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随着电力系统和发电设备向高参数、大容量的发展,以及电厂自动化程度越来越高,迫切要求机组运行人员具有较高的技术、操作水平和应变能力,这样采用仿真机的培训方式得到了广泛的应用。仿真机是以计算机为核心经过进一步开发形成的能对实际机组仿真并对运行人员培训的装置,而电气仿真系统是电厂仿真机的重要组成部分。以往的仿真机对电气系统一般是进行简化处理,只能满足最基本的培训要求。为了提高培训质量,满足高性能全范围仿真机的要求,电气仿真系统必须要改进。基于这样的背景,本文对珞璜电厂360MW#1火电机组的电气系统进行深入的研究,建立了其数学模型,并设计出仿真系统的模型程序,所做工作如下:
采用模块化建模思想,将电气系统划分为发电机-主变压器系统、励磁系统、冷却系统组成的发电机组子系统,以及220KV变电站、厂用电组成的配电子系统,然后分别建立各部分的数学模型。其中发电机的数学模型是重点,先推导出派克方程描述的发电机精细模型,再引入发电机的五阶、三阶、二阶实用模型。配电子系统的建模关键是忽略其内部的暂态过程并作出了网络的等值电路图,因而依此建立的节点电压方程为代数方程。
通过坐标变换将发电机组系统与配电系统进行接口,形成微分方程和代数方程联立的方程组。根据不同的仿真场合,发电机选择不同的模型得到不同的联立方程组,相应地采用改进欧拉法、四阶龙格-库塔法、牛顿-拉夫逊法等仿真算法来实现仿真。采用TOP-DOWN模块化设计方法,利用Compaq Visual Fortran开发环境,编制出电气系统各部分的程序模块。在仿真模型程序上,完成了发电机突加负载等仿真试验。
仿真结果表明:电气仿真系统各程序模块能正确地反映了主要物理变量的暂态过程,所设计的模型程序可作为该机组仿真机的电气系统模型库。
本文较好地完成了火电厂仿真机电气系统建模与仿真的工作,为今后相似课题的研究做了大胆的尝试和铺垫。