【正文】 論文密級(jí)：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。同時(shí)，也感謝四年來，各位任職任責(zé)的老師們的諄諄教導(dǎo)！論文的順利完成，也離不開同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助，在此表示深深的感謝，同窗之間的友誼永遠(yuǎn)長存！老師多次詢問研究進(jìn)程，指點(diǎn)迷津，幫助開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)，使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法。采用強(qiáng)行勵(lì)磁、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地、快速切切除故障、自動(dòng)重合閘等提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法進(jìn)行仿真，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中易出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行調(diào)試和分析，驗(yàn)證可該方法的正確和可行性，總之，利用MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算功能和編程技術(shù)，提高仿真計(jì)算的靈活性和效率，為仿真電力系統(tǒng)，分析電力系統(tǒng)提供了一種新的手段。6 結(jié)論隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，復(fù)雜的電力控制系統(tǒng)在技術(shù)和安全對(duì)電網(wǎng)的要求越來越高，其可能遇到的多種情況正在考驗(yàn)著電力運(yùn)行的可持續(xù)性和穩(wěn)定性，期間自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步正在彌補(bǔ)這這種巨大落差，更好地對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)各種故障的檢測(cè)和分析成為了當(dāng)前熱門的研究課題，更具有非常實(shí)用的現(xiàn)實(shí)意義。如果自動(dòng)重合閘不成功，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成再一次的沖擊。自動(dòng)重合閘成功，會(huì)使減速面積增加，從而可以減少調(diào)節(jié)時(shí)間，降低超調(diào)量，更有助于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。圖526自動(dòng)重合閘仿真圖經(jīng)過運(yùn)行得到波形圖527，圖528和圖529，實(shí)線表示有自動(dòng)重合閘，虛線表示沒有重合閘。如果是永久性故障，單相重合不成功，再次切除后并不再進(jìn)行重合，至于再次切除故障一相或三相則需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況確定。在線路上裝設(shè)單相斷路器，在發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，只把發(fā)生故障的一相斷開，而未發(fā)生故障的兩相任然繼續(xù)運(yùn)行，然后在進(jìn)行單相重合，就能夠大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。顯然，快速切除故障可以減少調(diào)節(jié)時(shí)間，降低超調(diào)量，更有助于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。經(jīng)過運(yùn)行得到波形圖523，圖524和圖525，實(shí)線代表切除時(shí)間是7s。加快切除速度，又增大了可能的減速面積，從而提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。所以，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，能夠減少調(diào)節(jié)時(shí)間，降低超調(diào)量，更有助于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。經(jīng)過運(yùn)行得到,波形圖519，圖520和圖521，虛線代表變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，實(shí)線代表變壓器中性點(diǎn)未經(jīng)小電阻接地。對(duì)典型系統(tǒng)計(jì)算表明，電阻值以4%（變壓器額定容量為基準(zhǔn)）左右為宜。從物理概念上說，短路時(shí)零序電流通過接地電阻Rg時(shí)要消耗有功功率，其中的一部分可由發(fā)電機(jī)來負(fù)擔(dān)，因而使發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率增加，轉(zhuǎn)軸上的不平衡功率減小，從而減小發(fā)電機(jī)的相對(duì)加速度，提高了暫態(tài)穩(wěn)定。（2）變壓器經(jīng)小電阻接地變壓器中性點(diǎn)接地的情況，對(duì)發(fā)生接地短路時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定有著重大的影響。經(jīng)運(yùn)行，得到波形圖515，圖516和圖517，虛線代表強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)為1。改變發(fā)電機(jī)的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)可以增加發(fā)電機(jī)的電磁功率，從而使原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率和發(fā)電機(jī)的電磁功率之差減少，也即減小了加速功率，更有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。 