本科生試驗匯報試驗課程 電力系統(tǒng)分析學院名稱核技術(shù)與自動化工程學院專業(yè)名稱電氣工程及其自動化學生姓名學生學號指導教師 顧民試驗地點 6C901試驗成績二〇一五年十月——二〇一五年十二月試驗一MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)時尚計算中應(yīng)用實例一、介紹Matlab在電力系統(tǒng)建模和仿真應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿真模塊(Power

System

Blockset簡稱PSB)來完成。Power

System

Block是由TEQSIM企業(yè)和魁北克水電站開發(fā)。PSB是在Simulink環(huán)境下使用模塊,采取變步長積分法,能夠?qū)Ψ蔷€性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進行精準仿真，并精準地檢測出斷點和開關(guān)發(fā)生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學科中慣用基本元件和系統(tǒng)仿真模型。經(jīng)過PSB能夠快速建立模型，并立刻仿真。PSB程序塊程序庫中測量程序和控制源起到電信號與Simulink程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中通常部件和設(shè)備Simulink程序塊，經(jīng)過PSB能夠快速建立模型，并立刻仿真。

字段baseMVA是一個標量，用來設(shè)置基準容量，如100MVA。

2)字段bus是一個矩陣，用來設(shè)置電網(wǎng)中各母線參數(shù)。

①bus_i用來設(shè)置母線編號(正整數(shù))。

②type用來設(shè)置母線類型,1為PQ節(jié)點母線,2為PV節(jié)點母線,3為平衡(參考)節(jié)點母線，4為孤立節(jié)點母線。

③Pd和Qd用來設(shè)置母線注入負荷有功功率和無功功率。

④Gs、Bs用來設(shè)置與母線并聯(lián)電導和電納。

⑤baseKV用來設(shè)置該母線基準電壓。

⑥Vm和Va用來設(shè)置母線電壓幅值、相位初值。

⑦Vmax和Vmin用來設(shè)置工作時母線最高、最低電壓幅值。⑧area和zone用來設(shè)置電網(wǎng)斷面號和分區(qū)號，通常都設(shè)置為1，前者可設(shè)置范圍為1～100，后者可設(shè)置范圍為1～999。

3)字段gen為一個矩陣，用來設(shè)置接入電網(wǎng)中發(fā)電機(電源)參數(shù)。

①bus用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)母線編號。

②Pg和Qg用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)有功功率和無功功率。

③Pmax和Pmin用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)有功功率最大、最小允許值。

④Qmax和Qmin用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)無功功率最大、最小允許值。

⑤Vg用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)工作電壓。1.發(fā)電機模型

2.變壓器模型

3.線路模型

4.負荷模型

5.母線模型二、電力系統(tǒng)模型

電力系統(tǒng)中輸送和分配電能部分稱為電力網(wǎng),它包含升降壓變壓器和各種電壓等級輸電線路

、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡單示意如圖

試驗二無窮大功率供電系統(tǒng)模擬仿真構(gòu)建一、Matlab在電力系統(tǒng)建模和仿真應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿真模塊(Power

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Blockset簡稱PSB)來完成。Power

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Block是由TEQSIM企業(yè)和魁北克水電站開發(fā)。PSB是在Simulink環(huán)境下使用模塊,采取變步長積分法,能夠?qū)Ψ蔷€性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進行精準仿真，并精準地檢測出斷點和開關(guān)發(fā)生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學科中慣用基本元件和系統(tǒng)仿真模型。經(jīng)過PSB能夠快速建立模型，并立刻仿真。PSB程序塊程序庫中測量程序和控制源起到電信號與Simulink程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中通常部件和設(shè)備Simulink程序塊，經(jīng)過PSB能夠快速建立模型，并立刻仿真。

二、電力系統(tǒng)模型

電力系統(tǒng)中輸送和分配電能部分稱為電力網(wǎng),它包含升降壓變壓器和各種電壓等級輸電線路

、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡單示意如圖

三、電力系統(tǒng)仿真模型建立與分析

電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中三相短路、兩相短路和單相接地短路電流、機端電壓波形進行分析。利用Matlab軟件中電力系統(tǒng)模塊庫(PSB)，建

各元件參數(shù)設(shè)置以下：

(1)

發(fā)電機參數(shù)設(shè)置

發(fā)電機額定容量為50MVA,額定電壓為13.8KV，額定頻率為60Hz，Yg連接，其它采取默認值。

(2)

三相變壓器參數(shù)設(shè)置

額定頻率為60Hz，一次側(cè)電壓13.8KV，二次側(cè)電壓220KV。其余采取默認值。

(3)

三相輸電線參數(shù)設(shè)置

線路長100Km。

(4)

負荷參數(shù)設(shè)置

額定容量為50MVA。

(5)

故障模塊參數(shù)設(shè)置短路故障是用三相故障元件來模擬，故障時間段可經(jīng)過Transition

Times來設(shè)置，設(shè)置為0.01～0.05秒。其余短路故障模型能夠經(jīng)過修改三相故障模塊參數(shù)設(shè)置來實現(xiàn)，將在以下仿真過程中進行設(shè)置。三相故障模塊負荷LD正常運行時發(fā)電機輸出端電壓波形

正常運行時發(fā)電機輸出端電流波形分析：電力系統(tǒng)未發(fā)生短路故障時，發(fā)電機端電壓和電流均成正弦改變，三相交流電源三相電壓和電流之間相位不一樣，而幅值大小是相同。

單相接地短路故障分析

將三相電路短路故障發(fā)生器中“故障相選擇”選擇A

相故障,并選擇故障相接地選項,故障時間為0.01～0.05秒;在萬用表元件中選擇A

相、B

相和C

相電流作為測量電氣量,

激活仿真按鈕。（此處以A相接地短路為例）A相接地短路故障點三相電流：A相接地短路故障點三相電壓：分析：當A相發(fā)生接地短路時故障點A相電壓降為零，、、非故障相即BC兩相電壓上升為線電壓，其夾角為60°。故障切除后各相電壓水平較原來升高，這是中性點電位升高造成。

故障點各相電壓：

分析:

當輸電線路發(fā)生A

相接地短路時,B

相、C

相電壓沒有改變。在正常狀態(tài)時，三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),A相電壓也不變,不為0.

