电力系统动态模拟综合实验
电力系统动态模拟综合实验
《电力系统动态模拟综合实验》实验报告实验名称发电机及系统短路故障影响实验姓名XXX 学号XXX日期XXX 地点XXX成绩教师电气工程学院东南大学1.实验目的：（1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。
（2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。
（3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。
2.实验内容：在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。
3.实验原理（实验的理论基础）：根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量图1.发电机短路电流波形图i w(∞)为强制分量，不衰减∆i w为按此时励磁绕组的时间常数T d’衰减的分量∆i w2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d’’衰减的分量iα和i2w为按定子绕组的时间常数T a衰减的分量根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。
包络线中分线即直流分量。
将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。
根据发电机参数，T d’和T d’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值i w(∞)。
在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组：11'''22'''21()22()d d d d T T T T w w w T T T T w w w i e i e i i e i e i --∞--∞⎧+=I -⎪⎪⎨⎪+=I -⎪⎩由此可以求出∆i w ，∆i w2。
电力系统仿真实验指导书
电力系统仿真实验指导书本指导书以电力系统仿真实验为主题，介绍了电力系统仿真实验的基本原理、实验步骤以及实验注意事项。
通过本实验的学习，能够加深对电力系统仿真的理解，掌握基本的仿真技术和方法，为后续电力系统相关实验的学习打下基础。
本实验采用仿真软件实现，所需软件主要为MATLAB和SIMULINK。
学生需要提前熟悉MATLAB和SIMULINK的基本操作和常用函数，具备一定的电力系统基础知识。
一、实验原理电力系统仿真实验是通过电力系统的模型来模拟和控制真实电力系统的运行，以实现对电力系统的研究和分析。
通过仿真实验，可以1观察和分析电力系统在不同工况下的运行特性，验证电力系统的稳定性和可靠性，优化电力系统的运行参数等。
电力系统仿真实验的基本原理是将真实电力系统抽象成数学模型，并通过计算机软件来模拟和控制这个数学模型。
模型的输入是电力系统的初始条件和外部扰动，输出是电力系统的动态响应和稳态结果。
通过对模型输入的控制和模型输出的观测，可以实现对电力系统的研究和分析。
二、实验步骤1. 确定仿真实验的目标和内容。
根据实验要求和实验目标，确定仿真实验的内容和范围。
2. 建立电力系统的数学模型。
根据实验要求和实验目标，将电力系统抽象成数学模型，并确定模型的输入和输出。
23. 编写仿真程序。
使用MATLAB和SIMULINK等软件，编写仿真程序，实现对电力系统模型的仿真和控制。
编写的程序应包括模型的输入和输出控制，仿真参数的设置，仿真结果的观测和分析等。
4. 运行仿真程序。
加载仿真程序，设置仿真参数，运行仿真程序，观察仿真结果。
5. 分析仿真结果。
根据仿真结果，分析电力系统的运行特性，验证仿真模型的准确性和有效性。
6. 优化仿真模型和参数。
根据实验结果，对仿真模型和参数进行优化，提高仿真模型的准确性和有效性。
三、实验注意事项31. 熟悉仿真软件的基本操作。
在进行电力系统仿真实验前，需要提前熟悉使用MATLAB和SIMULINK等仿真软件的基本操作和常用函数。
电气工程中的电力系统动态建模与仿真
电气工程中的电力系统动态建模与仿真在当今社会，电力作为支撑现代文明的基石，其稳定、高效的供应对于经济发展和人们的日常生活至关重要。
电气工程中的电力系统动态建模与仿真技术，作为保障电力系统安全、稳定、经济运行的重要手段，正发挥着日益关键的作用。
电力系统是一个极其复杂且庞大的系统，它由发电、输电、变电、配电和用电等多个环节组成。
为了深入理解电力系统的运行特性，预测其在不同工况下的动态行为，以及优化系统的设计和运行策略，我们需要借助电力系统动态建模与仿真技术。
电力系统动态建模，简单来说，就是将电力系统中的各种元件和设备，如发电机、变压器、输电线路等，用数学模型来描述其电气特性和动态行为。
这些数学模型通常基于物理定律和工程经验，通过一系列的方程和参数来表达。
例如，发电机的模型通常包括其电磁特性、机械运动特性以及控制系统的特性等。
而输电线路的模型则需要考虑电阻、电感、电容等参数，以及线路的分布特性。
在建立数学模型时，需要对实际的电力系统进行合理的简化和假设。
这是因为电力系统的复杂性使得完全精确的模型难以建立和求解。
