【正文】 在此，我向在整個設(shè)計過程中給予我大量幫助的導(dǎo)師陳春玲副教授表示最誠摯的謝意！并向在論文中曾給予我?guī)椭睦蠋熀脱芯可鷮W(xué)長們表示感謝，沒有你們的幫助我難以搜集如此詳盡的數(shù)據(jù)。對于本文中搭建的模型，若設(shè)置為變步長模式，仿真時間將會是幾個小時，而設(shè)置為固定步長，再增加一個離散系統(tǒng)模塊，則仿真時間會大大縮短。 圖 616 單相短路電壓、電流 圖 617 單相短路故障電流 基于 MATLAB 的頻率分析 22 由圖 617 和圖 617 可見，當系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時，發(fā)生故障后，故障相母線 頻率 有所下降。 發(fā)生三相短路時， 系統(tǒng)停止工作，無法觀察頻率變化，不予考慮 。 變壓器用 ThreePhase Transformer (Two Windings)模塊表示，根據(jù)變壓器的參數(shù)對模塊進行如下設(shè)置，見圖 43： 圖 43 變壓器參數(shù)設(shè)置 母線用 ThreePhase VI Measurement 模塊表示，以便于測量母線的電壓和電流。預(yù)計在三年內(nèi)要打水田井 200 眼，菜田電井 100 眼，還要建中型排水站一座，預(yù)計裝機容量可達 5500 千瓦。新變電所的建成，可為平羅、造化、北陵三個鄉(xiāng)以及陵東鄉(xiāng)一部分地區(qū)提供電源。因此，可以說傅里葉變換將原來難以處理的時域信號轉(zhuǎn)換成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行處理、加工。 研究傅里葉變換有助于更好的使用傅里葉變換發(fā)揮出它在各個學(xué)科中的作用，了解了傅里葉變換后，就需要一個使其發(fā)揮出作用的一個工具，就是 MATLAB，來使傅里葉變換更加形象化，用 MATLAB 可以分析傅里葉變換，簡單靈活，操作者可以在計算機上看到各種變換 后的圖像形狀，從而加深了對傅里葉變換概念的圖像理解。不僅在數(shù)學(xué)的許多分支中，而且在自然科學(xué)和各種工程技術(shù)中都 有著廣泛的應(yīng)用，因此它已成為不可缺少的運算工具。這樣，找出測量點和測量元件就可以進行仿真。模塊集是 Simulink 模塊的集合，它們被分成不同的組?？梢栽谧罡邔用嫔喜榭匆粋€系統(tǒng)，然后通過雙擊系統(tǒng)中的各個模塊進入到系統(tǒng)的低一層面以查沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 7 看到模塊的更多細節(jié)，這一方法提供了一個了解模型是 如何組成以及它的各個部分是如何相互聯(lián)系的方法。 Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。一般情況下，感應(yīng)電機在斷開電源 5秒的時間內(nèi)保持一個 高于額定電壓 20%左右的低電壓。同理，如果發(fā)電機減出力，系統(tǒng)頻率也將明顯降低，要靠系統(tǒng)穩(wěn)定裝置或調(diào)度員干預(yù)來維持頻率合格。引起電力系統(tǒng)頻率變化的原因有以下幾方面： 1） 發(fā)電機出力與負荷功率不平衡引起系統(tǒng)頻率變化 由電機學(xué)原理 可知，電力系統(tǒng)的頻率與同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速有一個固定的關(guān)系。當頻率下降到 4546Hz時，各發(fā)電機及勵磁機的轉(zhuǎn)速均顯著下降，致使各發(fā)電機的電勢下降，全系統(tǒng)的電壓水平大為降低。 2） 電力系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子設(shè)備的準確性和性能 ， 頻率過低時有些設(shè)備甚至無法工作。同時，利用 Matlab 強大的計算功能和編程技術(shù) ，可以提高仿真技術(shù)的靈活性和效率，為仿真電力系統(tǒng)提供了一個新的手段 ， 并為今后的學(xué)習(xí)和研究打下了堅實的基礎(chǔ)。這就要求在實際學(xué)習(xí)中引進仿真，利用這種新的方法，就可以不必經(jīng)過復(fù)雜的計算過程，給研究人員一個直觀的模型及其計算結(jié)果了。 通過 Matlab 對電力系統(tǒng)頻率變化的仿真，進一步證明仿真的必要性和可行性，證明了 Matlab 是實驗室中不可或缺的仿真工具，為今后對電力系統(tǒng)的深入研究打下基礎(chǔ)。 研 究 計 劃 — 對所研究課題的目的和意義有初步了解 — 對搜集的數(shù)據(jù)進行分析整理，并建立仿真模型 — 對論文起草大綱 — 撰寫論文初稿 — 論文修改 論文完成 特 色 通過對論文的撰寫，能更好的掌握所學(xué)的知識，用 Matlab 對電力系統(tǒng)進行仿真，直觀的體現(xiàn)頻率 的變化趨勢，為今后的學(xué)習(xí)和研究打下堅實基礎(chǔ)。根據(jù)實例，利用 MATLAB 仿真、傅立葉變換建立模型，得到仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果，進而分析頻率變化對其的影響。 基于 MATLAB 的頻率分析 三 .