同步发电机
元件定义
该元件用以建模三相同步电机。
元件说明
属性
CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见 参数卡 页面。
参数
Configuration
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Name | Name | 文本 | 元件名称 此处输入同步电机名称，可缺省 |
| Poles | P | 整数 | 极数（不是极对数） 电机级数，为极对数的两倍 |
| Rated Power | Smva | 实数 [MVA] | 额定容量 电机额定容量，也是电机标幺值系统的基准容量 |
| Rated Voltage (L-G, RMS) | V | 实数 [kV] | 额定相电压有效值 电机额定相电压有效值 |
| Base Operation Frequency | freq | 实数 [Hz] | 额定频率 电机额定电频率，非转子转动频率 |
| Neutral Resistance | R0 | 实数 [p.u.] | 中性点电阻 电机定子侧中性点的接地电阻，基值同定子绕组参数的基值 |
| Parameter Format | ParamType | 选择 | 参数输入方式 可选择Equivalent Circuit Data（等效电路参数）和Experimental Data（试验参数）两种参数输入方法 |
| Model Type | ModelType | 选择 | 选择电机模型 可选择PD(Constant Conductance) 和VBR-dq0 两种电机模型 |
Configuration-SFEMT
Configuration (For Shifted Frequency EMT)
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Numerical Integration Method | NIM | 选择 | 数值积分方法选择（仅对移频电磁暂态仿真有效） |
Equivalent Circuit Data
Equivalent Circuit Data
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Stator Resistance | Rs | 实数 [p.u.] | 定子电阻 |
| Stator Leakage Reactance | Xls | 实数 [p.u.] | 定子漏电抗 |
| Q-Axis Synch. Reactance | Xq | 实数 [p.u.] | q轴同步电抗 |
| D-Axis Synch. Reactance | Xd | 实数 [p.u.] | d轴同步电抗 |
| Field Resistance | Rfd | 实数 [p.u.] | d轴励磁绕组电阻 |
| Field Leakage Reactance | Xlfd | 实数 [p.u.] | d轴励磁绕组漏电抗 |
| D-Axis Damper Resistance | Rkd | 实数 [p.u.] | d轴阻尼D绕组电阻 |
| D-Axis Damper Leakage Reactance | Xlkd | 实数 [p.u.] | d轴阻尼D绕组漏电抗 |
| Q-Axis Damper No. 1 Resistance | Rkqg | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组1电阻（g绕组） |
| Q-Axis Damper No. 1 Leakage Reactance | Xlkqg | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组1漏电抗（g绕组） |
| Q-Axis Damper No. 2 Resistance | RkqQ | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组2电阻（Q绕组） |
| Q-Axis Damper No. 2 Leakage Reactance | XlkqQ | 实数 [p.u.] | q轴阻尼绕组2漏电抗（Q绕组） |
Experimental Data
Experimental Data
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Stator Resistance | Rs_2 | 实数 [p.u.] | 定子电阻 |
| Stator Leakage Reactance | Xls_2 | 实数 [p.u.] | 定子漏电抗 |
| D-Axis Synch. Reactance | Xd_2 | 实数 [p.u.] | d轴同步电抗 |
| D-Axis Transient Reactance | Xdp_2 | 实数 [p.u.] | d轴暂态电抗 |
| D-Axis Sub-Transient Reactance | Xdpp_2 | 实数 [p.u.] | d轴次暂态电抗 |
| Q-Axis Sync. Reactance | Xq_2 | 实数 [p.u.] | q轴同步电抗 |
| Q-Axis Transient Reactance | Xqp_2 | 实数 [p.u.] | q轴暂态电抗 |
| Q-Axis Sub-Transient Reactance | Xqpp_2 | 实数 [p.u.] | q轴次暂态电抗 |
| D-Axis Transient Time (Open Circuit) | Td0p_2 | 实数 [s] | d轴励磁f绕组、定子开路时间常数 |
| D-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | Td0pp_2 | 实数 [s] | d轴阻尼D绕组、定子开路时间常数 |
| Q-Axis Transient Time (Open Circuit) | Tq0p_2 | 实数 [s] | q轴阻尼g绕组、定子开路时间常数 |