通过适当的简化，可以在保证一定精度的前提下，大大降低模型的复杂度，提高计算效率。
然而，简化也需要谨慎进行，过度的简化可能导致模型无法准确反映电力系统的实际行为，从而影响分析和决策的准确性。
有了数学模型，接下来就是进行仿真。
电力系统仿真就是利用计算机技术，按照一定的算法和步骤，对建立的数学模型进行求解，以得到电力系统在不同条件下的运行状态和动态响应。
通过仿真，我们可以模拟电力系统在正常运行、故障发生、设备投切等各种情况下的电压、电流、功率等参数的变化，从而评估系统的稳定性、可靠性和经济性。
在电力系统仿真中，常用的算法包括时域仿真算法和频域仿真算法。
时域仿真算法直接求解电力系统的微分方程和代数方程，能够较为准确地反映系统的暂态过程，但计算量较大，适用于小规模系统和短时间的仿真。
频域仿真算法则通过将电力系统的方程转换到频域进行求解，计算效率较高，适用于大规模系统的稳态分析和小信号稳定性分析。
电力系统综合实验
电力系统综合实验电力系统动态模拟实验室编华北电力大学二○○五年六月电力系统综合实验电力系统动态模拟实验室前言电力系统综合实验是根据1982年电力系统及自动化专业武汉会议确定的教学大纲编写的。
其目的是在学生基本学完专业课的基础上，对某些问题进行综合的实验探讨，以提高学生实验研究、分析处理数据和提出科学报告的能力。
通过实验，使学生对电力系统的结构、系统中各元件的性能、电力系统正常运行、故障运行、失步特征等建立比较完整的概念。
通过实验，使学生在实验方案设计、仪器仪表的选择与使用、实验电路的接线与调试、数据处理与误差分析、曲线与向量图的绘制等方面得到训练。
实验内容包括：电力系统静态稳定、电力系统暂态稳定、同步发电机静态运行安全极限测定、用不同方法测定同步发电机参数等。
为了使学生掌握动态模拟方法，以便利用动模实验室进行实验，首先简略介绍了模拟理论及动模的作用、电力系统中各元件的模拟、模拟计算举例等，最后对实验室的某些专用仪器进行了介绍。
所列实验内容可根据专业设置选做其中部分项目。
目录前言电力系统动态模拟介绍 (1)实验一电力系统静态稳定 (16)实验二电力系统暂态稳定 (19)实验三同步发电机静态安全运行极限的测定 (22)实验四三相突然短路法测定同步发电机参数 (26)实验五电压恢复法测定同步发电机参数 (30)实验六静测法测定同步发电机次暂态电抗X”d和X”q (33)实验七同步发电机空载特性、短路特性及参数测定 (36)实验八同步发电机纯电感性负载特性实验 (39)附一DF1024波形记录仪使用介绍 (41)附二微机式保护/故障模拟控制装置使用说明 (47)实验一 电力系统静态稳定一．实验目的1. 观察单机对无穷大系统静态稳定破坏的物理过程，增加对静态稳定的感性认识。
2. 通过实验加深对电力系统静态稳定性问题基本理论的理解。
3. 通过实验研究影响电力系统静态稳定性的因素和提高静态稳定性的措施。
二．实验接线与原理电力系统静态稳定实验接线如图1-1 所示。
电力系统动态模拟仿真综合性实验教学研究
很 难 形 成 系统 性 。 导致 学生 对 动 模 实 验 的 重 视程 度 不 够 ， 实 验 过 程 中 只 是 机 械 地 听 从 教 师 的 指 示 进 行 操 作 ，对 实 验 的 内 容 比较 模 糊 ，动 模 实 验 本 应 具有 的直 观 性 等优 点 未 能充 分 体现 。 继 电 保 护 、 自动 装 黄 等 电 力 专业 课 程 都 有 相 应 的 实验 课 程 ，但 这些 实验 丰要 针 对 该 课 程 的 内容 ， 知
该课程 的 实验课 “ 电力系 统动 模实验 ”在 加 强学 生的 直 观 理解 、培 养动 手 能 力方 面起 着重 要的作 用 。
一
识 面 较 窄 ，初 学 者 易于 将 其 局 限 于 某 一课 程 ，较 难 以
将知识点融合 ，形成 系统的 电力知识。而动模实验既
包含了发电 （ 原动 机 和 励 磁 调 节 等 ）、输 电等 一 次 系 统 内容 ， 又包 含 了保 护 、并 网控 制 等 二次 系 统 知 识 ， 是 最 易 实现 电 力诸 多知 识 点 融 合 的 实验 课 程 。而 且 ， 当 前 课程 的交 叉 性 越 来 越 强 ，实验 课程 也 需 相 应 地 进 行 整 合 ， 而综 合 性 实 验 是 最 有 前途 的路 径 之 一 ，这 有 利 于 克 服传 统 实验 只 停 留在 分 散 的验 证 某 个 概 念 、理 论 、 方 法 的较 低 水 平 上 。通 过 综 合 性 实验 ，改 变 学 生 从 原 来 的验 证 性 实验 到 综 合 性 实验 的 思路 和 方 法 ，引 导 学生 把 实验 的重 点放 在 展 示知 识 的 内在 联 系上 。
电力系统综合实验
电力系统综合实验（动态模拟实验）一．概述电力系统的研究方法可以概括为理论研究和科学实验研究两种途径。
理论分析是非常重要的，它阐明电力系统的基本原理并探索新的理论和方法。
但是，由于电力系统的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的结论。
电力系统的实验研究可在实际的电力系统（一般称原型）上进行，也可在模拟的电力系统（一般称模型）上进行。
在原型上进行实验研究，往往受电力系统的安全、经济运行的限制。
如短路实验等一般不能在原型系统进行；对于发展规划中的一些问题，有时更难以在现有的电力系统上进行。
