【正文】 構(gòu)造一個較穩(wěn)定地電力系統(tǒng)模型，通過對模塊的選擇 、 設(shè)計 、 連接，建立一個動態(tài)系統(tǒng)，利用圖形化環(huán)境在多種情況下對仿真進(jìn)行調(diào)試運行分析。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 13 第 四 章 基于 SIMULINK 的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 單機 — 無窮大系統(tǒng)原理 在 電力系統(tǒng)穩(wěn)定 運行 的 分析中，常采用的模型是單機對無窮大系統(tǒng) （ SIMB） ，單機 — 無窮大系統(tǒng) 被 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 最基本 、 最簡單 的的運行方式，即對現(xiàn)實進(jìn)行 模糊處理，以 此來 簡化模型，更有利于 簡化計算過程 ， 得出結(jié)論 。 圖 無輸電線的單機 — 無窮大系統(tǒng) 原理 圖 假定聯(lián)絡(luò)阻抗為純電感，則由發(fā)電機向無窮大系統(tǒng)送出去的有功功率的 P 為： P sinm UZE ?? ? （ 41） 式中 Z? 表示 無窮大系統(tǒng)母線 到 發(fā)電機電動勢 的總阻抗； ? — 功角； mE — 發(fā)電機電勢； U — 系統(tǒng)母線電壓。 假設(shè) 在發(fā)電機 的 高壓母線上發(fā)生 了 三相金屬性短路。 0Tt? 時刻切除故障，可以采用仿真來分析 發(fā)電機 的運行情況。在我國，目前還是靠 三相短路 來作為 判斷 暫態(tài)穩(wěn)定的擾動模式之 一。因此在 仿真中采用的故障形式 主要為短路故障 ，考慮 用 到 PSS(Power System Stabilizer） ，這是 屬于 Simulink 下 SimPowerSystem庫的 勵磁系統(tǒng)的一個子模塊，它的輸出 信號 是 勵磁輸入信號的一種，通過 OnOff開關(guān)控制 。專門 為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵磁控制技術(shù)。它在勵磁電壓調(diào)節(jié)器中，引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號，產(chǎn)生一個正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵磁 系統(tǒng) 中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩作用。用于 解決低頻振蕩 、 提高電力系統(tǒng)阻尼 問題，是提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。它抽取與此振蕩有關(guān)的信 號，如發(fā)電機有功功率、 頻率 或 轉(zhuǎn)速 ，加以處理，產(chǎn)生的附加信號加到勵磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機 能夠 產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加力矩。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 14 采用的模塊及其參數(shù)設(shè)置 由于 Simulink 能用 各種模塊 來模擬真實 的 動態(tài)系統(tǒng)的運行， 通過許多已經(jīng)預(yù)定義的系統(tǒng)模型、最準(zhǔn)確合適的積分算法以及形象化圖形化工具，依托強大 的交互式仿真能力，可以方便 的調(diào)整模型參數(shù)，并且由于 電力系統(tǒng) SimPowerSystem使用 的標(biāo)準(zhǔn) 電氣符號、 大量的功能演示模型 ， 各種模型模塊， 優(yōu)化的仿真算法，高精度的仿真結(jié)果，充分發(fā)揮了 其 在電力系統(tǒng)仿真 中 的靈 活 優(yōu)勢。 仿真系統(tǒng)模型步驟 (1)進(jìn)入 MATLAB 環(huán)境，用鼠標(biāo)點 Simulink 按鍵 就 可打開 相 應(yīng)的系統(tǒng)模型庫： 圖 Simulink 界面圖示 (2)對于電力方面仿真應(yīng)用模塊， Matlab 專門設(shè)置了 Powerlib 模擬庫，用金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 15 于 對復(fù)雜電氣系統(tǒng)進(jìn)行 仿真， 分析和研究， 應(yīng)用 極其方便，集成了所需仿真電力系統(tǒng) 的所有方面，啟動步驟是： 進(jìn)入 MATLAB 環(huán)境，鍵入 Powerlib 命令 。 (3)建立系統(tǒng)框圖：選擇 File/New 菜單項， 點擊 New Model， 再 根據(jù)需要點擊 所需模塊庫的圖標(biāo)， 選取相應(yīng) 的 模塊， 用鼠 標(biāo)點中其中子模塊并拖動到 右邊的模型 窗口中去， 連接 兩個模塊只需用鼠標(biāo) 點擊 起點模塊的輸出端并拖動到終點模塊的輸入端即可。 利用 MATLAB 下的 SIMULINK 軟件和 SimPowerSystems 模塊庫 進(jìn)行 電力 系統(tǒng)的 仿真是十分 直觀 和 簡單 的，用戶可以用 電路 圖 的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過 模型窗口上的菜單欄 直接啟動系統(tǒng)的仿真過程，同時將 波形通過 示波器顯示出來。 在 對原理分析的基礎(chǔ)上， 用 SIMULINK 軟件 對各個模塊以及調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可以更為清晰 地得到系統(tǒng) 的 仿真結(jié)果，從而 可以加深對電力系統(tǒng)仿真和運行 的理 解。 本次仿真選出需要用到如下模塊： ： 1) Electrical Sources 中的 ThreePhase Source（ 三相電源 ） 模塊 2) Elements 中的 Distributed Parameters Line（ 分布參數(shù)線路 ） 模塊和ThreePhase Transformer（ Two Windings）（ 三相變壓器繞組 ） 以及 ThreePhase Fault （ 三相故障整流器 ） 模塊 ， ThreePhase Breaker （ 三相斷路器 ） 模塊 ， ThreePhase Parallel RLC Load（ 三相負(fù)載 RLC 并聯(lián) ） 模塊 ， Ground（ 交流接地 ） 模塊 模塊 3) Measurements 里 Voltage Measurement（ 電壓測量 ） 模塊 ,current measurement(電流測量 )模塊 4) Machines 里 Generic Power System Stabilizer（ 通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 ）模塊 ， Excitation System（ 勵磁系統(tǒng) ） 模塊 ， Synchronous Machine pu Standad（ 標(biāo)么標(biāo)準(zhǔn)同步電機 ） 模塊 5) powergui 模塊 ： 1) Simulink 模塊集 Commonly Used Blocks （常用模塊）下的 Ground 模塊（直流）， Constant（常量 )模塊， Gain （獲得）模塊， Scope （顯示器）模塊， Demux（多路分配器）模塊， Sum（求和）模塊 2) SimPowerSystem（電力系統(tǒng)）模塊庫下的 Machines 集中 Machines Measurement Demux（電機測量復(fù)合） 模塊，需要設(shè)置相關(guān)的輸入輸出接口。 