采用的模塊及其參數(shù)設(shè)置1. Machines Measurement Demux(電機(jī)測(cè)量模塊)圖53電機(jī)測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置窗口2. Synchronous Machine pu Standard(同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊)圖54同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊參數(shù)設(shè)置窗口 System(勵(lì)磁系統(tǒng))圖55勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置窗口 Power System Stabilizer(通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)圖56通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)設(shè)置窗口5. Three Phase Parallel RLC Load(三相并聯(lián)RLC負(fù)載)圖57 三相并聯(lián)RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置串口 Transformer(Two Windings)(雙繞組三相變壓器)圖58雙繞組三相變壓器參數(shù)設(shè)置窗口 Measurement(電壓測(cè)量模塊)圖59電壓測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置窗口8. Distributed Parameters Line(分布參數(shù)線路模塊)圖510分布參數(shù)線路模塊參數(shù)設(shè)置窗口9. ThreePhase Source(三相電源)圖511三相電源參數(shù)設(shè)置窗口10. ThreePhase Fault(三相故障)圖512三相故障參數(shù)設(shè)置窗口11. POWERGUI 圖513POWERGUI參數(shù)設(shè)置窗口 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真為了便于觀察不同條件下的電力系統(tǒng)的波形，可以將仿真圖擴(kuò)展為如下圖514單機(jī)無窮大仿真圖擴(kuò)展圖（1）改變發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)改善發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，是提高穩(wěn)定性的重要措施。5 基于SIMULINK的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 單機(jī)無窮大系統(tǒng)的建模單機(jī)無窮大系統(tǒng)原理圖如圖51. G T S 圖51單機(jī)無窮大系統(tǒng)原理圖 根據(jù)圖51建立的單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真原理圖如圖52.圖52單機(jī)無窮大仿真原理圖圖中使用到的基本模塊有：示波器scope，邏輯加，增益gain，電機(jī)測(cè)量模塊Machines Measurement Demux，同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊Synchronous Machine pu Standard，勵(lì)磁系統(tǒng)Excitation System，通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器Generic Power System Stabilizer，三相并聯(lián)RLC負(fù)載Three Phase Parallel RLC Load，雙繞組三相變壓器ThreePhase Transformer(Two Windings)，電壓測(cè)量模塊Voltage Measurement，分布參數(shù)線路模塊Distributed Parameters Line，三相電源ThreePhase Source，三相故障ThreePhase Fault，POWERGUI運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在110KV及以上的大接地電流系統(tǒng)的高壓架空線路上，短路故障中70%以上短路故障都是接地短路，尤其在220500KV的架空線路上，由于線間距離大，其中單相接地短路故障的幾率高達(dá)90%以上，所以仿真時(shí)的故障采取的是單相接地短路。)然后按下回車，則在scope窗口會(huì)出現(xiàn)菜單欄。,39。) set(gcf,39。,39。（2） 波形圖的保存運(yùn)行之后，打開scope，得到圖形，在matlab指令窗口輸入： set(0,39。只需通過點(diǎn)擊和拖放PSB庫內(nèi)的模型即可建立用戶所需要的電力系統(tǒng)仿真原理圖，并利用模型元件的對(duì)話框來設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使用Simulink提供的示波器模型，可現(xiàn)實(shí)仿真結(jié)果及其波形。PSB（Power System Blocket）是一個(gè)圖編輯器，在Simulink環(huán)境下能建立系統(tǒng)原理并進(jìn)行仿真計(jì)算。SimPowerSystems庫提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前自動(dòng)將仿真系統(tǒng)圖變化為狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后在SIMULINK下進(jìn)行仿真分析。這種交互式的特征可幫助用戶快速評(píng)估不同的算法，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)可以按照自頂向下或自底向上的方式搭建。（5）分層次地表達(dá)復(fù)雜系統(tǒng)。SIMULINK優(yōu)秀的積分算法給非線性系統(tǒng)仿真帶來了極高的精度。SIMULINK模塊庫是可定制的，用戶也可以修改已有模塊的圖標(biāo)，允許用戶把自己編寫的C、FORTRAN、Ada代碼直接植入SIMULINK模型中。只需在SIMULINK元件庫中選出合適的模塊并拖放到SIMULINK建模窗口，鼠標(biāo)點(diǎn)擊連接就可以了。（2）以直觀的方式建模。SIMULINK具有如下特點(diǎn)：（1） 建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型并進(jìn)行仿真。SIMULINK準(zhǔn)備有數(shù)百種預(yù)定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進(jìn)有效的積分算法和直觀的圖示化工具。也就是說，可以直接利用鼠標(biāo)在模型窗口中劃出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后再利用該軟件提供的功能來對(duì)控制系統(tǒng)直接進(jìn)行模擬，很明顯，這可以將一個(gè)原本很復(fù)雜的系統(tǒng)變得相當(dāng)容易輸入。Simulink 是在MATLAB 環(huán)境下用于動(dòng)態(tài)建模和仿真應(yīng)用最廣泛的軟件包之一，意思是仿真鏈接。在國際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。此后，MATLAB軟件的功能不斷得到豐富和發(fā)展。 