在模拟系统上进行实验研究，显然没有这些限制，因此模拟实验在电力系统研究工作中占有重要地位。
电力系统模拟方法有数学模拟和动态模拟两种方法。
数学模拟是建立在数学方程式的基础上的一种模拟研究方法。
首先建立原型的数学模型，然后通过求解方程从而得出结论。
随着计算机的快速发展，利用计算机仿真研究电力系统的数学模拟方法有着广阔的前景。
只要能建立相应的数学模型，就可以方便的利用数字计算机进行研究。
这种方法投资小，方案、参数调整方便，且速度快。
但建立数学模型受到诸多因素的影响，其准确与否受到主观限制。
比如某些简化是否合理，某些因素忽略是否正确等，直接影响到建模的正确性和得出的结论。
电力系统动态模拟是电力系统的物理模拟。
是根据相似理论，用和原型系统具有相同物理性质的相似元件建立起来的。
电力系统动态模拟是建立与原型相似的物理模型，通过模拟实验得出结论的方法。
电力系统动态模拟主要由模拟发电机、模拟励磁系统、模拟变压器、模拟输电线路、模拟负荷和有关调节、控制、测量、保护等模拟装置组成。
动态模拟实验物理概念清晰，直观，且能真实反映实际系统的特征。
但建立动态模型投资大，且实验方案、参数调整复杂。
由于数学模拟和动态模拟各具优缺点，互相补充验证，也是目前研究电力系统的重要方法。
二．模拟理论及动态模拟的作用1. 模拟理论根据相似理论，模型和原型的物理现象相似，意味着在模型和原型中，用以描述现象过程的相应参数和变量在整个研究过程中，保持一个不变的、无量纲的比例系数。
电力系统实验
电章电力系统动态模拟一、电力系统的研究工具电力系统动态模拟也称电力系统物理模拟，是进行电力系统分析和研究的重要方法之一。
电力系统研究方法和其他领域一样，主要采用理论分析和试验研究。
由于电力系统具有多变的参数及其复杂的过渡过程，在进行理论分析的同时必须进行试验研究，二者缺一不可。
电力系统动态模拟实验室就是专门进行电力系统试验研究的重要场所。
电力系统研究工具可以分为两类：数学模拟方法和物理模拟方法。
1．数学模拟方法利用数学模型进行研究称为数学模拟，数学模型是建立在数学方程式的基础上，即当各种物理现象在一定的假设条件下用一组数学方程式来描述原型系统的运动或过程。
它用数学的方法对真实系统的物理特征在计算机上实现实时动态模拟。
2．物理模拟方法利用物理模型进行研究称为物理模拟。
而物理模型则是根据相似原理建立的一种忠实于原系统的物理本质、各项参数按一定比例缩小的模型，在模型上反映的过程和实际系统中的过程相似。
并且模型上的过程和原型的过程具有相同的物理实质，所以电力系统动态模拟也就是电力系统在实验室内的复制品。
二、相似原理1．模拟的基本概念模拟也称仿真，是一种专门用来进行试验研究的方法。
它不是直接对某一实际系统或实际过程进行研究，而是利用模拟理论建立一个对被研究对象进行研究的物理模型，求得模型结果，由此而得到原型系统的结论。
2．模拟的基本原理模拟理论也称相似理论，它指出相似现象间的关系，提出了要使模型与原型系统中的物理现象相似的充分和必要条件。
相似理论在电力系统动态模拟方面的应用：⑴由若干系统组成的复合系统，如果单个系统相似，那么整个系统就是相似。
⑵适用于线性系统中的相似条件，只要其非线性参数的相对特性是重合的，则可推广应用到非线性系统中。
⑶几何上不相似的系统的物理过程，也可以相似。
⑷在电力系统中两个系统相似，那么这两个系统相应元件的标么值参数是相等的。
三、电力系统动态模拟电力系统动态模拟使电力系统物理模拟。
它是根据相似理论建立起来的具有与原型相同物理性质的物理模型。
电力系统分析仿真实验报告模板
电力系统分析仿真实验报告模板一、实验目的本次电力系统分析仿真实验的主要目的是通过对电力系统的建模和仿真，深入理解电力系统的运行特性和规律，掌握电力系统分析的基本方法和工具，提高对电力系统故障和异常情况的分析和处理能力。
二、实验原理电力系统分析是研究电力系统稳态和暂态运行特性的学科，主要包括电力系统潮流计算、短路计算、稳定性分析等内容。
本次实验基于电力系统仿真软件，通过建立电力系统模型，输入系统参数和运行条件，进行仿真计算和分析。
电力系统潮流计算是根据给定的网络结构、参数和负荷分布，计算电力系统中各节点的电压、功率等电气量的分布情况。
短路计算则是分析电力系统在短路故障情况下的电流、电压等参数，评估系统的短路容量和设备的短路耐受能力。
电力系统稳定性分析研究系统在受到扰动后能否保持稳定运行，包括功角稳定、电压稳定等方面。
三、实验设备及软件1、计算机2、电力系统仿真软件（如 PSCAD、MATLAB/Simulink 等）四、实验步骤1、建立电力系统模型确定系统的拓扑结构，包括发电机、变压器、输电线路、负荷等元件的连接方式。
输入各元件的参数，如发电机的额定容量、电压、电抗，变压器的变比、电抗，输电线路的电阻、电抗、电容等。
2、设置运行条件确定系统的基准容量和基准电压。
设定发电机的出力、负荷的大小和功率因数。
3、进行潮流计算在仿真软件中运行潮流计算模块，得到各节点的电压幅值和相角、线路的功率潮流等结果。
4、进行短路计算设置短路故障点和故障类型（如三相短路、单相短路等）。
运行短路计算模块，获取短路电流、短路电压等参数。
5、进行稳定性分析模拟系统受到的扰动，如线路故障切除、发电机出力变化等。
观察系统的动态响应，分析系统的稳定性。
6、结果分析与评估对潮流计算、短路计算和稳定性分析的结果进行分析和比较。
