电力系统暂态稳定性仿真研究毕业设计(论文)中期报告 联系客服

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3 电力系统常用仿真简介

3.1 常用的电力系统仿真软件

目前常用的电力系统仿真软件有:

(1)邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMTP程序;

(2)曼尼托巴高压直流输电研究中心考法的PSCAD/EMTDC程序; (3)德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC; (4)中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP; (5)Math Works公司开发的科学与工程计算软件MATLAB。

以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同,它们各自的应用领域也有所侧重。EMTP主要用来进行电磁暂态过程数字仿真,PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电磁暂态和控制环节的仿真,BPA、PSASP主要用来进行潮流和机电暂态数字仿真。

3.2 MATLAB简介

MATLAB是美国MATH WORK公司1984年开始推出的一种简洁的工程计算语言,它是以矩阵计算为基础,把计算、可视化、程序设计融合到一个交互的工作环境中。

Simulink 是在MATLAB 环境下用于动态建模和仿真应用最广泛的软件包之一,意思是仿真链接。该软件有两个特别明显的功能:仿真与链接。也就是说,可以直接利用鼠标在模型窗口中划出所需要的控制系统模型,然后再利用该软件提供的功能来对控制系统直接进行模拟,很明显,这种所发是的一个原本很复杂的系统变得相当容易输入。

SimPowerSystems库是SIMULINK下面的一个专用模块库,是在SIMULINK环境下进行电力、电子系统建模和仿真的先进工具。SimPowerSystems库提供了一种类似电路建模的方式进行模型绘制,在仿真前自动将仿真系统图变化为状态方程描述的系统形式,然后在SIMULINK下进行仿真分析。它为电路、电力电子系统、电机系统、发电、输变电系统和配电计算提供了强有力的解决方法,尤其是当设计开发内容涉及控制系统设计时,优势更为突出。PSB(Power System Blocket)是一个图编辑器,在Simulink环境下能建立系统原理并进行仿真计算。PSB库提供了电力系统仿真通用的原件和装置,包括RLC支路和负载、变压器、传输线、避雷器、电机、电力电子装置等。只需通过点击和拖放PSB库内的模型即可建立用户所需要的

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电力系统仿真原理图,并利用模型元件的对话框来设置相关参数,使用Simulink提供的示波器模型,可现实仿真结果及其波形。

3.3 MATLAB保存图形

(1)模型图的保存

模型图建立完后,点击Edit,出现下拉菜单,选择Copy Model To Clipboard,就将模型图复制成功了,在建立的文档中粘贴即可。 (2)波形图的保存

运行之后,打开scope,得到图形,在matlab指令窗口输入: >> set(0,'ShowHiddenHandles','on') >> set(gcf,'menubar','figure')

然后按下回车,则在scope窗口会出现菜单栏。点击Edit,选择下拉菜单中的Axes Properties,即可修改图形的背景颜色和波形的颜色等其它属性:选择下拉菜单中的Copy Figure,即把整个波形图和坐标复制成功,只需在建立的文档中粘贴即可。

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4 基于SIMULINK的单机无穷大系统的暂态稳定性仿真

4.1 单机-无穷大系统的建模

单机无穷大系统原理图如图4-1.

G T S 图4-1单机无穷大系统原理图

根据图5-1建立的单机无穷大系统仿真原理图如图4-2.

90Constant1Gain-K-MachinesMeasurementDemuxvs_qd+v--K-Gain1Scope2Voltage MeasurementScope5Scope1d_thetamwmdwPm0.7501Constant2mABCABCabcThree-Phase SourceABCVf_Synchronous Machinepu StandardThree-PhaseTransformer(Two Windings)Distributed Parameters Line1ConstantvrefDistributed Parameters Line1vdvqvstabVfCABThree-PhaseParallel RLC LoadABCThree-Phase FaultGround1Manual SwitchInVstabExcitationSystemPhasorspowerguiGenericPower System Stabilizer

图4-2单机无穷大仿真原理图

图中使用到的基本模块有:

示波器scope,逻辑加,增益gain,电机测量模块Machines Measurement Demux,同步电机(标幺值单位)模块Synchronous Machine pu Standard,励磁系统Excitation System,通用电力系统稳定器Generic Power System Stabilizer,三相并联RLC负载Three Phase Parallel RLC Load,双绕组三相变压器Three-Phase Transformer(Two Windings),电压测量模块Voltage Measurement,分布参数线路模块Distributed Parameters Line,三相电源Three-Phase Source,三相故障Three-Phase Fault,POWERGUI

运行经验表明,在110KV及以上的大接地电流系统的高压架空线路上,短路故障中70%以上短路故障都是接地短路,尤其在220-500KV的架空线路上,由于线间

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距离大,其中单相接地短路故障的几率高达90%以上,所以仿真时的故障采取的是单相接地短路。仿真模型中,发电机采用的是标幺制的同步电机,设置的有功是900MW;变压器采用的是双绕组三相变压器,有功也是900MW,频率均设置为我国电力的工频50Hz。

4.2 采用的模块及其参数设置

1.Machines Measurement Demux(电机测量模块)

图4-3电机测量模块参数设置窗口

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