【正文】 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也得到了許多同學(xué)寶貴的建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。在此，我向 肖 老師表示我最誠(chéng)摯的謝意。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我從宏觀上把握了基于 Matlab 的電力系統(tǒng)仿真方法，老師讓我從簡(jiǎn)單的單機(jī) —無(wú)窮大系統(tǒng)入手，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)的仿真研究有了一個(gè)清晰的思路，和具體的了解！并且在老師細(xì)心的指導(dǎo) 下，成功得到了 MATLAB 的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的仿真結(jié)果，在切除時(shí)間與極限切除時(shí)間中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化曲線的不同。這里留下了我求學(xué)的足跡，這里 見(jiàn)證了我成長(zhǎng)的點(diǎn)滴。 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 33 頁(yè) 致 謝 時(shí)間過(guò)得真快，轉(zhuǎn)眼間，已經(jīng)在本校學(xué)習(xí)兩年多，這兩年多時(shí)間是我人生中很重要的一段時(shí)光，我不僅能夠接觸到傳道授業(yè)解惑的良師，還能認(rèn)識(shí)許在多方面比我優(yōu)秀的同學(xué)、朋友。比如說(shuō)故障測(cè)距方面，通 過(guò)對(duì)故障的檢測(cè)，運(yùn)用各種不同的方法測(cè)量出故障發(fā)生的具體位置和時(shí)間，以此加深對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用理解?？梢匀我庠黾酉嚓P(guān)模塊，并且可以定制模塊元件或代碼，交互式應(yīng)用最大限度的快速評(píng)估不同算法，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。 本次電力系統(tǒng)仿真主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）部署成本低，建模效率高，能有效地降低試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，并且最大限度的保留了仿真的完整度，通過(guò)優(yōu)化的算法，達(dá)到了很高的精度，并且為更加復(fù)雜的電力系統(tǒng)提供了研究參考。 本論文通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究領(lǐng)域故障判斷分析，以 MATLAB/Simulink為電力系統(tǒng)仿真應(yīng)用平臺(tái)，基于 MATLAB語(yǔ)言的電力系統(tǒng)工具箱，非常方便地搭建了電力系統(tǒng)各種模型，并且將這些模型保存起來(lái)，最終建立了較復(fù)雜的系統(tǒng)仿真模型。 MATLAB用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真，達(dá)到對(duì)電力系統(tǒng)在各種情形下的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行研究并選擇系統(tǒng)的最佳運(yùn)行方式等目的。未改善的系統(tǒng)，在 ，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的增大而逐漸減小，趨于穩(wěn)定值，因此系統(tǒng)是穩(wěn)定的；當(dāng) ，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的增畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 31 頁(yè) 加而增大，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 小結(jié) 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，希望能快速對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析以此來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 改變系統(tǒng)中的元件參數(shù) (改變線路的電阻 ) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 26 頁(yè) 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除 線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 27 頁(yè) 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 加入電容補(bǔ)償器后的的仿真圖 （ 1）兩相短路故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 28 頁(yè) （ 2）三相短路故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 （ 3）單相短路接地故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 29 頁(yè) 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 （ 4）兩相短路接地故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 30 頁(yè) 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 結(jié)論分析：在加入電容補(bǔ)償器后系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生了變 化，不論是 的時(shí)間內(nèi)切除故障，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的增加而增大。 短路故障的類型和發(fā)生及切除時(shí)間可由三相短路模塊 (ThreePhase Fault)進(jìn)行設(shè)置。 3） Machines里 Synchronous Machine pu Standad（ 標(biāo)么標(biāo)準(zhǔn)同步電機(jī) ） 模塊 ，Excitation System（ 勵(lì)磁系統(tǒng) ） 模塊 ， Hydraulic Turbine and Governor（ 水輪機(jī)及調(diào)節(jié)器 ） 模塊 4） powergui 模塊 （ 2） Simulink 常用工具箱： Simulink 模塊集 Commonly Used Blocks （常用模塊）下的 Constant（常量 )模塊， Bus Selector（信號(hào)總線選擇器）， Terminator(信號(hào)終結(jié)模塊 )， Scope(示波器模塊 )， Ground（接地模塊）。對(duì)原理分析的基礎(chǔ)上，利用 SIMULINK 軟件仿真能對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行更為方便的調(diào)整，可以更為直觀地得到系統(tǒng)仿真的結(jié)果，從而加深對(duì)電力系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方法的理解。