3) Signal Routing（信號路由）模塊庫下的 Manual Switch （手動開關(guān)）金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 16 模塊 至此，我們已經(jīng)把仿真結(jié)構(gòu)框圖所需的模塊都已拖入模型編輯窗口 。 圖 模塊拖動選擇后的效果圖 對各個模塊 進(jìn)行相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 并 連線 ， 電力 單機 — 無窮大 系統(tǒng)仿真模型為： 圖 單機 — 無窮大 系統(tǒng) Simulink 仿真模型 模塊參數(shù)設(shè)置 修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。 （ 1） 雙擊 Constant 模塊 ， 彈出 圖 所示 的對話框 ， 在 Constant value里設(shè)置參數(shù)即可。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 17 圖 Constant 模塊 參數(shù)設(shè)置 （ 1）雙擊 Gain 模塊，彈出 圖 所示的對話框，在 Gain 欄目里設(shè)置相關(guān)系數(shù)。 圖 Gain 模 塊參數(shù)設(shè)置 (3)雙擊 Sum 模塊 ， 彈出 圖 所示的對話框 ， 在 Icon shape 里選擇round（ 隱 式 ） ， 由于仿真需 要 ， List of signs 欄目 需要設(shè)置 為 加法模式 。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 18 圖 Sum 模塊 參數(shù)設(shè)置為 ++ （ 4） 雙擊 Machines Measurement Demux 模塊，彈出 圖 所示 的對話框 .選擇 vsq， dtheta， wm， dw 圖 Machines Measurement Demux 模塊 參數(shù)設(shè)置 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 19 （ 5） 雙擊 Generic Power System Stabilizer 模塊 ， 彈出 如 圖 所示的對話框 ， 默認(rèn)參數(shù) 。 圖 PSS 模塊參數(shù)設(shè)置 （ 6） 雙擊 Excitation System 模塊，彈出 如 圖 所示 的對話框，參數(shù)默認(rèn)。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 20 圖 Excitation System 模塊 參數(shù)設(shè)置 （ 7） 雙擊 Synchronous Machine pu Standard 模塊 ， 彈出 如 圖 所示的對話框 ， 設(shè)置 Configuration 頁面下 Rotor type 為 “Round” 模式 ， 同時Parameters 頁面下分別設(shè)置【 Pn(VA) Vn(Vrms） fn(Hz)】為 [900e6 20e3 50] ， 【 Xd ?Xd ??Xd Xq ?Xq ??Xq X1 】 （ pu） 為 [ , , , , , ] ,【 ?Tdo ??Tdo ?Tq ??Tq 】 （ s） 為 [ , , ] ， Rs （ pu）為 ，【 ??? ??H(s) F(pu)p 】為 [ 2] ， 【 dw(%) th(deg) ia，ib， ic(pu) pha， phb， phc(peg) Vf(pu)】為 [ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ] 。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 21 圖 Synchronous Machine pu Standard模塊 參數(shù)設(shè)置 （ 8） 雙擊 ThreePhase Parallel RLC Load 模塊 ， 彈出 如 圖 所示的對話框 ， 設(shè)置 configuration 為 Y 型中性點接地， 設(shè)置 Nominal frequency fn （ hz）（ 額定頻率 ） 為 50hz， Active power P（ w） 為 1， Inductive reactive Power QL（ positive var） 為 1， Capacitive reactive power Qc（ negative var） 為1。 圖 ThreePhase Parallel RLC Load 模塊 參數(shù)設(shè)置 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 22 （ 9） 雙擊 ThreePhase Transformer (Two Windings)模塊 ， 彈出 如 圖 所示的對話框 ， 設(shè)置 parameter 是 頁面下 Winding 1 connection 為 Delta (D1),同時 Winding 2 connection 為 Yg， 【 Pn(VA) ,fn(Hz)】分別為 [900e6 ,50 ]， 【 V1 PhPh(Vrms) ,R1(pu),L1(pu)】為 [20e3,1e6 ,0] ，【 V2 PhPh,R2 ,L2】為 [ 230e3 , 1e6 , ] ， Rm(pu)為 500 ， Lm(pu)為 500 ， 其它默認(rèn)。 圖 ThreePhase Transformer (Two Windings)參數(shù)設(shè)置 （ 10） 雙擊 Distributed Parameters Line 模塊 ，彈出 圖 所示的對話框， Parameters 頁面設(shè)置 Number of phases N 為 3， 50Hz，【 R1 R0 R0m】為 [ ]，【 L1 L0 L0m】為 [ ] ，【 C1 C0 C0m】為 [ ] ， Line Length(km)為 110。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 基于 SIMULINK的單機無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真 23 圖