一種低電壓電力系統動態模擬系統技術方案

本發明專利技術公開了一種低電壓電力系統動態模擬系統，包括發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述輸配電變壓器，將高電壓電變為低電壓；所述線路的物理模型，根據等值電路計算出電阻、電容、電感的數值，用電阻、電容、電感搭出電力線路的等值電路；所述負載檢測發電電能質量；所述配電網是將低壓發電機所發出的電能就地分配或按電壓逐級分配給負載使用。本發明專利技術完成了一個低電壓電力系統動態模擬系統，搭建了發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型和負載這樣一個動態模擬系統。本發明專利技術為電力系統控制保護策略和控制系統的設計研究提供了一個更可靠、安全的研究平臺和測試環境。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電氣行業，尤其涉及一種用于低電壓電力系統動態模擬系統。
技術介紹
電力系統動態模擬是分析電力系統特征、測試繼電保護及二次設備的重要手段，在我國得到了廣泛的應用。電力系統動態模擬就是一種用于研究電力系統動態特性的物理模擬，由于電力系統及其暫態穩定的復雜性，在進行理論分析的同時必須進行試驗研究，二者缺一不可。電力系統的試驗方法可以在原型上進行，也可以在模型上進行，電力系統動態模擬實驗室就是專門進行電力系統試驗研究和教學的重要場所。因此，電力系統動態模擬系統受到了廣泛的關注和研究，具有極好的應用前景。而現有的電力系統動態模擬系統采用的物理元件工作電壓一般為38(Tl000V，裝機容量一般在數十至數百千伏安，其缺點是設備昂貴、占地面積大、電壓等級高，不利于實驗室教學研究。為了便于實驗室研究，急切的需要建立一套適用于實驗室研究、教學的電力系統動態1吳擬系統。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為解決上述問題，提供一種實驗室使用的低電壓電力系統動態模擬系統，為電力系統控制策略的研究提供了一個安全、可靠、占地面積小、經濟實用、易于控制的實驗平臺，保障了實驗人員、學生在實驗過程中的人身安全。雖然，所采用的低壓電動機、發電機等電壓等級比實際中的低，但是其電磁特性都是相同的，能夠達到模擬實際電力系統的水平。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案。—種低電壓電力系統動態模擬系統,包括發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述輸配電變壓器，將高電壓電變為低電壓；所述線路的物理模型，根據等值電路計算出電阻、電容、電感的數值，用電阻、電容、電感搭出電力線路的等值電路；所述負載檢測發電電能質量；所述配電網是將低壓發電機所發出的電能就地分配或按電壓逐級分配給負載使用；所述發電機組包括電機調速裝置、低壓電動機、低壓發電機、低壓整流控制器、低壓逆變器；所述電機調速裝置，調節低壓電動機的轉速；所述低壓發電機進行模擬發電，以低電壓并入電網，供負載使用或傳入到電網；所述低壓整流控制器是將低壓發電機所發出不穩定的低壓交流電能轉換為穩定的工頻低壓直流電能；所述低壓逆變器是對低壓整流控制器輸出的工頻低壓直流電能轉換為工頻低壓交流電能，供低壓負載使用。所述低壓電動機采用一臺或幾臺、直流或交流可編程調速電動機。低壓發電機采用普通異步發電機、雙饋感應異步發電機或永磁直驅發電機中的一種或幾種組合。下面結合本專利技術的結構組成詳細說明本專利技術工作原理本專利技術是根據實際電力系統進行的低壓模擬電機調速裝置輸出調速信號對低壓電動機進行速度控制，低壓電動機通過機械器件與低壓發電機進行，低壓電動機轉動帶動低壓電動機轉子轉動，從而低壓發電機可以在定子上輸出交流電能，交流電能通過整流逆變輸出穩定的交流電能可直接帶負載運行，或通過電力線路以及輸配電變壓器并入到電網中。低電壓電力系統動態模擬系統進行的發電、輸電、配電等過程與實際電力系統過程相同。本專利技術的低電壓電力系統動態模擬系統結構，如圖1所示，整個系統中，輸配電變壓器、低壓發電機、低壓電動機、電阻、電感、電容、低壓逆變器、低壓整流控制器均采用380V及380V以下的電壓等級，其中電動機、發電機采用IlOV以下電壓等級。降低系統的電壓等級，更容易使用低壓控制元件進行相關控制，同時不影響電力系統動態模擬系統的實際效果O 模擬電力線路用Π型等值電路來模擬，對地和線間電容可以分別模擬，一段線路的Π型等值電路如圖2所示，并根據公式(I) (2)計算電阻、電感、電容的參數Z = R+jX = rj+xj 公式(I)Y = G+jB = jB = Jb1I 公式(2)在公式(I)中，Z為電力線路的阻抗，R為電力線路電阻，j為虛數單位，X為電力線路的電抗，^為電力線路單位長度的電阻，X1為電力線路單位長度的電抗；在公式(2)中，Y為電力線路的導納，G為電力線路的電導，j為虛數單位，B為電力線路的電納，Id1電力線路單位長度的電納；其中在公式(I) (2)中，I為電力線路的長度。