评估系统的运行性能和安全裕度，提出改进和优化建议。
五、实验结果1、潮流计算结果各节点电压幅值和相角的分布情况。
各线路功率潮流的大小和方向。
电气工程及其自动化专业实验教学大纲
电气工程及其自动化专业实验教学大纲课程名称：电力系统综合实践英文名称：Synthetic Practice for Electric Power System课程性质：专业实践课程代码：本大纲主笔人：电气信息学院电气工程系（李远弘、滕欢、陈浩、刘天琪）面向专业：电气工程及其自动化实验指导书名称：出版单位：出版日期：主编：实验讲义名称：编写单位：编写日期：主编：一、课程学时学分实验总学时：24 实验总学分：1二、课程简介涵盖了《发电厂电气部分》、《电力系统继电保护原理》、《电力系统分析》、《微机控制》及《电力系统调度自动化》等专业课程的综合实践。
电力系统综合实践由电力系统动态模拟实验、电力系统继电保护实验和电力系统调度自动化实验三大部分组成。
三、实验的地位、作用和目的通过“电力系统动态模拟实验”使同学对厂站二次回路的调试、同期、系统静态稳定、系统暂态稳定、继电保护、发电机微机控制及实验实验等方面，作为相关课程学习与实习补充，可以巩固相关的理论知识，同时获得实感。
通过本实验，使学生能够对调度自动化系统的功能、硬软件结构、系统环境有一个感性认识，掌握人机通信技术，以及调度信息流程和组织，学生能自行操作，实现遥测、遥信、遥控、和当地监控、能量管理等功能，从而对所学的《调度自动化及能量管理系统》、《电力系统远动原理》、《数据库技术》、《计算机网络与通信》等课程在电力系统自动化方面的应用有一个感性的、总体的了解。
电力系统继电保护原理的实验是电力专业学生必修的专业实验课。
学生通过实验可以进一步加深对继电保护原理课程的理解，掌握一般常规继电器、整组保护、微机保护的调试方法，掌握常用测试仪器仪表及微机保护综合测试仪的使用方法。
四、实验方式及基本要求动模实验：同学根据原理图，对实验室的接线进行检查或先由实验室工作人员进行表演操作，然后再由同学按要求自行操作。
继电保护实验：分组实验。
要求学生掌握各种常规继电器的调试方法，掌握常用测试仪器仪表的使用方法。
探究电力系统动态模拟实验室开关跳合闸时间控制器
电子 科 技 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｍａ ｇ ａ ｚ ｉ ｎ ｅ ２ ０ １ ３年 ８月 下
探究电力系统动态模拟实验室开关跳合闸时问控制器
张 亮
（ 黑龙江省绥化 学院电气工程学院 ，黑龙 江绥化 １ ５ ２ ０ ６ １ ）
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四、开关跳合闸时间控制器 （ 一 ）设计 的具体框架 。依据上述 的控制器设计 目标 以 及 电力系统动态模拟 实验室 已经具备 的一些条件 ，具体就是 说 已经具有 的模拟 开关操作 回路 ，在 电力系统动态模拟 实验 室 当中配各三 台计算机 ，每一 台计算机和 一个系统相对应 ， 根 据这三 台计算机 的串 口，对控制器 后台程序进行控制 ，经 由串 口对开关跳合 闸时间控制器 的前置器 发送 操作 时间顺序 以及指令 ，在开关跳合闸时间控 制器的前置器收到信息之后 ， 进 行时间序列 的设 置，在等到 中断到达 （ 故障的开关行 为动 作 致使 中断 ）以后 ，然而 再落实泄漏 的模拟 开关跳合操作行 为 。另一方面，还需要特别注 意的是控制器 的前 台程序使 用Ｕ Ｄ Ｐ协 议，能够传输 以及 受到指令 ，通过 这种方式 ，就 能 够 完成别 的计算机对实验室模拟开关的控制 。 （ 二） 硬件部分的落 实。 在控制器当中其前置器必须要使用 些元器件才能够实现， 按照输出节点一共二十九个的设计标准
通 过反向器以及光隔离放大器来对继电器进行驱动动作。 一 五、结束语 综上述说 ，开关跳合闸 时间控 制器对于 电力系 统动态模 拟 实验室 的重 要意义，本文描述 的控 制器 已经被投 入实用， 别且效果 良好 ，输 出时间非常精准 ，能够很好达 到预 期效 果， 希望给 相关人员提供 一些有用 的参考 。
电力系统仿真实训报告
电力系统仿真实训报告本实训报告旨在总结和分析我们小组在电力系统仿真实训中的实验结果和经验教训。
通过此次实训，我们深入了解了电力系统的运行原理和仿真方法，并通过实际操作和数据分析，加深了对电力系统的理论知识的理解和掌握。
一、实训目的与背景电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施之一，而电力系统仿真是对电力系统进行实时运行和性能评估的重要工具。
本次实训的目的是通过利用仿真软件对电力系统进行建模和仿真，研究电力系统的运行特性、优化调度以及故障分析等方面的问题。
二、实训过程与方法1. 系统建模与参数设置在开始实验之前，我们首先进行了电力系统的建模和参数设置。
我们根据所给的电网拓扑结构和参数值，利用仿真软件搭建了电力系统的模型，并设置了各个元件的电气参数。
2. 稳态分析稳态分析是电力系统仿真的基础，通过对电力系统的节点电压、功率流等参数进行计算和分析，可以评估电力系统的稳定性和功率平衡情况。
我们通过对不同负载情况下的电力系统进行稳态分析，研究了电力系统的电压、功率流和损耗等参数的变化规律。
3. 短路分析短路分析是研究电力系统故障的重要方法之一。
