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1、第37卷第11期人 民 長 江Vol.37,No.112006年11月YangtzeRiverNov.,2006文章編號:1001-4179(2006)11-0041-02MATLAB在電力系統(tǒng)仿真中的運(yùn)用曾江華 陳曉明 金 偉 江萬里 李遠(yuǎn)青(長江水利委員會設(shè)計(jì)院,湖北武漢430010)摘要:MATLAB是將計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合在一起的功能強(qiáng)大的平臺,其在科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真中運(yùn)用很廣泛。電力系統(tǒng)仿真是將電力系統(tǒng)的模型化、數(shù)學(xué)化來模擬實(shí)際的電力系統(tǒng)的運(yùn)行,由于電力系統(tǒng)是個復(fù)雜的系統(tǒng),運(yùn)行方式也十分復(fù)雜,因此采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行仿真計(jì)算工作量大,也不直觀。
2、MATLAB的出現(xiàn)給電力系統(tǒng)仿真帶來了新的方法和手段。通過MATLAB的POWERSYSTEMBLOCK對避雷器在有電抗器補(bǔ)償?shù)碾娏ο到y(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行仿真,從而說明其在電力系統(tǒng)仿真中的運(yùn)用。關(guān) 鍵 詞:MATLAB;電力系統(tǒng);仿真;運(yùn)用中圖分類號:TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1 概述2 電力系統(tǒng)元件庫MATLAB是由美國Mathworks公司開發(fā)的大型軟件,它是以電力系統(tǒng)元件庫包括了電路、電力電子、電機(jī)和電力系統(tǒng)等矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ),把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合在一個交互的常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。其包含以下庫元件:工作環(huán)境中,在此環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算、算法研究、建模和(
3、1)電源元件。包括了交流電壓源和電流源、直流電壓源、仿真、應(yīng)用程序開發(fā)等。在MATLAB中包括了兩大部分,數(shù)學(xué)計(jì)可控電源及三相電源等產(chǎn)生電信號的元件。算和工程仿真,其中在工程仿真方面,MATLAB提供的軟件支持(2)線路元件。包括各種線性網(wǎng)絡(luò)電路元件和非線性網(wǎng)絡(luò)涉及到各個工程領(lǐng)域,并且在不斷完善。MATLAB所具有的程電路元件。序設(shè)計(jì)靈活,直觀,圖形功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)使其已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)(3)電力電子元件。包括如二級管、晶閘管等各種電力電科,多平臺的強(qiáng)大的大型軟件。MATLAB提供的Simulink工具箱子元件。是一個在MATLAB環(huán)境下用于對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分(
4、4)電機(jī)元件。包括各種電機(jī)模型元件。析的軟件包,它提供了用方框圖進(jìn)行建模的接口,與傳統(tǒng)的仿真(5)連接器元件。包含有在各種不同情況下用于相互連接建模相比,更加直觀、靈活。Simulink的作用是在程序塊間的互的元件。聯(lián)基礎(chǔ)上建立起一個系統(tǒng)。每個程序塊由輸入向量,輸出向量(6)電路測量元件。包括電壓表、電流表、阻抗表和萬用表以及表示狀態(tài)變量的向量等3個要素組成。在計(jì)算前,需要初等測量元件。始化并賦初值,程序塊按照需要更新的次序分類,然后用ODE(7)附加元件。包括三相電路、功率表,直流電機(jī)等元件。計(jì)算程序通過數(shù)值積分來模擬系統(tǒng)。MATLAN含有大量的ODE(8)電力圖形
5、用戶接口。用于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析。計(jì)算程序,有固定步長的,有可變步長的,為求解復(fù)雜的系統(tǒng)提(9)電力系統(tǒng)元件庫模型。包含了電力系統(tǒng)各種非線性模供了方便。塊的仿真模型。MATLAB在電力系統(tǒng)建模和仿真的應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿3 系統(tǒng)仿真真模塊(PowerSystemBlockset)來完成,PowerSystemBlock是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發(fā)的。PSB是在Simulink環(huán)境下下面就用MATLBA來對避雷器在有電抗器補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)中的使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續(xù)應(yīng)用進(jìn)行仿真,PSB中的氧化鋅避雷器的模型實(shí)際上是過電壓系統(tǒng)進(jìn)行精確的仿
6、真,并精確地檢測出斷點(diǎn)和開關(guān)發(fā)生時刻,保護(hù)的非線性電阻器,其閥片的非線性伏安特性是用UPUref=1PαPSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中一般部件和設(shè)備的Simulink程(ki(IPIref))i表示,其中Uref,Iref代表參考電壓和電流,ki與αi序塊,通過PSB可以迅速建立模型,并立即仿真。PSB程序塊程為各個區(qū)域的系數(shù)(i=1為小電流區(qū)域,i=2為非線性區(qū),iα序庫中的測量程序和控制源起到電信號與Simulink程序之間連=3為飽和區(qū)),避雷器的伏安特性則表示為U=cI,c為閥片接作用。電阻的材料系數(shù),α為閥片的非線性系數(shù)。參考電壓是當(dāng)避雷收稿日期:2006-
7、08-25作者簡介:曾江華,女,長江水利委員會設(shè)計(jì)院機(jī)電處,工程師,碩士。42 人 民 長 江2006年器通過參考電流時避雷器上的電壓,當(dāng)避雷器上電壓大于參考器動作,限制了電容器上的過電壓(見圖3)。同時在電抗器上電壓時,電流將隨電壓的升高而迅速增大。的電壓降低為0。當(dāng)斷路器1跳閘,故障切除后,電流為0,此時被仿真的系統(tǒng)為以735kV系統(tǒng)通過200km輸電線路向負(fù)在并聯(lián)電抗器上會產(chǎn)生過電壓,當(dāng)期峰值超過1081kV時,保護(hù)荷供電,在線路的中點(diǎn)設(shè)有串連電容補(bǔ)償,在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)有電抗電抗器的避雷器動作,因此會產(chǎn)生脈沖電流(見圖4)。器補(bǔ)償,串聯(lián)的電容器