MATLAB簡介MATLAB 一詞是Matrix Laboratory （矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫。Protel軟件功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的功能是電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。早期的Protel主要作為印刷版自動(dòng)布線工具使用，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)（包含印刷電路板自動(dòng)布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計(jì)，圖標(biāo)生成，支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等)。（4） Protel是PROTEL公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計(jì)者的首選軟件。它的界面直觀，易學(xué)易用。相對(duì)其它EDA軟件，它是較小巧的軟件。無論對(duì)哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，都可以得到精準(zhǔn)的仿真結(jié)果，并可以自行建立元器件和元器件庫?？梢哉f在同類產(chǎn)品中，它是功能最為強(qiáng)大的模擬和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件，在國內(nèi)普遍使用。（2） SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美國加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，是20世紀(jì)80年代世界上應(yīng)用最廣的電路設(shè)計(jì)軟件，1998年被定為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。MATLAB產(chǎn)品族被廣泛地應(yīng)用于信號(hào)與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通訊系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。它具有數(shù)據(jù)采集、報(bào)告生成和MATLAB語言編程產(chǎn)生獨(dú)立C/C++代碼等功能。目前，國際上有多種電力系統(tǒng)分析軟件包，在各國電力系統(tǒng)的實(shí)踐和研究中發(fā)揮了很大的作用。此外，還可用于教學(xué)和培訓(xùn)。從電壓圖、轉(zhuǎn)速圖和功角圖著手分析是否能夠提高暫態(tài)穩(wěn)定。由圖1可得MATLAB單機(jī)無窮大仿真模型可能用到的模塊：PSB電力系統(tǒng)工具箱： 1）Electrical Sources中的ThreePhase Source（三相電源）模塊 2）Elements 中的ThreePhase Parallel RLC Load（三相負(fù)載RLC并聯(lián)）模塊用來仿真輸電線路，和Ground（交流接地）模塊 ，ThreePhase Fault （三相故障整流器）模塊用來仿真短路故障，ThreePhase Transformer（Two Windings）（三相變壓器繞組）模塊用來仿真變壓器，3） Machines里Synchronous Machine pu Standard（標(biāo)么標(biāo)準(zhǔn)同步電機(jī)）模塊用來仿真同步發(fā)電機(jī)（2）設(shè)置仿真參數(shù)（3）進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真增加提高暫態(tài)穩(wěn)定的模型，分別進(jìn)行快速切除故障，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，改變強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，記錄結(jié)果。單機(jī)—無窮大系統(tǒng)認(rèn)為功率無窮大，頻率恒定，電壓恒定，是工程上最常用的手段，也是電力系統(tǒng)模擬仿真最簡單、最基本的的運(yùn)行方式，即對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行近似處理，以簡化模型，更有利于得出結(jié)論，簡化計(jì)算過程。以上三種方法，都是利用當(dāng)發(fā)生故障電磁功率減小時(shí)，通過減少原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率減少作用在轉(zhuǎn)子上的剩余功率，提高其暫態(tài)穩(wěn)定性。2） 聯(lián)鎖切機(jī)，即在切除故障的同時(shí)，聯(lián)鎖切除送端發(fā)電廠中的一臺(tái)或兩臺(tái)發(fā)電機(jī)。增加了發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率，減小了轉(zhuǎn)子的不平衡功率，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。5）強(qiáng)行勵(lì)磁一般的發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)都具有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置。因此，要通過認(rèn)真計(jì)算后，確定出合適的制動(dòng)電阻數(shù)值。欠制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻太大，會(huì)使制動(dòng)作用不足，系統(tǒng)照樣失步；過制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻太小，發(fā)電機(jī)雖在第一次振蕩中沒有失步，但在故障切除和切除制動(dòng)電阻之后的第二次振蕩中失步了。 圖35電氣制動(dòng)功角特性圖制動(dòng)電阻的大小及其投切時(shí)間對(duì)電氣制動(dòng)提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性作用的發(fā)揮非常重要。那么，從圖35中易得，無電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積是；有電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積仍然是。 圖33電氣制動(dòng)接線圖 R G R 圖34制動(dòng)電阻接入方式圖35用等面積定則來說明電氣制動(dòng)的作用。投入的電阻稱之為制動(dòng)電阻。對(duì)典型系統(tǒng)計(jì)算表明，電阻值以4%（以變壓器額定容量為基準(zhǔn)）左右為宜。