一种快速平滑启动的发电机组电磁暂态仿真方法与流程

技术特征：

1.一种快速平滑启动的发电机组电磁暂态仿真方法，包括如下步骤：

(1)对于发电机组的任一组件，将该组件模型的传递函数方框图展开成时域的状态空间表达式，进而根据该状态空间表达式得到用于求解组件状态变量矩阵x的方程表达式如下：

$\left\{\begin{array}{c}0=f(x,u)\\ y_0=g(x,u)\end{array}\right.$

其中：y₀为组件模型的预期输出，u为组件模型的输入变量矩阵，f()为组件模型的演化表达式，g()为组件模型的输出表达式；

(2)使发电机组中的各组件按电力系统稳定器、励磁调节器、同步发电机、调速器原动机依次连接；

(3)当发电机组所在系统启动时，同步发电机根据潮流计算得到的机端电压和相位角以理想电源形式运行，并根据发电机电磁回路稳态模型输出所需的励磁电压E_f0以及测量值u_e反解出励磁调节器模型中的状态变量x_e，进而根据状态变量x_e通过励磁调节器模型求得电压参考值V_ref；使电力系统稳定器模型输出辅助控制信号Vs＝0，根据辅助控制信号Vs与输入反馈值u_p反解出电力系统稳定器模型中的状态变量x_p；

(4)待系统中其他元件初始化完成后，同步发电机由理想电源切换至固定转速电机模型，并投入励磁调节器模型与电力系统稳定器模型；投入使用后励磁调节器根据初始化阶段得到的状态变量x_e按照状态空间表达式进行数值积分并输出积分结果，若励磁调节器模型缺失情况下则励磁调节器输出初始化时刻的励磁电压E_f0并保持不变；电力系统稳定器根据初始化阶段得到的状态变量x_p按照状态空间表达式进行数值积分并输出积分结果，若电力系统稳定器模型缺失情况下则电力系统稳定器输出辅助控制信号Vs＝0并保持不变；

此阶段过程中同步发电机根据转子摇摆稳态方程输出所需的机械转矩T_m0以及测量值u_g反解出调速器原动机模型中的状态变量x_g；

(5)系统运行若干毫秒后投入调速器原动机模型，投入使用后调速器原动机根据初始化阶段得到的状态变量x_g按照状态空间表达式进行数值积分并输出积分结果，若调速器原动机模型缺失情况下则调速器原动机输出初始化时刻的机械转矩T_m0并保持不变；

至此发电机组模型启动完成，所有组件按照所述状态空间表达式执行后续仿真。

2.根据权利要求1所述的发电机组电磁暂态仿真方法，其特征在于：所述状态空间表达式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=f(x,u)\\ y=g(x,u)\end{array}\right.$

其中：为组件状态变量矩阵x的导数，y为组件模型的输出信号。

3.根据权利要求1所述的发电机组电磁暂态仿真方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下方程反解出励磁调节器模型中的状态变量x_e：

$\left\{\begin{array}{c}0=f_e(x_e,u_e)\\ E_{f0}=g_e(x_e,u_e)\end{array}\right.$

其中：f_e()为励磁调节器模型的演化表达式，g_e()为励磁调节器模型的输出表达式。

4.根据权利要求1所述的发电机组电磁暂态仿真方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下方程反解出电力系统稳定器模型中的状态变量x_p：

$\left\{\begin{array}{c}0=f_p(x_p,u_p)\\ Vs=g_p(x_p,u_p)\end{array}\right.$

其中：f_p()为电力系统稳定器模型的演化表达式，g_p()为电力系统稳定器模型的输出表达式。

5.根据权利要求1所述的发电机组电磁暂态仿真方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过以下方程反解出调速器原动机模型中的状态变量x_g：

$\left\{\begin{array}{c}0=f_g(x_g,u_g)\\ T_{m0}=g_g(x_g,u_g)\end{array}\right.$

其中：f_g()为调速器原动机模型的演化表达式，g_g()为调速器原动机模型的输出表达式。