【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统分析，具体涉及一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统及方法。
技术介绍
1、同步发电机作为电力系统中的发电装置，在电力系统中得到大量应用。静态自并励同步发电机组具有占地面积小，快速响应性等优点，已经得到了广泛的应用。
2、目前，随着光伏、风电等新能源发电装置的大规模接入电网，对电力系统的稳定运行提出了更高的要求；在分析新能源发电设备的稳定性时大多会使用基于阻抗的分析方法，而为了分析高新能源渗透率的系统稳定性，需要对同步发电机组的输出端口阻抗进行测算，进而分析高系能源渗透率发电系统的稳定性；因此，需要设计一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，为更好的有效解决在分析新能源发电设备的稳定性时由于大多会使用基于阻抗的分析方法，而为了分析高新能源渗透率的系统稳定性，需要对同步发电机组的输出端口阻抗进行测算的问题，提供了一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统及方法，其实现了具有对同步发电机组的输出端口阻抗进行精确测算的功能，且测算过程较为简洁快速，为高新能源渗透率的发电系统稳定性分析以及发电系统的参数优化设计提供了基础，这对电力系统的安全稳定性运行具有重大意义，具有较高的工程应用价值。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，包括同步发电机组，所述同步发电机组
4、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，所述转速控制系统用于检测同步发电机的转速ωm并与转速基准值ωm_ref进行比较得到误差信号，再将误差信号经液压调节器得到汽轮机进气阀门的控制信号afin从而控制同步发电机组的转速。
5、一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，包括以下步骤，
6、步骤(a)，利用幅值计算模块根据同步发电机的输出电压vsg_abc计算得到基波幅值vsg_m，再将基波幅值vsg_m和基准vsgm_ref做比较后送入自动电压调节器，得到晶闸管的控制角α；
7、步骤(b)，采用降压变压器和晶闸管整流桥根据晶闸管的控制角α将同步发电机的输出电压vsg_abc变换为直流电，并作为同步发电机的励磁电压vf；
8、步骤(c)，根据晶闸管的控制角α、同步发电机的励磁电压vf及幅值计算模块传递函数建立励磁系统的小信号模型；
9、步骤(d)，基于励磁系统的小信号模型构建时域下同步发电机模型；
10、步骤(e)，根据构建好的时域下同步发电机模型得到同步发电机的小信号模型；
11、步骤(f)，根据励磁系统的小信号模型和同步发电机的小信号模型得到静态自并励同步发电机组的小信号模型；
12、步骤(g)，利用静态自并励同步发电机组的小信号模型获得同步发电机组的输出端口阻抗。
13、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(a)，利用幅值计算模块根据同步发电机的输出电压vsg_abc计算得到基波幅值vsg_m，再将基波幅值vsg_m和基准vsgm_ref做比较后送入自动电压调节器，得到晶闸管的控制角α，具体晶闸管的控制角α如公式(1)所示，
14、
15、其中，vsg_m为同步发电机的输出电压基波幅值，vsgm_ref为同步发电机的输出电压基波幅值基准，kp_exc为励磁调节器比例系数，ki_exc为励磁调节器积分系数，s为拉普拉斯算子。
16、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(b)，采用降压变压器和晶闸管整流桥根据晶闸管的控制角α将同步发电机的输出电压vsg_abc变换为直流电，并作为同步发电机的励磁电压vf，具体同步发电机的励磁电压vf如公式(2)所示，
17、
18、其中，kt为降压变压器变比。
19、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(c)，根据晶闸管的控制角α、同步发电机的励磁电压vf及幅值计算模块传递函数建立励磁系统的小信号模型，其中幅值计算模块传递函数如公式(3)所示，而励磁系统的小信号模型如公式(4)所示，
20、
21、
22、其中，vsg_d为同步发电机输出端口电压的d轴分量稳态值，vsg_q为同步发电机输出端口电压的q轴分量稳态值。
23、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(d)，基于励磁系统的小信号模型构建时域下同步发电机模型，具体时域下同步发电机模型如公式(5)所示，
24、
25、
26、
27、其中，isg_d为同步发电机输出端口电流的d轴分量，isg_q为同步发电机输出端口电流的q轴分量，vf为同步发电机的励磁电压，if为同步发电机的励磁电流，rf为同步发电机的励磁绕组电阻，lf为同步发电机的励磁绕组电感，mf为同步发电机定转子之间的互感，δn为同步发电机的攻角，ωm为同步发电机的转子角速度。
28、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(e)，根据构建好的时域下同步发电机模型得到同步发电机的小信号模型，具体同步发电机的小信号模型如公式(6)所示，
29、
30、其中，r为同步发电机定子绕组电阻阻值。
31、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(f)，根据励磁系统的小信号模型和同步发电机的小信号模型得到静态自并励同步发电机组的小信号模型，具体静态自并励同步发电机组的小信号模型如公式(7)所示，
32、
