【正文】 學(xué)軍， MATLAB 在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 [J],電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報 ,20xx,12(2):2331. [18]彭疆南， MATLAB 及其在電力系統(tǒng)仿真研究中的應(yīng)用，沈陽電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，20xx , 1 , 2832. 基于 MATLAB 的頻率分析 24 致 謝 本文是在導(dǎo)師陳春玲老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 展望 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和利用，特別是各類仿真軟件的出現(xiàn)與不斷完善，雖然 對電力系統(tǒng)本身客觀規(guī)律的認(rèn)識幾十年并沒有什么太大的變化，但是電力系統(tǒng)的分析卻面目一新，使得表達(dá)形式、模型建立的方法、相應(yīng)的計算處理方法等方面發(fā)生了很大變化。 本人在仿真過程中發(fā)現(xiàn)應(yīng)特別注意參數(shù)的設(shè)置。而非故障相 頻率 維 有微小波動 。 圖 414 66kV 兩相對地短路時母線電壓、電流 圖 415 66kV 兩相對地短路時各相故障電流 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 21 從圖 414 可以看出，發(fā)生兩相接地短路時，故障相母線電壓幾乎接近于零。 基于 MATLAB 的頻率分析 18 圖 411 66kV 母線側(cè)短路的仿真電路圖 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 19 當(dāng) 66kV 側(cè)發(fā)生兩相短路時，母線電壓、電流如圖 412 所示；各相故障電流如圖 413所示。 在非故障下，可測得個母線的電壓電流分別為以下各圖所示： 圖 45 66kV 母線電壓 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 15 圖 46 66kV 母線電流 圖 47 10kV 母線電壓 基于 MATLAB 的頻率分析 16 圖 48 10kV 母線電流 L6 線路末端的電壓電流值如圖 49 所示： 圖 49 L6 線路末端電壓電流 由以上各圖可以看出在非故障情況下， 電力系統(tǒng)各處的頻率相同 。 負(fù)荷用 ThreePhase Series RLC Load 模塊表示，利用這一模塊，可以很方便的設(shè)置負(fù)荷的有功和無功。 系統(tǒng)電氣主接線圖見圖 42。 新建變電所附近系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖 41所示。 而且，該地區(qū)正在進(jìn)行農(nóng)村產(chǎn)業(yè)改革，農(nóng)民們有強(qiáng)烈的打電井種水稻的要求，該地區(qū)僅平羅一個鄉(xiāng)年開發(fā)水田 2 萬畝，打電井 70 眼，就現(xiàn)在電源情況看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了農(nóng)民要求的，更繁榮不了該地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。 目前這一地區(qū)由北陵、皇姑、范屯、光輝、新城子五座變電所供電，該地區(qū)絕大 部分供電都在各個變電所的末端，距北陵變電所 26KM，距光輝變電所 20KM，距范屯變電所 16KM，其距離都已超出 10KV 配電線路供電半徑的要求，由于供電半徑過長，造成線路末端電壓低劣，配電變壓器二次線路電壓只有 300V 左右，特別是在灌溉和排水季節(jié)，對末端電壓質(zhì)量影響更為嚴(yán)重，配電變壓器二次線路電壓只能達(dá)到 270V 左右．使該地區(qū) 12 臺大型排水設(shè)備不能同時使用。另外，該地區(qū)有 51 個村莊，大約 14,000 戶左右，每戶人口按第十次人口普查的每戶平均人口數(shù)計算，該地區(qū)常住人口有 5 萬余人，該地區(qū)照明用電及家用電器用電 975 干瓦。最后還可以利用傅里葉反變換將這些頻域信號轉(zhuǎn)換成時域信號。而傅立葉變換就是把信號從時域轉(zhuǎn)換到頻率域的一種工具。 例如將一個函數(shù)用 matlab經(jīng)過傅里葉變換后可以得到以下結(jié)果（見圖 1）。其實一些特殊波形，用到了不同諧波分量的合成，每種情況下結(jié)果都是一 個各部分都在無限重復(fù)的周期關(guān)系。 傅立葉變換在生產(chǎn)生活中的重要性非常突出，它將原來難以處理的時域信號相對比較容易地轉(zhuǎn)換成了易于分析的頻域信號，可以利用一些工具對這些頻域信號進(jìn)行處理、加工，把信號轉(zhuǎn)化為可以對其進(jìn)行各種數(shù)學(xué)變化的數(shù)學(xué)公式，對其進(jìn)行處理。它通過對函數(shù)的分析來達(dá)到對復(fù)雜函數(shù)的深入理解和研究。 3 傅里葉變換在頻率分析仿真中的應(yīng)用 在自然科學(xué)和工程技術(shù)中為了把較復(fù)雜的運算轉(zhuǎn)化為較簡單的運算，人們常常采用所謂變換的方法來達(dá)到目的。 可以再 Simulink 中建立一個新的模型窗口，具體步驟如下： ⑴打開 Matlab 窗口，在其中輸入 simulink 后，打開各種 Matlab 元件庫； ⑵在 Simulink 窗口的“ File”中選擇新建模型， Simulink 就可以給提供一個新建窗口。它包括 DSP 模塊集、定點運算模塊集、非線性控制模塊集以及電源體統(tǒng)模塊集。 模型分析可使用的工具包括可直接通過命令行方式調(diào)用的線性化和整理（ trimming）工具， Matlab 的其他各種工具，以及所有應(yīng)用程序工具箱。 定義完一個模塊以后，就可以通過 Simulink 的菜單或者在 Matlab 的命令窗口輸入命令對它進(jìn)行仿真。 