我们模拟了电力系统中的短路故障，并通过仿真软件对其进行分析和定位。
通过短路分析，我们可以评估电力系统的短路容量和保护装置的动作特性，并提出相应的改进措施。
4. 频率特性分析频率特性分析是研究电力系统稳定性和动态响应的重要手段。
我们对电力系统进行了不同负载变化下的频率特性分析，并研究了电力系统的频率响应和阻尼特性。
通过频率特性分析，我们可以评估电力系统的稳定性和调频控制的有效性。
三、实训结果与分析通过实验和数据分析，我们得出了以下几个结论：1. 稳态分析结果表明，在负载增加的情况下，电力系统的电压会有所下降，功率流和损耗会增加。
因此，在实际运行中，需要合理进行功率调度和负荷控制，以保证电力系统的稳定运行。
2. 短路分析结果表明，电力系统的短路容量与系统的电气参数和保护装置的动作特性密切相关。
电力系统中的稳态分析与动态仿真研究
电力系统中的稳态分析与动态仿真研究电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施，它涉及到诸如发电、输电和配电等各个方面。
电力系统中的稳态分析和动态仿真是对其稳定性和可靠性的评估和优化，是电力系统研究中重要的环节。
一、稳态分析稳态分析是电力系统研究中的一项重要工作，其主要目的是评估电力系统的稳定性、安全性和可靠性。
稳态分析的核心内容包括功率平衡计算、电压稳定计算和电流分布计算等。
在功率平衡计算中，我们需要计算出各发电机的产生功率、各负载的消耗功率以及系统中各个节点的潮流，从而保证功率平衡。
对于电压稳定计算，我们需要考虑电网中可能出现的电压不稳定现象，如电压振荡、电压偏差等，从而控制电网中各个节点的电压在合理范围内波动。
电流分布计算则是用于评估各个电网部件的负荷容量和电流热稳定性。
稳态分析的结果可以用于电力系统的规划、设计、运行和维护等方面。
同时，稳态分析也是其他电力系统分析的基础，如电力系统动态仿真。
二、动态仿真动态仿真是对电力系统的瞬态性能进行评估和分析的一种方法。
瞬态性能主要包括电力系统对于负荷和扰动的响应能力、电力系统的稳定性和响应速度等重要指标。
动态仿真的分析流程包括建立电力系统模型、进行故障分析、进行稳定性分析和评估等步骤。
其中，故障分析是指在电力系统中模拟出各种可能出现的电路及设备故障，并观察其对电力系统运行状态的影响。
稳定性分析则是对电力系统在故障情况下的稳定性进行评估和分析，包括小干扰稳定性和大扰动稳定性等方面。
动态仿真的结果可以用于电力系统的重大修建和重组，为电力系统规划、设计和运行提供重要支持。
三、稳态分析与动态仿真的联系稳态分析和动态仿真是电力系统研究中不可分割的两个方面，其关系可以从如下几个方面进行阐述。
首先，稳态分析是动态仿真的基础。
只有对电力系统在稳态条件下的性能进行分析和评估，才能在瞬态条件下对其进行仿真分析和评估。
其次，动态仿真是稳态分析的延伸。
在稳态分析的基础上，我们需要对电力系统在故障和扰动等情况下的稳定性进行分析和评估，才能更加全面地评估电力系统的性能和可靠性。
电力系统动态建模与仿真技术研究
电力系统动态建模与仿真技术研究随着电力系统的规模不断扩大和复杂度不断增加，对于电力系统的可靠性和稳定性要求也越来越高。
因此，电力系统动态建模与仿真技术的研究成为了当今电力领域的热点之一。
本文将探讨电力系统动态建模与仿真技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。
一、电力系统动态建模技术的研究进展电力系统动态建模技术主要是通过对系统的特性进行数学建模，将电力系统的动态行为转化为数学方程，以实现对系统的动态响应进行模拟和预测。
该技术的核心任务是准确描述电力系统的动态特性和电磁特性，为电力系统的稳定运行提供科学依据。
在电力系统动态建模技术的研究中，最常用的方法是采用微分方程组或差分方程组描述系统的动态行为。
传统的动态建模方法主要基于物理方程和实验数据，通过对系统的分析得到数学模型。
如功率平衡方程、电机方程、传输线方程等。
这些方法虽然能够较为准确地描述电力系统的动态特性，但其缺点是计算量大、收敛速度慢，并且对系统的响应能力有一定的限制。
随着现代计算机技术的快速发展，基于物理方程的动态建模方法逐渐被基于仿真技术的动态建模方法所取代。
利用仿真软件，可以更加方便快捷地对电力系统进行建模和仿真。
常用的电力系统仿真软件有PSS/E、PSCAD等。
这些软件不仅提供了一套完整的电力系统模型库，还能够进行稳定性分析、暂态分析、短路分析等多种仿真计算。
相比传统的动态建模方法，基于仿真软件的电力系统动态建模技术具有计算速度快、准确性高、便于使用等优点。
二、电力系统动态仿真技术的应用领域电力系统动态仿真技术在电力行业中有着广泛的应用。
主要体现在以下几个方面：1. 电力系统稳定性分析电力系统稳定性是评估系统抗击扰动和恢复稳定状态的能力。
通过电力系统动态建模和仿真技术，可以分析系统在不同负荷和故障情况下的稳定性，预测系统在各种工况下的暂态响应。
这对于电力系统的规划和运行具有重要意义。
2. 电力系统故障分析电力系统故障是指系统中发生的电气故障，如短路、开路等。
电力系统建模及动态模拟研究
电力系统建模及动态模拟研究第一章电力系统建模的概述电力系统建模是一种将电力系统转化为数学模型的方法，以便对其进行分析、仿真和优化。
电力系统建模的主要分为静态和动态建模两种方法。