本專利技術完成了一個低電壓電力系統動態模擬系統的裝置，搭建了一個由發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網組成的動態模擬系統，通過電機調速裝置輸出不同的調速信號，該裝置可以模擬多種發電方式，如火力發電、風力發電、光伏發電坐坐寸寸ο一些低壓物理元器件在市場中很難找到，比如低壓逆變器很多都是將其他電壓等級逆變為交流220V的生活用電，市場上很難找到低壓逆變器將電壓逆變為更低電壓等級交流電的逆變器，比如24V、12V的逆變器。單一低壓整流控制器、低壓發電機，市場需求很少，很少有廠家生產。這對本系統的開發是一個關鍵點，對低壓器件成功開發研究，并應用到本系統中是一個創新點。本專利技術的有益效果1.降低了電力系統動態模擬系統的電壓等級，更適合于實驗室里面的教學科研。2.用于電力系統控制保護策略和控制系統的設計研究。3.用于風電、光伏發電等可再生能源發電的研究。附圖說明圖1為本專利技術的總體結構原理圖。圖2為本專利技術模擬電力線路的等值電路圖。圖3為本實施例的系統結構原理圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。本實施例的一種低電壓電力系統動態模擬系統，包括發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述發電機組包括電機調速裝置、低壓電動機、低壓發電機、低壓整流控制器、低壓逆變器；所述電機調速裝置，本實施例采用變頻器；所述低壓電動機，本實施例采用12V直流電動機；所述低壓發電機，本實施例采用12V三相交流同步發電機；所述低壓整流控制器，本實施例采用50HZ三相交流12V輸入，直流12V輸出的低壓整流控制器；所述低壓逆變器，本實施例采用50HZ直流12V輸入，三相交流12V輸出的低壓逆變器。所述輸配電變壓器，本實施例采用3個輸配電變壓器，即第I變壓器、第2變壓器和第3變壓器，如圖3所示，變壓器的變比分別為12V/24VU2V/24V和24V/380V ;所述模擬電力線路，本實施例采用Π型等值電路來 計算，對電力線路進行模擬計算。如圖3所示，本實施例采用低電壓等級，第I母線接市電380V通過第I變壓器連接到第2母線，第2母線處電壓變為24V，第2母線通過第I線路連接到第3母線，第3母線經第2變壓器連接第4母線，第4母線處電壓變為12V，第4母線通過第2線路連接到第5母線，第5母線分別與發電機組、負載、第3線路連接，第5母線通過第3線路與第6母線連接，第6母線分別與配電網及其各個負載連接，進行電能分配。上述雖然結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行了描述，但并非對本專利技術保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本專利技術的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低電壓電力系統動態模擬系統，其特征是，包括發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述輸配電變壓器，將高電壓電變為低電壓；所述線路的物理模型，根據等值電路計算出電阻、電容、電感的數值，用電阻、電容、電感搭出電力線路的等值電路；所述負載檢測發電電能質量；所述配電網是將低壓發電機所發出的電能就地分配或按電壓逐級分配給負載使用；所述發電機組包括電機調速裝置、低壓電動機、低壓發電機、低壓整流控制器、低壓逆變器；所述電機調速裝置，調節低壓電動機的轉速；所述低壓發電機進行模擬發電，以低電壓并入電網，供負載使用或傳入到電網；所述低壓整流控制器是將低壓發電機所發出不穩定的低壓交流電能轉換為穩定的工頻低壓直流電能；所述低壓逆變器是對低壓整流控制器輸出的工頻低壓直流電能轉換為工頻低壓交流電能，供低壓負載使用。

【技術特征摘要】
1.一種低電壓電力系統動態模擬系統，其特征是，包括發電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述輸配電變壓器，將高電壓電變為低電壓；所述線路的物理模型，根據等值電路計算出電阻、電容、電感的數值，用電阻、電容、電感搭出電力線路的等值電路；所述負載檢測發電電能質量；所述配電網是將低壓發電機所發出的電能就地分配或按電壓逐級分配給負載使用；所述發電機組包括電機調速裝置、低壓電動機、低壓發電機、低壓整流控制器、低壓逆變器；所述電機調速裝置，調節低壓電動機的轉速；所述低壓發電機進行模擬發電，以低電壓并入電網，供負載使用或傳入到電網；所述低壓整流控制器是將低壓發電機所發出不穩定的低壓交流電能轉換為穩定的工頻低壓直流電能；所述低壓逆變器是對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于大洋，劉英男，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：