同步发电机
元件帮助 电气三相交流元件
基本描述
该元件用以建模三相同步电机。
参数列表
Configuration
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Name | 元件名称 | 文本 | 此处输入同步电机名称，可缺省 | |
| Poles | 极数（不是极对数） | 整数（常量） | 电机级数，为极对数的两倍 | |
| Rated Power | MVA | 额定容量 | 实数（常量） | 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) | kV | 额定相电压有效值 | 实数（常量） | 电机额定相电压有效值 |
| Base Operation Frequency | Hz | 额定频率 | 实数（常量） | 电机额定电频率，非转子转动频率 |
| Neutral Resistance | p.u. | 中性点电阻 | 实数（常量） | 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 | 参数输入方式 | 选择 | 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 |
Equivalent Circuit Data
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Stator Resistance | p.u. | 定子电阻 | 实数（常量） | 无 |
| Stator Leakage Reactance | p.u. | 定子漏电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Synch. Reactance | p.u. | q轴同步电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Synch. Reactance | p.u. | d轴同步电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Field Resistance | p.u. | d轴励磁绕组电阻 | 实数（常量） | 无 |
| Field Leakage Reactance | p.u. | d轴励磁绕组漏电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Damper Resistance | p.u. | d轴阻尼D绕组电阻 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Damper Leakage Reactance | p.u. | d轴阻尼D绕组漏电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Damper No. 1 Resistance | p.u. | q轴阻尼绕组1电阻（g绕组） | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Damper No. 1 Leakage Reactance | p.u. | q轴阻尼绕组1漏电抗（g绕组） | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Damper No. 2 Resistance | p.u. | q轴阻尼绕组2电阻（Q绕组） | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Damper No. 2 Leakage Reactance | p.u. | q轴阻尼绕组2漏电抗（Q绕组） | 实数（常量） | 无 |
Experimental Data
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Stator Resistance | p.u. | 定子电阻 | 实数（常量） | 无 |
| Stator Leakage Reactance | p.u. | 定子漏电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Synch. Reactance | p.u. | d轴同步电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Transient Reactance | p.u. | d轴暂态电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Sub-Transient Reactance | p.u. | d轴次暂态电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Sync. Reactance | p.u. | q轴同步电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Transient Reactance | p.u. | q轴暂态电抗 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Sub-Transient Reactance | p.u. | q轴次暂态电抗 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Transient Time (Open Circuit) | s | d轴励磁f绕组、定子开路时间常数 | 实数（常量） | 无 |
| D-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | s | d轴阻尼D绕组、定子开路时间常数 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Transient Time (Open Circuit) | s | q轴阻尼g绕组、定子开路时间常数 | 实数（常量） | 无 |
| Q-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | s | q轴阻尼Q绕组、定子开路时间常数 | 实数（常量） | 无 |
Rotor Equation
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Control Type | 选择控制类型 | 选择 | 选择Speed Control（转速控制）或Torque Control（转矩控制）模式 | |
| Inertia Constant | s | 发电机转子惯性时间常数 | 实数（常量） | 此处应填写惯性时间常数，其中H为惯性常数（北美和欧洲参数形式） |
| Damping Constant | s | 机械阻尼时间常数 | 实数（常量） |
Initial Condition
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Startup Type | 选择 | 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 | s | 爬坡时间 | 实数（常量） | Source to Machine启动方式下，需指定电压爬升时间 |
| Initial Voltage Magnitude | p.u. | 初始相电压标幺值 | 实数（常量） | 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 | Deg | 初始相电压相位 | 实数（常量） | 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 | MW | 初始有功功率 | 实数（常量） | 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定 |
| Initial Reactive Power | MVar | 初始无功功率 | 实数（常量） | 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定 |
| Source to Machine Transition Signal | 电压源-电机切换信号 | 文本 | 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 | 转子方程解锁信号 | 文本 | 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
| 参数名 | 单位 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Bus Type | 节点类型 | 选择 | 用于潮流计算功能，指定电源所在母线的节点类型 | |
| Injected Active Power | MW | 节点注入有功功率 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PV、PQ 节点有效 |
| Injected Reactive Power | MVar | 节点注入无功功率 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Bus Voltage Magnitude | p.u. | 母线电压幅值 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
| Bus Voltage Angle | Deg | 母线电压相位 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对平衡节点有效 |
| Lower Voltage Limit | p.u. | 母线电压下限 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Upper Voltage Limit | p.u. | 母线电压上限 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Lower Reactive Power Limit | MVar | 无功功率下限 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
| Upper Reactive Power Limit | MVar | 无功功率上限 | 实数（常量） | 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
Monitoring
| 参数名 | 备注 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|
| Source to Machine Signal | 电压源-电机切换信号 | 文本 | 此处输入电压源-电机切换信号量测信号的标签，以#号开头，如#S2M |
| Rotor Unlocking Signal | 转子方程解锁信号 | 文本 | 此处输入转子方程解锁信号量测信号的标签，以#号开头，如#L2N |
| Initial Open-Circuit Voltage (Ef) [p.u.] | 稳态开路电势Ef0量测信号 | 文本 | 此处输入稳态开路电势Ef0量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#Ef0 |
| Initial Mechanical Torque [p.u.] | 稳态机械转矩Tm0量测信号 | 文本 | 此处输入稳态机械转矩Tm0量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#Tm0 |
| Rotor Speed [p.u.] | 转速量测信号 | 文本 | 此处输入转速量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#w |
| Rotor Angle [Rad] | 转子角量测信号 | 文本 | 此处输入转子角量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#Theta |
| Load Angle (Q-axis leads Va) [Rad] | Q轴与端电压相量夹角 | 文本 | 此处输入Q轴与端电压相量夹角量测信号的标签，以#号开头，如#LA |
| Load Angle (Q-axis leads ωₛ*t) [Rad] | Q轴与同步旋转坐标系夹角 | 文本 | 此处输入Q轴与同步旋转坐标系夹角量测信号的标签，以#号开头，如#LA1 |
| Terminal RMS Voltage [p.u.] | 定子端电压有效值量测信号 | 文本 | 此处输入定子端电压有效值量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#Vrms |
| Terminal RMS Current [p.u.] | 定子端电流有效值量测信号 | 文本 | 此处输入定子端电流有效值量测信号量测信号的标签，以#号开头，如#Irms |
| Terminal Active Power [MW] | 定子端输出有功功率信号 | 文本 | 此处输入定子端输出有功功率信号量测信号的标签，以#号开头，如#Pmsr |
| Terminal Reactive Power [MVar] | 定子端输出无功功率信号 | 文本 | 此处输入定子端输出无功功率信号量测信号的标签，以#号开头，如#Qmsr |
| Terminal 3 Phase Current Vector [kA] | 定子端三相电流 | 文本 | 此处输入定子端三相电流量测信号的标签，以#号开头，如#Iabc |
端口列表
| 端口名 | 数据维数 | 描述 |
|---|---|---|
| Stator Port | 3×1 | 定子端引脚（单线图） |
| w | 1×1 | 转速信号输入引脚，转速控制模式 |
| Tm | 1×1 | 机械转矩信号输入引脚，转矩控制模式 |
| Te | 1×1 | 电磁转矩信号输出引脚 |
| Ef | 1×1 | 励磁电动势输入引脚 |
| If | 1×1 | 励磁电流输出引脚 |
使用说明
同步电机标幺值与有名值的转换关系，请参考CloudPSS同步电机标幺值和有名值系统。
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：
-
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。 -
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。 -
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。