静态建模主要针对电力系统的稳态运行问题，考虑电力系统的输电线路、变压器等组成部分，建立系统网络模型，采用功率流分析和电压潮流计算来分析系统的输电功率及电压分布等情况。
动态建模主要考虑电力系统的动态响应问题，即在电力系统发生负荷扰动、故障等异常情况下，系统的动态响应特性如何，可以利用动态建模工具仿真分析。
第二章电力系统的静态建模方法电力系统的静态建模方法主要有黑箱法和灰箱法两种方法。
黑箱法是指将电力系统转换为一个黑盒子，只考虑系统的输入和输出，不考虑系统的内部结构和过程。
通过测量输入和输出量之间的关系，建立一个映射函数，给出系统的输入输出特征。
该方法的优点是建模简单直观，但是建立的模型无法反映系统内部结构和过程，对系统的控制和优化有一定的限制。
灰箱法是介于白箱法和黑箱法之间的一种方法。
它既考虑了系统的输入输出，又考虑了系统的内部结构和过程。
这种方法的特点是建模的精度较高，能反映系统的物理特性和动态响应，适用于系统的控制和优化。
第三章电力系统的动态建模方法电力系统的动态建模方法主要有潮流分析法、状态空间法和相量法三种方法。
潮流分析法是一种基于功率流和潮流分析的方法，主要用于计算电力系统的稳态运行状态，给出电力系统的电压、功率和电流等参数，并确定系统中各个设备的电压和负载情况。
状态空间法是一种基于系统状态方程的建模方法，描述电力系统中各个设备的运动和变化过程，利用微分方程来描述系统的动态响应特性，包括稳定性、阻尼特性、振荡特性等。
相量法是基于相量理论的一种建模方法，将电力系统设备的电量和功率表示为相量形式，并利用相量算法来描述电力系统的动态响应特性，该方法对白噪声输入具有较高的抗扰性。
第四章电力系统动态模拟的应用电力系统动态模拟的应用主要有以下几个方面：1.故障诊断和故障处理通过电力系统动态模拟仿真，可以模拟系统产生故障时的动态响应特性，帮助运维人员快速诊断问题的原因和范围，并制定解决方案。
基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真实验1精选全文
可编辑修改精选全文完整版基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真一、实验目的电力系统的动态仿真研究将不能在实验室中进行的电力系统运行模拟得以实现。
在判定一个电力系统设计的可行性时，都可以首先在计算机机上进行动态仿真研究，它的突出优点是可行、简便、经济的。
本实验目的是通过MATLAB的simulink环境对一个典型的工厂供电系统进行仿真，以熟悉供电系统在发生各种短路故障时的分析方法并与课堂知识进行对比学习。
二、预习与思考1、建立仿真模型，对不同短路形式进行仿真，截取仿真结果图，补充报告中每个仿真图形的名称。
2 数值仿真实验结果与课堂推导结果有什么区别与联系？3 典型的短路形式包括几种？4 根据仿真结果，说明短路时零序电流存在的必要条件？三、MATLAB PSB简介Matlab PSB(Sim Power Systems)以simulink为运行环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型，它主要由6个子模块库组成。
(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路，还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模，如风力发电系统、机器人控制系统等等。
四、仿真模型的设计和实现在三相电力系统中，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，并伴随着复杂的暂态现象。
电力系统动态模拟试验
电力系统的动态模拟的特点
系统动态特性分析和研究。 在已建立的模型设备上可以研究实际电力系统的各种运
行方式，可以研究电力系统不够清楚的现象，改变各种物理 量，模拟各种故障，以研究系统的稳定性。 系统故障设计
在动态模拟实验室中可以很方便的模拟实际系统中发 生的故障，重现故障过程，研究故障发生的原因，找出解决 的办法。
电力系统的动态模拟的特点
系统设计 可以在模型上直接观察到电力系统发生的现象，也可
以直接观察到研究结果，获得明确的物理概念，并具有真实 感，对电力系统特性和一些过程进行定性的研究； 装置试验
一些新的技术设备装置可以直接接入动态模拟来进行 研究，在动模实验室进行试验及调试，接受各种各样的运行 考验，观察这些设备在电力系统不同运行方式下的工作性能， 消除缺陷，以保证设备在电力系统中的可靠运行。
相似性原理附加定理
1. 由若干系统组成的复合系统,只要单个系统分别相似，组成复合系统时的 边界条件相似，那么整个复合系统是相似的；
2. 适用于线性系统的相似条件可推广到非线性的系统中去，只要非线性参数 对某一量的函数关系是相似的；
3. 适用于各向同性的或均质的系统的相似条件也可以推广到各向异性和非均 质系统中去，只要所比较的系统中，对应的各向异性和非均质是相似的；
x
,m y
y
,m z
z
}
模拟理论的基本概念
绝对相似： 在原型和模型之间现象的一切过程在时间和空间上的 进行都是相似的。
近似模拟： 在进行模拟时，相似条件建立在某些假设的条件下进 行一些简化，而忽略某些次要因素。
相似定理 一、相似第一定理
