【正文】 在此，我向在整個設計過程中給予我大量幫助的導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，若設置為變步長模式，仿真時間將會是幾個小時，而設置為固定步長，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)對模塊進行如下設置，見圖 43： 圖 43 變壓器參數(shù)設置 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)學的許多分支中，而且在自然科學和各種工程技術中都 有著廣泛的應用，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)大學學士論文 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 由電機學原理 可知，電力系統(tǒng)的頻率與同步發(fā)電機的轉速有一個固定的關系。當頻率下降到 4546Hz時，各發(fā)電機及勵磁機的轉速均顯著下降，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備的準確性和性能 ， 頻率過低時有些設備甚至無法工作。同時，利用 Matlab 強大的計算功能和編程技術 ，可以提高仿真技術的靈活性和效率，為仿真電力系統(tǒng)提供了一個新的手段 ， 并為今后的學習和研究打下了堅實的基礎。這就要求在實際學習中引進仿真，利用這種新的方法，就可以不必經(jīng)過復雜的計算過程，給研究人員一個直觀的模型及其計算結果了。 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。 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，為今后的學習和研究打下堅實基礎。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（設計）工作進度安排 階段 論文（設計）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 查閱相關文獻，起草大綱 — 4 撰寫論文初稿 — 5 論文修改，預答辯 — 6 論文完成 備注： 四 .應收集的資料及主要參考文獻（指導教師指定） 電力系統(tǒng)分析文獻 Matlab 在電力系統(tǒng)仿真中應用的文獻 說明：此任務由指導教師填寫一式兩份，一份發(fā)給學生，一份發(fā)給指導教師留存。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)的結構往往很復雜，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，每種情況下結果都是一 個各部分都在無限重復的周期關系。而傅立葉變換就是把信號從時域轉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)大學學士論文 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)大學學士論文 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)應特別注意參數(shù)的設置。 沈陽農(nóng)業(yè)大學學士論文 23 參 考 文 獻 [1]姜建國，信號與系統(tǒng)分析基礎，清華大學出版社， 1994. [2]楊如民、余成波 、周登義，數(shù)字信號處理及 MATLAB 實現(xiàn)，清華大學出版社， 20xx. [3]吳天明，趙新力，劉建存 .MATLAB 電力系統(tǒng)設計與分析 [M].第二版 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx:25. [4]楊箏 , Auto CAD20xx 電氣工程設計 基礎和典型實例 [M].天津：天津大學出版社，20xx. [5]張宜華 .精通 MATLAB[M].北京 :清華大學出版社， 20xx： 1016. [6]樸在林，孫國凱 .電力工程設計任務書 [M].沈陽：沈