33、前述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，步骤(g)，利用静态自并励同步发电机组的小信号模型获得同步发电机组的输出端口阻抗，其中具体同步发电机组的输出端口阻抗如公式(8)所示，
34、
35、其中，zsg(s)和gvf-v(s)分别如公式(9)和公式(10)所示，
36、
37、
38、本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种基于静态自并励同步发电机组的输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，包括同步发电机组，其特征在于：所述同步发电机组包含同步发电机、汽轮机、励磁系统和转速控制系统，其中所述转速控制系统用于根据同步发电机组的转速对汽轮机的进气量进行调节从而调节汽轮机的输出功率，进而对同步发电机组的转速进行调节；
2.根据权利要求1所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，其特征在于：所述转速控制系统用于检测同步发电机的转速ωm并与转速基准值ωm_ref进行比较得到误差信号，再将误差信号经液压调节器得到汽轮机进气阀门的控制信号AFin从而控制同步发电机组的转速。
3.一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，所述测算方法的具体测算过程基于权利要求1-2所述的测算系统，其特征在于：包括以下步骤，
4.根据权利要求3所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(A)，利用幅值计算模块根据同步发电机的输出电压vSG_abc计算得到基波幅值vSG_m，再将基波幅值vSG_m和基准vSGm_ref做比较后送入自动电压调节器，
5.根据权利要求4所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(B)，采用降压变压器和晶闸管整流桥根据晶闸管的控制角α将同步发电机的输出电压vSG_abc变换为直流电，并作为同步发电机的励磁电压vf，具体同步发电机的励磁电压vf如公式(2)所示，
6.根据权利要求5所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(C)，根据晶闸管的控制角α、同步发电机的励磁电压vf及幅值计算模块传递函数建立励磁系统的小信号模型，其中幅值计算模块传递函数如公式(3)所示，而励磁系统的小信号模型如公式(4)所示，
7.根据权利要求1所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(D)，基于励磁系统的小信号模型构建时域下同步发电机模型，具体时域下同步发电机模型如公式(5)所示，
8.根据权利要求7所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(E)，根据构建好的时域下同步发电机模型得到同步发电机的小信号模型，具体同步发电机的小信号模型如公式(6)所示，
9.根据权利要求8所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(F)，根据励磁系统的小信号模型和同步发电机的小信号模型得到静态自并励同步发电机组的小信号模型，具体静态自并励同步发电机组的小信号模型如公式(7)所示，
10.根据权利要求9所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(G)，利用静态自并励同步发电机组的小信号模型获得同步发电机组的输出端口阻抗，其中具体同步发电机组的输出端口阻抗如公式(8)所示，
...【技术特征摘要】
1.一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，包括同步发电机组，其特征在于：所述同步发电机组包含同步发电机、汽轮机、励磁系统和转速控制系统，其中所述转速控制系统用于根据同步发电机组的转速对汽轮机的进气量进行调节从而调节汽轮机的输出功率，进而对同步发电机组的转速进行调节；
2.根据权利要求1所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算系统，其特征在于：所述转速控制系统用于检测同步发电机的转速ωm并与转速基准值ωm_ref进行比较得到误差信号，再将误差信号经液压调节器得到汽轮机进气阀门的控制信号afin从而控制同步发电机组的转速。
3.一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，所述测算方法的具体测算过程基于权利要求1-2所述的测算系统，其特征在于：包括以下步骤，
4.根据权利要求3所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(a)，利用幅值计算模块根据同步发电机的输出电压vsg_abc计算得到基波幅值vsg_m，再将基波幅值vsg_m和基准vsgm_ref做比较后送入自动电压调节器，得到晶闸管的控制角α，具体晶闸管的控制角α如公式(1)所示，
5.根据权利要求4所述的一种基于静态自并励同步发电机组的输出端口阻抗测算方法，其特征在于：步骤(b)，采用降压变压器和晶闸管整流桥根据晶闸管的控制角α将同步发电机的输出电压vsg_abc变换为直流电，并作为同步发电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：史明明，郑仙，费骏韬，阎亦然，谢文强，喻建瑜，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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