牛顿在1698年首先发现，别尔特兰于1848年证明。 该定理说： 相似现象之间所具有的相似判据在数值上是相等的
电力系统综合动模实验系统简介
电力系统综合动模实验系统完全实现了传统动模的所有仿真功能，能 够满足教学、科研和装置研发等方面的辅助研究工作。其特色及特殊功能 如下：
电气工程学院
电力系统综合动模实验系统平面图（建成后）
一期设备说明
1～2、 新能源测控屏 2面 3～7、 高压线路测控屏 5面 8～9、 发电机测控屏 2面 10、 无穷大测控屏 1面 11、 负荷测控屏 1面 12、14、微机励磁调节及负阻器屏 2面 13、15、原动机及调速系统仿真屏 2面 16～17、高压系统电网组合屏 2面 18、 高压系统故障屏 1面
1.实现数字仿真软件 （BPA、PSSE等仿真软件）、实时仿真装置 （RTDS）与传统模拟仿真系统的紧密结合，使先进实时仿真技术、数值 分析技术和精确的实物模拟技术在一体化综合平台上得到统一。
2.在同一平台内，可以方便地在模拟机组上实现水电、火电厂动力驱 动特性的综合仿真，拓宽机组的仿真范围。
3.可实现分布式数字化网络测量，并对测量数据进行统一分析。
2000年前后，实验室中的很多设备都已老化甚至损坏，整个系统基本 不能正常运转，极大地阻碍、限制了我院科研工作的发展。经学院领导研 究讨论，决定恢复动模实验系统，并将其列入“985”二期工程。
动模一期改造工程从06年开始筹划，至08年已基本完成，建成了微机 型中央监控平台，并恢复了2台5kVA模拟发电机，部分110kV、220kV模拟 线路与模拟负荷。现阶段系统能够实现单机—无穷大、双机并列等大部分 电力系统动态模拟实验，基本满 足教学、科研实验研究的需要 （ 投 入 总 经 费 约 265 万 元 ， 其 中 “985”工程二期专项资金175万元， 重点学科建设资金约90万元）。 后续将根据学科发展的需要，每 年投入学科建设经费，逐步完善 该系统。
电力系统动态模拟与优化
电力系统动态模拟与优化一、电力系统动态模拟电力系统是一个巨大的能量传输与转化体系，由多个元件组成。
在电力系统的运行过程中，各个元件之间的关系及其相互作用非常复杂。
因此，为了更好地理解电力系统的运行特点和规律，我们需要利用数学建模与计算机仿真这两种技术手段，进行电力系统的动态模拟。
1.数学建模电力系统的动态模型通常采用一阶微分方程及其它非线性方程组来描述各个元件的动态特性。
通过对电力系统的各个元件进行建模，可以有效地描述电力系统的运行过程。
常用的电力系统元件包括发电机、传输线路、变压器、负荷等。
通过建立这些元件的数学模型，可以得到电力系统的动态特性。
2.计算机仿真电力系统的动态模拟通常需要借助计算机来进行仿真。
计算机是一个强大的计算工具，可以对电力系统的运行进行模拟，帮助我们更好地理解电力系统的动态特性和运行机理。
利用计算机仿真，可以对电力系统的各个元件进行模拟计算，得到电力系统的时间响应、频率响应等重要参数，为电力系统的优化提供依据。
二、电力系统优化电力系统优化是指通过对电力系统的各个元件参数和运行策略进行调整，以达到提高电力系统运行效果和稳定性的目的。
电力系统优化主要包括多目标优化、约束优化、灵敏度分析等。
1.多目标优化电力系统有着多个相互矛盾的目标，如经济性、可靠性、环保性等。
通过多目标优化技术，可以在考虑多个目标的约束条件下，找到一组最优解。
常用的多目标优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。
通过执行这些算法，可以优化电力系统的运行效果，提高电力系统的经济性和可靠性。
2.约束优化电力系统中的许多问题都存在约束条件，如电力系统的潮流方程、传输线的最大传输能力、负荷需求等。
通过约束优化技术，可以最大限度地满足这些约束条件，提高电力系统的运行效果。
常用的约束优化算法包括线性规划、非线性规划等。
3.灵敏度分析灵敏度分析是指对电力系统的不同参数和运行策略进行调整，观察电力系统的响应程度。
通过灵敏度分析，可以确定电力系统的脆弱性和稳定性。
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实验一 发电机组的基本操作
1．
实验目的
掌握发电机的启动、并网、增减负荷、解列停机等基本操作。
2．实验要求
（1）严格遵守实验室的各种规章制度。
（2）熟悉动模实验室模拟发电机组的基本构成。
（3）
熟悉发电机的相关知识及起停基本操作步骤。
3． 实验原理
同步发电机投入并联时，为了避免电机和电网中产生冲击电流，以及由此在电机转轴上产生的冲击转矩，待投入并联的发电机应当满足下列条件：
（1） 发电机的相序应与电网一致； （2） 发电机的频率应与电网相同；
（3） 发电机的激磁电动势0
E 应与电网电压U 大小相等、相位相同； 上述三个条件中，第一个条件必须满足，其它两个允许稍有出入。
图1-1表示投入并联时的单相示意图。
若相序不同而投入并联，则相当于在电机的端点上加一组负序电压，这是一种严重的故障情况，电流和转矩冲击都很大，
必须避免。
若发电机的频率与电网频率不同，0E 和U 之间便有相对运动，两相量间的相角差将在0~3600之间逐步变化，电压差U E U Δ -=0
忽大忽小。
频率相差越大，电压差变化越剧烈，投入并联的操作亦困难；若投入电网，也不易牵入同步，而将在发电机与电网之间引起很大的电流和功率振荡。
