Моделирование переходных процессов в системе генератор-трансформатор-нагрузка с несимметрией фазных контуров статора

Abstract

Рассматриваются переходные процессы в системе генератор-трансформатор-нагрузка. Предложен метод численного моделирования переходных процессов синхронной машины с возможностью учета несимметрии обмотки статора, появление которой возможно при повреждении синхронной машины, в частности при межвитковых коротких замыканиях в обмотке статора. Метод основан на непосредственном решении дифференциальных уравнений равновесия э.д.с. и падений напряжений в обмотках в фазных координатах совместно с уравнением движения ротора. При этом контур каждой фазной обмотки статора описывают отдельным уравнением, и могут быть учтены отличающиеся параметры фаз. Математическая модель реализована в программном пакете MATLAB. В модели учтен один из возможных видов несимметрии – неодинаковое число витков в фазных обмотках, что позволяет моделировать межвитковые короткие замыкания без учета появления дополнительных короткозамкнутых контуров. Выполнена верификация модели посредством сравнения результатов расчета переходных процессов, полученных при использовании разработанной модели и с помощью средств MATLAB Simulink. Проведен анализ результатов моделирования для режимов: холостого хода и нагрузочного режима. Полученные результаты позволили сделать вывод об адекватности реализованной модели

Transient processes of a generator-transformer-load system are considered taking into account the saturation of its magnetic system. A method is proposed for numerical simulation of the transient processes of a synchronous machine with the possibility of taking into account the asymmetry of the stator winding and the saturation of the magnetic system. The appearance of asymmetry is possible if the synchronous machine is damaged, in particular, during inter-turn short circuits in the stator winding. It is based on the direct solution of the differential equations of equilibrium of the emf and voltage drops in the windings in phase coordinates together with the equation of motion of the rotor. In this case, the contour of each phase winding of the stator is described by a separate equation, and different phase parameters can be taken into account. The mathematical model of the system is realized in the software package MATLAB. The model takes into account one of the possible types of nonsymmetry – an unequal number of turns in phase windings, which makes it possible to simulate interturn short circuits without taking into account the appearance of additional short-circuited circuits. The model was verified by comparing the transient calculation results obtained using the developed model and using the MATLAB Simulink tools. The simulation results for the idle and load modes are analyzed. The obtained results allowed to draw a conclusion about the adequacy of the realized model