升壓站配電裝置matlab仿真模擬

1、風(fēng)電場電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告升壓站配電裝置matlab仿真模擬一、課程設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容1.1課程設(shè)計(jì)要求：掌握風(fēng)電場電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求。掌握發(fā)電廠電氣主接線的幾種常用接線方式并分析各接線方式的特點(diǎn)。熟悉各種電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)性能比較方法。掌握幾種主要電氣設(shè)備的選型計(jì)算方法。掌握配電裝置布置的基本要求，并能畫出簡單的配電裝置布置圖。在課程設(shè)計(jì)過程中，要求學(xué)生嚴(yán)格遵守作息時間，記錄當(dāng)天方案設(shè)計(jì)和理論分析計(jì)算細(xì)節(jié)，獨(dú)立自主嚴(yán)格按照規(guī)定的進(jìn)度要求完成相應(yīng)的工作。其他要求見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。1.2課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：根據(jù)課程設(shè)計(jì)題目給出的風(fēng)電場及電力系統(tǒng)相關(guān)資料，完成電氣主接線方案設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算，

2、畫出電氣一次主接線圖及升壓變電站配電裝置布置圖。已知技術(shù)條件與參數(shù)某風(fēng)電場安裝2.0MW雙饋式風(fēng)電機(jī)組69臺，每7臺集成一路接入升壓變電站（其中一組為6臺），經(jīng)兩條架空線路（110Kv,距離分別為30km和40km）與系統(tǒng)連接，并向距風(fēng)電場15km處有一容量約為1200KW的集中II類負(fù)荷供電（額定功率因數(shù)為0.8滯后），其地理接線圖如下圖所示。30Km系統(tǒng)變電站A系統(tǒng)變電站B40Km15Km近區(qū)H類負(fù)荷（約1200Kw）鳳電場系統(tǒng)變電站A向主變高壓側(cè)提供的短路電流數(shù)據(jù):三相短路電流周期分量短路沖擊電流峰值短路沖擊全電流有效值7.5KA20.5KA11.3KA系統(tǒng)變電站B向主變咼壓側(cè)提供的短路

3、電流數(shù)據(jù)：三相短路電流周期分量6.8KA短路沖擊電流峰值19.1KA短路沖擊全電流有效值10.2KA風(fēng)電機(jī)組向主變低壓側(cè)提供的短路電流數(shù)據(jù)三相短路電流周期分量10.5KA短路沖擊電流峰值25.3KA短路沖擊全電流有效值15.2KA課題完成后應(yīng)提交的文件（設(shè)計(jì)說明書、圖表、設(shè)計(jì)圖紙等）（1）電氣主接線圖；（2）課程設(shè)計(jì)說明書；（3）第1組同學(xué)提交各自負(fù)責(zé)的選型計(jì)算或工程設(shè)計(jì)圖；（4）第2組同學(xué)提交各自負(fù)責(zé)的MATLAB模型及仿真結(jié)果。參考文獻(xiàn)資料中電聯(lián).風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范（DLT_53832007）風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定（GB/T19963-2011）；國家電網(wǎng)公司.風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)

4、容深度規(guī)定(修訂版)；大型風(fēng)電場并網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范(NB/T-2010)；國家電網(wǎng)公司.風(fēng)電場電氣系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)(ISBN：9787512318489)；朱永強(qiáng),張旭.風(fēng)電場電氣系統(tǒng).機(jī)械工業(yè)出版社2008；電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊.中國電力出版社；周雙喜，魯宗相.風(fēng)力發(fā)電與電力系統(tǒng).中國電力出版社；王俊花.風(fēng)電場工程電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化.2008中國風(fēng)電技術(shù)研討會會議論文；黎文安.電氣設(shè)備手冊.中國水利水電出版社；蘇玉林.怎樣看電氣二次回路圖.中國電力出版社。二、電氣系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)1、主接線的設(shè)計(jì)原則根據(jù)變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DL/T5218-2005)規(guī)定，變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站在電

5、力系統(tǒng)中的地位、電壓等級、回路數(shù)、所選設(shè)備特點(diǎn)、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定，滿足運(yùn)行可靠性，簡單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素，變電站是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于他們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)要求也不同。考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模：變電站主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)?？紤]負(fù)荷的重要性分布和出線回?cái)?shù)多少對主界線的影響：對

6、一級負(fù)荷必須布兩個獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電，三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變：電站主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，基于傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高，而容量小的變電所，其傳輸容量小，對住接線的可靠性、靈活性要求低?？紤]備用容量的有無和大小對主接線的影響：發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增，設(shè)備檢修，故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備