| Q-Axis Sub-Transient Time (Open Circuit) | Tq0pp_2 | 实数 [s] | q轴阻尼Q绕组、定子开路时间常数 |
Rotor Equation
Rotor Equation
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Control Type | Control | 选择 | 选择控制类型 选择Speed Control（转速控制）或Torque Control（转矩控制）模式 |
| Inertia Constant | Tj | 实数 [s] | 发电机转子惯性时间常数 此处应填写惯性时间常数 ，其中为惯性常数（北美和欧洲参数形式） |
| Damping Constant | Dm | 实数 [s] | 机械阻尼时间常数 |
Initial Condition
Initial Condition
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Startup Type | StartupType | 选择 | 初始化类型 选择发电机初始化类型，分为from Zero-state（平启动），from Steady-state（稳态启动）和Source to Machine（电压源转电机）三种方式 |
| Ramping Time | RampingTime | 实数 [s] | 爬坡时间 Source to Machine启动方式下，需指定电压爬升时间 |
| Initial Voltage Magnitude | V_mag | 实数 [p.u.] | 初始相电压标幺值 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定 |
| Initial Voltage Phase | V_ph | 实数 [Deg] | 初始相电压相位 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式和Source to Machine模式时需指定 |
| Initial Active Power | AP | 实数 [MW] | 初始有功功率 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定 |
| Initial Reactive Power | RP | 实数 [MVar] | 初始无功功率 来自潮流计算结果，选择from Steady-state模式时需指定 |
| Initial Source Resistance | source_resistance | 实数 [Ω] | 初始等效电压源内阻 S2M启动方式下的初始等效电压源内阻，选择Source to Machine模式时需指定 |
| Source to Machine Transition Signal | s2m | 虚拟引脚（输入） | 电压源-电机切换信号 电压源向电机切换的触发信号名称，填写以@符号开头的字符串名，如@S2M。选择Source to Machine模式时需指定 |
| Rotor Unlocking Signal | l2n | 虚拟引脚（输入） | 转子方程解锁信号 控制转子运动方程解锁的信号名，填写以@符号开头的字符串名，如@L2N。若此处为空，则电机转子始终处于转速锁定状态 |
Power Flow Data
Power Flow Data
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Bus Type | BusType | 选择 | 节点类型 用于潮流计算功能，指定电源所在母线的节点类型 |
| Injected Active Power | pf_P | 实数 [MW] | 节点注入有功功率 用 于潮流计算功能，对 PV、PQ 节点有效 |
| Injected Reactive Power | pf_Q | 实数 [MVar] | 节点注入无功功率 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Bus Voltage Magnitude | pf_V | 实数 [p.u.] | 母线电压幅值 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
| Bus Voltage Angle | pf_Theta | 实数 [Deg] | 母线电压相位 用于潮流计算功能，对平衡节点有效 |
| Lower Voltage Limit | pf_Vmin | 实数 [p.u.] | 母线电压下限 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Upper Voltage Limit | pf_Vmax | 实数 [p.u.] | 母线电压上限 用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效 |
| Lower Reactive Power Limit | pf_Qmin | 实数 [MVar] | 无功功率下限 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
| Upper Reactive Power Limit | pf_Qmax | 实数 [MVar] | 无功功率上限 用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效 |
Monitoring
Monitoring
| 参数名 | 键名 | 类型 [单位] | 描述 |
|---|---|---|---|
| Source to Machine Signal | s2m_o | 虚拟引脚（输出） | 电压源-电机切换信号 此处输入电压源-电机切换信号量测信号的标签，如 S2M |
| Rotor Unlocking Signal | l2n_o | 虚拟引脚（输出） | 转子方程解锁信号 此处输入转子方程解锁信号量测信号的标签，如 L2N |
