个参数。此类启动方式适用于整个系统从潮流断面直接启动,详见 潮流断面启动 功能。
3.电压源转电机
设定Initial Condition
栏中Startup Type
为Source to Machine
,即电压源转电机启动类型。此时需要指定Ramping Time
(电压爬升时间),Initial Voltage Magnitude
(初始相电压标幺值),Initial Voltage Phase
(初始相电压相位),以及Source to Machine Transition Signal
(电压源-电机切换信号)动态参数,动态参数的使用详见 参数及引脚体系。如:可填入@S2M
。@S2M
信号由一个阶跃信号发生器产生,是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@S2M
为 0 时,电机为一个理想电压源,其幅值和相位线性爬升至Initial Voltage Magnitude
,Initial Voltage Phase
两参数给定的端电压值。当@S2M
信号阶跃到 1 时,电压源切换为电机。
需要说明的是,电压源转电机模式下,同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号
、稳态机械转矩 Tm0 量测信号
、转子角量测信号
以及Q 轴与端电压相量夹角信号
在@S2M
信号为 1 前,均无意义。
同步发电机转子转速解锁信号
默认情况下,无论选择转速控制模式还是转矩控制模式,同步发电机的转子均处在额定转速下的锁转速模式。需要用户提供Rotor Unlocking Signal
动态参数来进行解锁。如:可填入@L2N
。@L2N
信号由一个阶跃信号发生器产生,是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@L2N
为 0 时,转速恒定为额定转速。当@L2N
信号阶跃到 1 时,转速放开。在转速控制模式下,转速与输入的受控信号相同;在转矩控制下,转速由转速方程控制。