7、用容量的有無而有所不同，例如：當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時，允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。2、主接線設(shè)計(jì)的基本要求可靠性：應(yīng)重視國內(nèi)外長期運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析；主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運(yùn)行中的可靠性的綜合；主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設(shè)備可以簡化接線。需要做到以下幾點(diǎn)：斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運(yùn)回路數(shù)和停用時間，并且保證一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷供電；盡量避免全部停運(yùn)的可能性。靈活性：主接線的靈活性有以下幾方面的要求

8、：調(diào)度要求，可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下，檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。檢修要求，可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致于影響對用戶的供電。經(jīng)濟(jì)性:主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備。要能使斷電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，llOkV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的種類、容量和數(shù)量，要避免因兩

9、次變壓而增加電能損失。3、電氣主接線的選擇根據(jù)主接線設(shè)計(jì)必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈活性和方便性、保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步擬定兩種主接線方案。對于此次設(shè)計(jì)的138MW的風(fēng)電場一般可將電壓升高到110kV接入電力系統(tǒng)。就接線形式而言，此次的風(fēng)電場，35kV線路數(shù)目較多，需要采用單母線內(nèi)橋分段的方式。方案如下圖所示：系統(tǒng)變電站E三、升壓站配電裝置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)35KV配電裝置采用屋內(nèi)成套配電裝置，35KV高壓室與水電廠主廠房、付廠房控制室等一起配套建成，開關(guān)柜型式采用目前較先進(jìn)的UR4系列。35KV廠用變也可以考慮安裝在室內(nèi)。660V廠用電屏也采用成套配電裝置,選用8面PSM型固定式低壓開關(guān)

10、柜，向全廠廠用負(fù)荷供電。對于110KV配電裝置，采用室外GIS中型布置，按主接線型式，不考慮升壓站地形起伏。方案圖如圖所示：SCO23DQ2aCO2500r1800k800308oodxoo皿008X008旨00:出00隔離幵關(guān)避雷針A避雷器WV電壓互感器uoo-斤k口5-cr半一PKCIT_tlooo電流互感器建筑物n架構(gòu)道踣端子箱長沙理工大學(xué)題目升壓站配電裝置平面布置圖（方案A）圖名升壓站平面布置圖教師石陽春班級風(fēng)動1202學(xué)生楊雅麗成績?nèi)掌?015.6四、風(fēng)電場仿真模擬1、風(fēng)電場接入系統(tǒng)隨著全球環(huán)保問題的日益突出,傳統(tǒng)化石能源供應(yīng)的日趨緊張,風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源的發(fā)電方式,也

11、是新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟和最具規(guī)模開發(fā)條件的發(fā)電方式之一，而風(fēng)力發(fā)電場和傳統(tǒng)的發(fā)電場接入系統(tǒng)的原理大致相同，但是還是有區(qū)別的，圖為風(fēng)電場單臺風(fēng)機(jī)接入電網(wǎng)示意圖。（在本次課程設(shè)計(jì)是接入660V/35KV/110KV)風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般要均勻的分部在各個集電線路上，以免造成風(fēng)場運(yùn)轉(zhuǎn)時由于各條支路電量不均而造成的沖擊，同時由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出線電壓為660V，若直接匯總并接入風(fēng)電場的總升壓站，則電能損耗過大，因此，須在風(fēng)力發(fā)電機(jī)后接箱式變壓器將電壓升高至35kV才能經(jīng)過集電線路接入總升壓站，然后經(jīng)過升壓站升壓后，經(jīng)送電線路將電能送到電網(wǎng)。2、風(fēng)電場低電壓穿越隨著風(fēng)電裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例的增加，風(fēng)電場的

12、運(yùn)行對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響將不容忽視。德國E.ON電網(wǎng)公司對并網(wǎng)風(fēng)電場提出了要求：在電網(wǎng)電壓跌落期間，保證風(fēng)電場能在一定時間范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行而不脫離電網(wǎng)，故障消除后快速恢復(fù)正常運(yùn)行即要求風(fēng)電場有低電壓穿越(LVRT)能力，因此低電壓穿越能力正逐漸成為大型并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的必備功能之一。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該具有低電壓穿越能力：風(fēng)電場必須具有在電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行620ms的低電壓穿越能力;風(fēng)電場電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時，風(fēng)電場必須保持并網(wǎng)運(yùn)行;風(fēng)電場升壓變高壓側(cè)電壓不低于額定電壓的90%時，風(fēng)電場必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。3、建模與仿真本次仿真設(shè)計(jì)的模型是以WindFarm