采用串聯(lián)電容補(bǔ)償器是提高交流輸電線路輸送能力，控制并行線路之間 的功率分配和增加電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種方法 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 21 頁(yè) 第 4 章 Simulink 下 SimPowerSystem 模型應(yīng)用 Simulink 由于其能用最小的代價(jià)來(lái)模擬真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行，依托數(shù)百種預(yù)定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進(jìn)有效地積分算法和直觀的圖形化工具，依托強(qiáng)健的交互式仿真能力，可以方便調(diào)整模型參數(shù)設(shè)置，而電力系統(tǒng) SimPowerSystem 由于使用標(biāo)準(zhǔn)的電氣符號(hào)、各種模型模塊，高精度的仿真結(jié)果，優(yōu)化的仿真算法，大量的功能演示模型，充分發(fā)揮了 SPS 在電力系統(tǒng)仿真的靈活仿真優(yōu)勢(shì)。改變故障模塊中的短路類型，就可以仿真系統(tǒng)在發(fā)生各種短路時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定性。改變故障模塊中的短路類型，就可以仿真系統(tǒng)在發(fā)生各種短路時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定性；同樣改變系統(tǒng)中元件參數(shù) (如線路電阻、并聯(lián)電抗等 )就可以研究各種參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 的影響。 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 19 頁(yè) 圖 無(wú)輸電線的單機(jī) —無(wú)窮大系統(tǒng)原理圖 假定聯(lián)絡(luò)阻抗為純電感，則由發(fā)電機(jī)向無(wú)窮大系統(tǒng)送 出去的有功功率的 P 為： P sinmUZE ??? （ ） 式中 Z? —包括發(fā)電機(jī)阻抗在內(nèi)的發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)到無(wú)窮大系統(tǒng)母線的總阻抗； ? —功角； mE —發(fā)電機(jī)電勢(shì)； U —系統(tǒng)母線電壓。 *切除連鎖切機(jī)，在切 除發(fā)電機(jī)組后，電磁功率下降，同時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)械功 率下降，一般認(rèn)為下降的機(jī)械功率較電磁功率多，因而減速面積增大。減小原動(dòng)機(jī)輸出功率的措施有，以下兩種措施對(duì)應(yīng)的均為在切除故障的同時(shí)采取的措施。變壓器中性點(diǎn)通過(guò)小電阻接地，則零序電流在中性點(diǎn)電阻上產(chǎn)生功率損耗，這部分功率消耗了一部分發(fā)電機(jī)的電磁功率，因而減小了轉(zhuǎn)子的不平衡功率，有利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)在PII曲線較低位置切除故障時(shí)，仍可能出現(xiàn)與 PTPIII較大數(shù)值的較大的減速面積，因而仍可能在第二周波失穩(wěn)。 因?yàn)橹苿?dòng)電阻在故障瞬時(shí)投入，因而使故障后 Pδ 曲線 PII 向上向左偏移。切除一條輸電線后，線路感抗從 Xl/2→X l， Xl為健全線路的電抗，由于電抗的下降，使切除故障線路后的電磁功率下降，加速面積增大，為減少加速面積，應(yīng)通過(guò)減少健全線路的電抗來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使在它上面串聯(lián)電容器，同時(shí)切除一組，使其容抗從 Xc/2→X c。 串聯(lián)電容器的強(qiáng)行補(bǔ)償 指故障時(shí)對(duì)健全線路強(qiáng)制提高補(bǔ)償度的措施。 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 快速切除故障 采用自動(dòng)重合閘裝置 ： 對(duì)應(yīng)兩種情況： ① 若系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)故障，則可以通過(guò)自動(dòng)化重合閘恢復(fù) 到原來(lái)狀態(tài)（電磁功率最大）； ② 若為永久性故障，會(huì)使系統(tǒng)再次重合到故障上，對(duì)系統(tǒng)沖擊較大。 MATLAB 提供了常微分方程初值問(wèn)題的數(shù)值解法，對(duì)于穩(wěn)態(tài)一般用快速而準(zhǔn)確的 ode45 函數(shù)，對(duì)于暫態(tài)一般用 ode23 函數(shù)。由于 PmPIII，發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子又開(kāi)始加速，而且加速度越來(lái)越大，功率轉(zhuǎn)角 ? 無(wú)限增大，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間將失去同步，系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。k 點(diǎn)，過(guò)了 39。k 點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍大于同步轉(zhuǎn)速。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性由圖 所示。如果振蕩過(guò)程中沒(méi)有任何阻尼作用，這種振蕩將一直振蕩下去。但由于轉(zhuǎn)子機(jī)械慣 性作用，功率角 ? 將繼續(xù)減小，當(dāng)過(guò) k 點(diǎn)時(shí) PmPIII，在不平衡功率為正值的作用下，轉(zhuǎn)子開(kāi)始加速，最后達(dá)到同步轉(zhuǎn)帶 N? 時(shí)為止，功率角 ? 不再減小，此時(shí)功率角為最小值 min? 。但在 f 點(diǎn)， PmPIIIf，轉(zhuǎn)子將繼續(xù)減速，功率角 ? 開(kāi)始減小，運(yùn)行點(diǎn)仍將沿功 角特性畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 17 頁(yè) 曲線 PIII 從 f 點(diǎn)向 e、 k點(diǎn)移動(dòng)。在達(dá)到 e點(diǎn)后，機(jī)械功率 PmPIIIe（電磁功率 ），轉(zhuǎn)子開(kāi)始減速。依轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式，于是轉(zhuǎn)子 開(kāi)始加速，即 0??? ，功率角 ? 開(kāi)始增大， 0??? ，運(yùn)行點(diǎn)將沿功 角特性曲線 PII 移動(dòng)，設(shè)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，當(dāng)功率角增大至 ? c 時(shí)，此時(shí)運(yùn)行在 c 點(diǎn)，速度達(dá)到最大 max? 。那么運(yùn)行點(diǎn)由 a 點(diǎn)躍降到短路時(shí)功 角特性曲線 PII 上的 b 點(diǎn)。k? 圖 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 圖 電力系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定 在發(fā)生短路瞬間，由于不考慮定子回路