在0.

01s

時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A

相接地短路,其短路電壓波形發(fā)生了激烈改變,電壓降為0.在0.

05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A

相電壓快速恢復。

故障點各相電流：

分析：當輸電線路發(fā)生A

相接地短路時,B

相、C

相電流沒有改變,一直為0。在正常狀態(tài)時，三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),A相電流為0.

在0.

01s

時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A

相接地短路,其短路電流波形發(fā)生了激烈改變,但大致上仍呈正弦規(guī)律改變.在0.

05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A

相電流快速變?yōu)?。無窮大功率供電系統(tǒng)仿真模型

一、Matlab在電力系統(tǒng)建模和仿真應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿真模塊(Power

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Blockset簡稱PSB)來完成。Power

System

Block是由TEQSIM企業(yè)和魁北克水電站開發(fā)。PSB是在Simulink環(huán)境下使用模塊,采取變步長積分法,能夠?qū)Ψ蔷€性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進行精準仿真，并精準地檢測出斷點和開關(guān)發(fā)生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學科中慣用基本元件和系統(tǒng)仿真模型。經(jīng)過PSB能夠快速建立模型，并立刻仿真。PSB程序塊程序庫中測量程序和控制源起到電信號與Simulink程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中通常部件和設(shè)備Simulink程序塊試驗二、電力系統(tǒng)模型

電力系統(tǒng)中輸送和分配電能部分稱為電力網(wǎng),它包含升降壓變壓器和各種電壓等級輸電線路

、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡單示意如圖

三、電力系統(tǒng)仿真模型建立與分析

電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中三相短路、兩相短路和單相接地短路電流、機端電壓波形進行分析。利用Matlab軟件中電力系統(tǒng)模塊庫(PSB)，建

各元件參數(shù)設(shè)置以下：試驗三同時發(fā)電機突然三項短路暫態(tài)過程仿真方法試驗四中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)仿真模型及計算一、基本介紹1.采樣頻率取50kHz。2.故障初相角分別取90°、45°、0°三種情況進行仿真。3.接地點過渡電阻分別取5Ω、500Ω、5kΩ三種情況進行仿真。4.設(shè)故障點分別位于每條線路首端、中間和末端以及母線等不一樣位置。5.采取ATP-EMTP壓控開關(guān)作為電弧數(shù)學模型，即當接地點電壓達成最大值時，開關(guān)合上，表明電弧重燃，當接地點電流過零時，電弧熄滅，如此重復拉弧，作為實際電弧閃一個理想化模型。6.暫態(tài)零序電流有效值和極性分別按公式(1)和式(2)進行計算，經(jīng)過編制Matlab應(yīng)用程序調(diào)用ATP仿真[6,7]得到數(shù)據(jù)進行處理，繪出零序電壓、零序電流波形。二、中性點不接地系統(tǒng)仿真結(jié)果分析因為篇幅所限，下面僅列出線路1末端發(fā)生金屬性接地（RF=0），比較線路1、2、4暫態(tài)零序電流與穩(wěn)態(tài)零序電流幅值和極性得到仿真計算結(jié)果及波形。1）故障線路暫態(tài)零序電流大于非故障線路，且與非故障線路暫態(tài)零序電流方向相反，如表1所表示，故障電路1暫態(tài)零序電流為33.23，大于非故障線路4暫態(tài)零序電流為6.68，二者相位比較結(jié)果為–38405，前面負號表示二者極性相反。2）暫態(tài)檢測法靈敏度高于穩(wěn)態(tài)檢測法。所表示，故障線路1暫態(tài)零序電流為33.23，遠遠大于其穩(wěn)態(tài)零序電流7.41。3）短路瞬間故障相相位角對暫態(tài)零序電流幅值有很大影響，但對穩(wěn)態(tài)零序電流幅值影響甚小。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)仿真結(jié)果分析[8]下面僅列出線路4中段發(fā)生金屬性接地（RF=0Ω），比較線路2、3、4暫態(tài)零序電流與穩(wěn)態(tài)零序電流幅值和極性得到仿真計算結(jié)果及波形。消弧線圈電感采取過賠償5%計算。1.仿真結(jié)果ψ=90°時零序電壓、零序電流波形圖2.結(jié)果分析經(jīng)過總結(jié)大量仿真計算結(jié)果及仿真得到波形能夠得出以下結(jié)論：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，在過賠償方式下，故障線路穩(wěn)態(tài)零序電流為由過賠償產(chǎn)生過剩電感電流，其方向與非故障線路相同，所以傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)檢測法不再有效，而消弧線圈對故障后暫態(tài)零序電流幅值和相位均無影響。其它特征與中性點不接地系統(tǒng)相同。學生試驗心得此次試驗我印象最深是同時電機并網(wǎng)。開始先讓直流電機轉(zhuǎn)起來，帶動同時電機，調(diào)整同時機轉(zhuǎn)速使其頻率與電網(wǎng)頻率非常靠近，調(diào)整勵磁使二者電壓相等，然后觀察同期系統(tǒng)，當指針指能夠并網(wǎng)位置時并網(wǎng)，