13、-DFIGAverageModel為原型，經(jīng)過改動電壓、頻率和線路，使得該模型符合題目要求，從而進(jìn)行仿真模擬，其總模型圖為：AC丄BCBCB3E-35kV)WindFarmSynchronousGeneratorandFullScaleConverter(Type4)DetailedModelSspe138MWWindFarm(69x2MW)WindTurbinepov/ergui3.3ohms辛GroundingTransformerType430kmline110kV2500MVAB120nokV/35kVX0/X1=3(120kV)660MVABe-o(eeoV)35kV/660V69*

14、2.5MVAWind(nvs)Qnef_pu卜bq_B660|血_3660puabc_&550ybcBMOTpuTVabc=Vabc_&35(pu)labcB35=labc_IB35(pu)Discrete,Ts=2e-0Ss.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型修改參數(shù)修改仿真模型，將系統(tǒng)電壓改為風(fēng)機(jī)輸出660V,升壓至35kV,經(jīng)30km線路輸送后并入llOkV電網(wǎng)。要求llOkV電網(wǎng)的短路容量為3000MVA。然后說明系統(tǒng)運(yùn)行工況和風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況（電壓、電流、轉(zhuǎn)速等）然后修改風(fēng)速至15m/s，運(yùn)行仿真并觀察結(jié)果。BlockParameters:WindTurbineType4WindTurbine:Model

15、7(mask)Thisblockimplementsamodelofavariablespeedpitchcontrolledwindturbineusingasynchronousgenerator.ParametersNumberofwindturbines:Display:datafor1屮indturbirLBNojtl.power,L-Lvolt,andfreq.:Pn(VA)3Vn(Vrins)sfn(Hz)2e6/0.969050ReactancesXdXd?Kd?XqKq?JXI(p.u.):1.305,0.296,0.252,0.474,0.243,0.18Timeconst

16、antsTdcTTdoTq(s):4.490.06810.0513ResistanceRs(p.u.):0.006Inertiaconstantjfrictionfactorjandpairsofpoles:H(s)F(pu)p0.620.011Initialconditions:dw(%)th(deg)iaibjic(pu)pha,phbjphc(deg)Vf(pu):000000001Sampletime(s):Ts風(fēng)力機(jī)參數(shù)設(shè)定集電變壓器參數(shù)設(shè)定主變壓器參數(shù)設(shè)定接地變壓器參數(shù)設(shè)定實(shí)驗(yàn)仿真測試不同電網(wǎng)故障情況（例如單相或者三相電壓跌落80%，持續(xù)時間625ms等）下雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電

17、壓穿越特性。本次模擬仿真中低電壓穿越裝置采用的是雙饋?zhàn)冾l器加Crowbar,電壓跌落期間在在轉(zhuǎn)子側(cè)串入電阻，使得雙饋電機(jī)進(jìn)入異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，通過轉(zhuǎn)子電阻釋放穿越期間的能量，起到保護(hù)變流器的作用。本次在該模型中設(shè)置模型參數(shù)使得電網(wǎng)側(cè)三相電壓故障在0.08秒開始跌落百分之五十，一直到0.13秒恢復(fù)正常，同時還設(shè)置參數(shù)使得單相電壓在0.08秒，跌落百分之八十，直到0.13秒恢復(fù)正常，通過模擬仿真測試該模型在不同情況下的低電壓穿越特性，其仿真結(jié)果如下圖：呂聒50-57To20010003000200010000.9802002001000-100VabcB660(pu)labc_B6E0(pujP(

18、MW)Q(Mvar)VdcIV)Vabc_B35(pu)labc_B35puwrpu00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2Timeoffset:0分析如下：在0.03s時660V的母線電壓和35KV的母線電壓都有明顯的下降，而在兩個電壓等級的母線電流有短時間波動但很快恢復(fù)穩(wěn)定，有功功率P由原來的llOMw下降到5Mw,同時也看到無功功率Q由原來的OMvar突然出現(xiàn)波動，且最高的波動達(dá)到了250Mvar當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時又降到llOMvar左右，直流母線的電壓也出現(xiàn)了波動最后逐漸恢復(fù)到原來的穩(wěn)定值。當(dāng)在0.13s時電網(wǎng)的電壓恢復(fù)到原來的電壓值時，各個母線電壓也恢復(fù)到了原來的額定值，個母線的電流再出現(xiàn)短暫波動也達(dá)到了穩(wěn)定值，有功功率P也恢復(fù)到原來的12