肖振国
佛山市朗特电机有限公司 528313
摘要：随着社会的发展，电力作为二次能源在生产生活中的应用也越来越广泛。为了适应不断扩大的电网负荷需求，发电机并网现象在业界也十分常见。在这过程中如何确保空载的发电机能够安全稳定的并入电网，对电力企业的技术提出了巨大的挑战。在文章中，笔者简要说明了发电机并网的理想条件以及影响因素；同时以具体的仿真软件为例论述了在项目并网中的具体做法，以供参考。
关键词：发电机并网；滑差；仿真研究
引言
发电机并网是一项复杂的工作，需要处理好发电机与电网电压、频率等参数，在实际操作中极容易出现差错。而仿真技术则是将其转化为模型，并以数据、图像的形式进行可视化转换。如此一来，能够给并网的实际操作提供有效指导，从而确定并网的实际与各项参数的控制方法。这种仿真的方法能够更好的控制发电机并网的风险，不仅使设备的使用寿命得以延长，而且也保障了技术人员的安全。
一、发电机并网的理想条件
发电机在并网前通常空转，只存在电压而没有电流。在进行并网时回路内则会出现电流，若在这个过程中两者的电压不一致则可能给电网运行造成安全隐患。比如在励磁绕阻中就必须先进行短接，以确保施工能够正常有序的开展。若没有进行短路处理，在回路中就会存在高压而释放出极大的冲击电流。因此，在发电机并网时应该满足以下几个条件。其一，发电机与电网相序一致。技术人员在进行并网过程中，应该确保电网的相序与发电机运转方向相同。并且将线路按照一一对应的方式连接，使发电机与电网形成正常的回路。其二，发电机电压与电网电压一致。在以往的并网过程中，电网电压偏低造成的送出无功现象并不少见。其三，协调发电机与电网的频率。发电机的频率主要是机械运转决定的，在并网后直接影响着电流的产生。技术人员应该确保两者频率的差值在合理范围以内，才能真正的满足电网的生产需求。
二、影响并网滑差的因素
（一）相位差的影响
滑差即并网时发电机与电网之间的频率的差额，并且由两个余弦波调制组成。在低频部分，包络线的走向与滑差呈现出明显的正相关关系。利用仿真软件制图呈现可以看出，滑差的曲线基本与前者保持相似。这就意味着当发电机与电网的频率一致时，包络线在坐标中应该取值为零。根据这一原理，技术人员可以在包络线经过零点时闭合开关，从而避免电流冲击对设备的损害。相反，当余弦波的取值为π时，两者相位差也将达到最大值。在这个点进行并网所造成的电力冲击也十分明显，不利于施工的开展。因此，技术人员可以利用专业的软件来进行项为之的选取。比如将发电机与电网的相位差的参数采集录入到软件中，通过图像生成来分析包络线过零的条件，从而选取并网的恰当时机。
（二）频率差的影响
同理，在分析过程中可以首先假设频率差取值为零。那么根据调制波的成像来看，发电机与电网的滑差始终为零。这意味着两者的运行电压一致，在低频波部分可以安全并网，而不会造成电流冲击。而若是发电机与电网的频率不相等，那么调制波的高频部分就始终未两条平行先。根据基本的数学原理可知，在平行状态下两条包络线不存在交点。也就意味着在整个施工过程中都会产生强力电流，只能通过控制两者差值来降低影响。通常而言，在实际施工过程中发电机与电网大多存在一定的频差。通过仿真软件进行数据录入得出，包络线在坐标内的多次过零点且呈现出一定的周期性规律。频率差会直接影响到包络线的平缓程度，随之改变零点附近的周期长短。因此，技术人员在项目并网中应该首先带入具体数值进行测算，并准确的规划出频率差最佳的取值范围。
（三）电压差的影响
发电机与电网存在电压差的情况并不多见，但也往往给施工造成一定的阻碍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆笔者将频率差一定而压差分别为10V、20V的数据带入仿真软件中，从结果来看包络线与坐标轴无交点。故而在施工过程中，若闭合开关则一定会产生电流冲击。不过从包络线的走向也不难得出，随着周期性的运转包络线上取得的相位差也存在上下浮动。在具体施工过程中，技术人员就应该根据相位差的变化趋势，在取值最小时进行合闸。这样一来虽然也不能避免电流的产生，但已经能够将电流的大小控制在最小范围。相反若两条包络线的相位差最大时，并网产生的电流最大，对施工安全的威胁也更大。
三、仿真模型建立与分析
（一）并网模型建立的过程
目前市面上的仿真软件种类较多，但是功能和便捷程度上的表现参差不齐。因此，笔者建议技术人员在模型建立过程中使用Matlab，其内置算法和功能更贴合电网实际。首先，技术人员在软件的主菜单内新建一个mdl文件，并且将所采集的发电机、电网参数导入。在完成数据导入后，软件能够初步进行模型的建立。此时技术人员再讲调节器与调速器导入，将发电机参数与设备输入端口同步。其次，在软件中实现YgY接线。这种设置方式能够直接得出发电机与电网的参数差，从而方便数据的计算控制。最后，在mdl文件中再加入一个电源图形界面。技术人员可以将抽象的数据转化为直观的包络线，从而达到仿真模型建立的目的。同时根据项目施工的要求，将部分元器件的电力参数导出，从而给并网施工提供可靠的依据。
（二）并网模型的主要内容
上文也曾提到过，发电机并网同时受到电压、频率以及相位差的影响，因此在仿真模型建立中也必须完善相关参数。首先，技术人员在软件中要建立发电机的运行模型。一般来说可以用无解方程组来表达设备的电力参数，然后同步到发电机模型中。这个过程可以忽略磁链变量以及阻尼影响下电流的变化，以便更好的反映出包络线的变化周期。其次，在软件内建立变压器模型。技术人员根据现场设备的型号在软件中调入对应的变压器，同时完善线路模型。如此一来，软件模型中能够直观的反映出线路的各项参数，给技术人员决策制定提供指导。最后，还需要在软件中建立系统模型。笔者建议，技术人员在具体操作中可以采用三项对称系统。在这种模型下，发电机设备受到阻抗的影响较小，因此电压值也更加稳定。
（三）对仿真数据进行分析
由于发电机并网施工的工况环境各有不同，因此在仿真模型建立的时候也需要结合具体情况。技术人员应该先利用软件对设备实施潮流分析，并完善设定好各项运行参数。比如发电机的节点设置、机械运转的频率以及并网前的电压值。然后在软件中输入电网的各项电力参数，从而得出模型结果。根据模型以及包络线成像结果可以分析出，当发电机与电网的频率差越小越有利于施工的开展。技术人员可以根据包络线上所示的时间周期来确定合闸实际，从而迅速拉入发电机与电网的同步运转，避免冲击电流对设备寿命的伤害。而频率差在5％以上时，并网合闸一定会产生冲击电流。技术人员在这种工况下，就必须选取误差值小的时间点合闸，避免发电机设备的振荡。
结语
综上所述，随着当前社会发展的不断进步，电网的输送电负荷也日益加大。在发电机并网施工中，为了解决冲击电流的问题，技术人员应该对各项参数进行合理优化调整。笔者建议利用Matlab软件，将电压器、线路以及系统模型完善，并通过具体电力参数将其转化为可视化模型。希望通过本文的研究，能够给业界发电机并网施工提供一些启发借鉴，不断促进我国电力行业的发展。
参考文献
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论文作者:肖振国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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