論文（設(shè)計）工作進度安排 階段 論文（設(shè)計）各階段名稱 日期 1 搜集變電所數(shù)據(jù)并進行整理 — 2 數(shù)據(jù)的分析、處理和建模 — 3 查閱相關(guān)文獻，起草大綱 — 4 撰寫論文初稿 — 5 論文修改，預(yù)答辯 — 6 論文完成 備注： 四 .應(yīng)收集的資料及主要參考文獻（指導(dǎo)教師指定） 電力系統(tǒng)分析文獻 Matlab 在電力系統(tǒng)仿真中應(yīng)用的文獻 說明：此任務(wù)由指導(dǎo)教師填寫一式兩份，一份發(fā)給學(xué)生，一份發(fā)給指導(dǎo)教師留存。將 MATLAB 軟件引入到電力系統(tǒng)分析中，大大 地提高了計算精度和工作效率，為頻率分析提供了一個有效的輔助工具，是電子工程人員不可或缺的輔助工具軟件。 Matlab 語言提供的 Simulink 工具箱是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。 利用 Matlab 對電力系統(tǒng) 頻率變化 進行仿真，在目前所能查到的各類文獻中，大多數(shù)是 利用 傅里葉變換對頻率進行不同波段的分離，進而對其進行研究 。當系統(tǒng)的頻率偏移過大，主要指頻率較低時（如果系統(tǒng)裝機 容量不夠，不能滿足負荷增長的需要，則可能使系統(tǒng)處于低頻下運行）。 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。 6)核電廠反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)泵對頻率有嚴格要求，當頻率降低到一定數(shù)值時就會跳閘，使反應(yīng)堆停止運行。發(fā)電機的頻率調(diào)整是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的，當系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時，原動機和調(diào)速系統(tǒng)將自動改變原動機的進汽（水）量，相應(yīng)增加或減少發(fā)電機的出力。異步運行時，各發(fā)電機的頻率不同而造成各點脈動電壓頻率不等。 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，則很難準確的把一個控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計算機，對其進行一步的分析和仿真。 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。 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。 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。它通過對函數(shù)的分析來達到對復(fù)雜函數(shù)的深入理解和研究。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。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。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。 而且，該地區(qū)正在進行農(nóng)村產(chǎn)業(yè)改革，農(nóng)民們有強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)在電源情況看是遠遠滿足不了農(nóng)民要求的，更繁榮不了該地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟。 系統(tǒng)電氣主接線圖見圖 42。 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 。 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。 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。 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 23 參 考 文 獻 [1]姜建國，信號與系統(tǒng)分析基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社， 1994. [2]楊如民、余成波 、周登義，數(shù)字信號處理及 MATLAB 實現(xiàn)，清華大學(xué)出版社， 20xx. [3]吳天明，趙新力，劉建存 .MATLAB 電力系統(tǒng)設(shè)計與分析 [M].第二版 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx:25. [4]楊箏 , Auto CAD20xx 電氣工程設(shè)計 基礎(chǔ)和典型實例 [M].天津：天津大學(xué)出版社，20xx. [5]張宜華 .精通 MATLAB[M].北京 :清華大學(xué)出版社， 20xx： 1016. [6]樸在林，孫國凱 .電力工程設(shè)計任務(wù)書 [M].沈陽：沈