Simulink包括 Sources（輸入源）、 Sinks（輸出方式）、 Discrete（離散時間模型）、 Linear（線性環(huán)節(jié)）、 Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、 Connections（連接及接口）和 Extras（其他環(huán)節(jié)）等子模型庫。它支持線性形和非線性形系統(tǒng)，連接和離散時間模型，或者是兩者的混合，系統(tǒng)還可以是多采樣率的，比如系統(tǒng)的不同部分擁有不用的采樣率。 在工程實際中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，則很難準(zhǔn)確的把一個控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計算機(jī)，對其進(jìn)行一步的分析和仿真。 綜上所述，系統(tǒng)在任何時候都保持合格的頻率質(zhì)量是十分重要的 ， 引起頻率變化的因素較為復(fù)雜，而電力系統(tǒng)低頻運行（很少出現(xiàn)高頻）對電力系統(tǒng)安全運行危害很大。異步運行時，各發(fā)電機(jī)的頻率不同而造成各點脈動電壓頻率不等。 2） 短路功率引起頻率降低 系統(tǒng)發(fā)生三相短路時 ， 在短路電流所流經(jīng)的元件上都要消耗一定的有功功率， Rc、Xc是系統(tǒng)某處至故障點的短路電阻和電抗，最嚴(yán)重的短路發(fā)生在 Rc=Xc處的三相短路，有功損耗為無功損耗的一半。發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整是由原動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時，原動機(jī)和調(diào)速系統(tǒng)將自動改變原動機(jī)的進(jìn)汽（水）量，相應(yīng)增加或減少發(fā)電機(jī)的出力。運行中的電力系統(tǒng)，同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化會引起系統(tǒng)頻率的變化。 6)核電廠反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)泵對頻率有嚴(yán)格要求，當(dāng)頻率降低到一定數(shù)值時就會跳閘，使反應(yīng)堆停止運行。如果系統(tǒng)原來電壓水平偏低，還可能引起電壓不斷下降，出現(xiàn)電壓崩潰現(xiàn)象。 不能及時制止 ， 出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停電 ， 甚至使整個系統(tǒng)瓦解。 3） 電力系統(tǒng)頻率降低將使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低 ， 導(dǎo)致其所帶動機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低 ， 影 響電力用戶設(shè)備的正常運行。當(dāng)系統(tǒng)的頻率偏移過大，主要指頻率較低時（如果系統(tǒng)裝機(jī) 容量不夠，不能滿足負(fù)荷增長的需要，則可能使系統(tǒng)處于低頻下運行）。 基于 MATLAB 的頻率分析 4 1 電力系統(tǒng)頻率變化的影響及產(chǎn)生原因 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個超高壓、大容量、跨區(qū)域的巨大聯(lián)合動力系統(tǒng) ， 頻率是衡量 電力系統(tǒng) 質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。 利用 Matlab 對電力系統(tǒng) 頻率變化 進(jìn)行仿真，在目前所能查到的各類文獻(xiàn)中，大多數(shù)是 利用 傅里葉變換對頻率進(jìn)行不同波段的分離，進(jìn)而對其進(jìn)行研究 。 目前常用的電力系統(tǒng)仿真軟件有 EMTP、 NETOMAC、 PSASP 等。 Matlab 語言提供的 Simulink 工具箱是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。 關(guān)鍵詞： 頻率分析 傅里葉變換 仿真 電力系統(tǒng) 基于 MATLAB 的頻率分析 2 Abstract Power systems in actual operation, the frequency at all times in the event of large and small fluctuations. Safe operation of the power system as an essential requirement that the simulation means. MATLAB language with efficient, visualization and reasoning ability and other characteristics, is currently the most widely popular science engineering puting language. Especially in the field of electronic munications, MATLAB is often used for circuits, signals and systems, digital signal processing and other aspects of the theory and algorithms for solving verification. MATLAB software will be introduced to the power system analysis, greatly improved the accuracy and efficiency of frequency analysis provides an effective support tool is indispensable electronic engin