| Initial Open-Circuit Voltage (Ef) [p.u.] | Ef0_o | 虚拟引脚（输出） | 稳态开路电势Ef0量测信号 此处输入稳态开路电势Ef0量测信号的标签，如 Ef0 |
| Initial Mechanical Torque [p.u.] | Tm0_o | 虚拟引脚（输出） | 稳态机械转矩Tm0量测信号 此处输入稳态机械转矩Tm0量测信号的标签，如 Tm0 |
| Rotor Speed [p.u.] | wr_o | 虚拟引脚（输出） | 转速量测信号 此处输入转速量测信号的标签，如 w |
| Rotor Angle [Rad] | theta_o | 虚拟引脚（输出） | 转子角量测信号 此处输入转子角量测信号的标签，如 Theta |
| Load Angle (Q-axis Leads Va)[Rad] | loadangle_o | 虚拟引脚（输出） | Q轴与端电压相量夹角 此处输入Q轴与端电压相量夹角量测信号的标签，如 LA |
| Load Angle (Q-axis Leads ωₛ*t)[Rad] | loadangle_so | 虚拟引脚（输出） | Q轴与同步旋转坐标系夹角 此处输入Q轴与同步旋转坐标系夹角量测信号的标签，如 LA1 |
| Terminal RMS Voltage [p.u.] | VT_o | 虚拟引脚（输出） | 定子端电压有效值量测信号 此处输入定子端电压有效值量测信号的标签，如 Vrms |
| Terminal RMS Current [p.u.] | IT_o | 虚拟引脚（输出） | 定子端电流有效值量测信号 此处输入定子端电流有效值量测信号的标签，如 Irms |
| Terminal Active Power [MW] | PT_o | 虚拟引脚（输出） | 定子端输出有功功率信号 此处输入定子端输出有功功率信号量测信号的标签，如 Pmsr |
| Terminal Reactive Power [MVar] | QT_o | 虚拟引脚（输出） | 定子端输出无功功率信号 此处输入定子端输出无功功率信号量测信号的标签，如 Qmsr |
| Terminal 3 Phase Current Vector [kA] | IT_inst | 虚拟引脚（输出） | 定子端三相电流 此处输入定子端三相电流量测信号的标签，如 Iabc |
引脚
| 引脚名 | 键名 | 类型 | 维度 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Stator Port | 0 | 电气 | 3 x 1 | 定子端引脚（单线图） |
| ω | 1 | 输入 | 1 x 1 | 转速信号输入引脚，转速控制模式 |
| Tm | 2 | 输入 | 1 x 1 | 机械转矩信号输入引脚，转矩控制模式 |
| Te | 3 | 输出 | 1 x 1 | 电磁转矩信号输出引脚 |
| Ef | 4 | 输入 | 1 x 1 | 励磁电动势输入引脚 |
| If | 5 | 输出 | 1 x 1 | 励磁电流输出引脚 |
使用说明
同步发电机的启动方法
CloudPSS 提供了 3 种同步发电机的启动方法，通过修改参数表的Initial Condition栏内参数可以选择不同的启动方式。具体如下：
1.平启动
设定Initial Condition->Startup Type为from Zero-state，即可实现平启动，相当于不采用任何特殊启动方法。
需要说明的是，平启动模式下，同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号、稳态机械转矩 Tm0 量测信号无意义。
2.稳态启动
设定Initial Condition->Startup Type为from Steady-state，即稳态启动。此时电机需要设置Initial Voltage Magnitude（初始相电压标幺值）, Initial Voltage Phase（初始相电压相位），Initial Active Power（初始有功功率），Initial Reactive Power（初始无功功率）四个参数。此类启动方式适用于整个系统从潮流断面直接启动，详见 潮流断面启动 功能。
3.电压源转电机
设定Initial Condition栏中Startup Type为Source to Machine，即电压源转电机启动类型。此时需要指定Ramping Time（电压爬升时间），Initial Voltage Magnitude（初始相电压标幺值），Initial Voltage Phase（初始相电压相位），以及Source to Machine Transition Signal（电压源-电机切换信号）动态参数，动态参数的使用详见 参数及引脚体系。如：可填入@S2M。@S2M信号由一个阶跃信号发生器产生，是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@S2M为 0 时，电机为一个理想电压源，其幅值和相位线性爬升至Initial Voltage Magnitude，Initial Voltage Phase两参数给定的端电压值。当@S2M信号阶跃到 1 时，电压源切换为电机。
需要说明的是，电压源转电机模式下，同步发电机量测标识中稳态开路电势 Ef0 量测信号、稳态机械转矩 Tm0 量测信号、转子角量测信号以及Q 轴与端电压相量夹角信号在@S2M信号为 1 前，均无意义。
同步发电机转子转速解锁信号
默认情况下，无论选择转速控制模式还是转矩控制模式，同步发电机的转子均处在额定转速下的锁转速模式。需要用户提供Rotor Unlocking Signal动态参数来进行解锁。如：可填入@L2N。@L2N 信号由一个阶跃信号发生器产生，是一个从 0 阶跃到 1 的信号。在@L2N为 0 时，转速恒定为额定转速。当@L2N信号阶跃到 1 时，转速放开。在转速控制模式下，转速与输入的受控信号相同；在转矩控制下，转速由转速方程控制。