若机端电压与电网电压大小不等如图1-1（a ）或相位不同如图1-1（b ）所示，而把发电机投入并联，则将在发电机与电网中产生一定的冲击电流。
在严重情况下，该电流可达到额定电流的5~8 倍。
(a) (b)
图1-1 发电机投入并联时的情况 (a)0E 和U 大小不等；(b) 0
E 和U 相位不同 为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。
实用的同步方法有两种：准同步和自同步。
把发电机调整到完全合乎投入并联的条件，然后投入电网，叫做准同步。
为了判断是否满足投入并联条件，常常采用同步指示器。
准同步的优点是，投入瞬间电网和电机没有（或很少）冲击，缺点是同步手续比较复杂。
为了把发电机迅速投入电网，可采用自同步方法。
自同步方法的投入步骤为：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向（和定子旋转磁场的转向一致）把发电机拖动到接近于同步转速，励磁绕组经限流电阻短路，然后把发电机投入电网，并立即加上直流励磁，此时依靠定、转子磁场间所
u ∆ U
E
u
∆ U
E
形成的电磁转矩，就可以把转子自动牵入同步。
自同步的优点是投入迅速，不需增添复杂的装置，缺点是投入时定子电流冲击稍大。
4．内容与步骤
4.1、准备工作：
4.2、开机、调速、励磁、并网、增减负荷操作：
4.3、解列、停机的基本操作：
5．思考题
（1）发电机准同期条件是什么？形成冲击电流的因素可能有哪些？
（2）在相序、频率、电压相同条件下，相位差多大时冲击电流最大？
（3）自同期操作方法及优缺点是什么？
实验二 发电机有功、无功调节
1. 实验目的
熟悉电力系统正常运行方式下主要物理量之间的关系。
2. 实验原理
根据能量守恒原理，要增加发电机的有功功率，应当增加发电机的输入功率，即增加原动机的驱动转矩，这时通常用加大增大汽轮机进汽阀（或水轮机的导水翼）的开度，使原动机转矩增大，由同步发电机的转子运动方程：
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-=-=)(1
E T J P P T dt d dt
d ωωωδ
（2-1）
可知转子加速，功角δ增大。
上式中，δ是电角速度ω与同步电角速度ω0的夹角，称为功角；T J
为在发电机组转子上加额定转矩后转子从停顿状态到额定转速时所经过的时间；P T 为转子上的机械功率；P E 为转子上的电磁功率。
当原动机转矩与发电机电磁转矩相互平衡时，δ角才能稳定。
根据隐极发电机的功-角特性：
δsin ∑
=
d q Eq x U E P （2-2）
当电势Eq 是常数时，有功负荷变化决定于δ角，其轨迹是一个以C 为圆心，Eq 为半径的圆弧，如图2-1（a ）所示。
由此可见，增加原动机的输入功率时，发电机输出的有功功率增大，功率角δ增大，直至δ=900
，电磁功率达到最大。
反之，输出的有功功率减小时，δ角相应减小。
q
E ' ψ
1
图2-1（a ）Eq 为常数，P 变化时 图2-2（b ）在各种励磁电流情况下，
同步发电机的工作状态向量图 发电机工作状态向量图
与电网并联的同步发电机不仅要向电网输出有功功率，而且还要输出无功功率。
假设调节励磁时原动机的输入有功功率保持不变，并为了简单，忽略电枢电阻和磁饱和，于是根据功率平衡关系可知，在调节励磁前后，发电机的电磁功率P E 和输出的有功功率P 2均应近似保持不变，由于电网电压U 和发电
1
机的同步电抗X s 均为定值所以有：
⎩⎨⎧==⇒⎪⎩⎪⎨⎧
====常数常数
常数
常数ϕδϕδcos sin cos sin 020I E UI P X U E P s
E （2-3） 图2-2（b ）为当满足式（2-3），调节励磁时发电机的向量图。
当发电机的功率因数为1时的励磁电流I f 称为“正常励磁”，此时发电机的输出功率全部为有功功率。
若增加励磁电流，发电机运行在“过励”
状态，此时激磁电动势增加到0E ' ，但因为E 0sin δ=常数，故0
E ' 的端点应落在水平线AB 上。
相应地电枢电流变为I
'，但因为常数=ϕcos I ，故I '的端点落在垂线CD 上，从图中可以看出发电机产生一滞后的无功功率。
反之，发电机运行于“欠励”，产生一超前的无功功率。
因此，调节励磁电流便可以调节发电机的无功功率。
3. 实验内容与步骤
（1）不投自动励磁调节器，调整系统电压=400V 左右，发电机高压侧电压=400V 左右，并网后，在不改变励磁的情况下，调节有功，分别记录P=0，1，2，3，4，5kW 左右时发电机控制屏上各仪表的显示值，填入下表，画出变化曲线，分析各量之间的关系。
表2-1 P 与各电量的关系
（2）不投自动励磁调节器，调整系统电压=400V 左右，发电机高压侧电压=400V 左右，并网后，调节发电机有功功率P=3kW 左右，然后在不调原动机的情况下，调节励磁，分别记录Q=0，1，2，3，4kVar 左右时发电机控制屏上各仪表的显示值，填入下表。
4. 思考题
（1）为什么增加有功功率时，无功功率会下降。
（2）请解释发电机高压侧电压随P 增加而下降的原因。
（3）说明在原动机进汽量不变时，励磁电流I f 增加会导致功率角下降的原因。
（4）从物理概念上说明为什么在增加P 、Q 时要分别增开汽门和增加励磁？
实验三 电力系统故障分析
1． 实验目的
（1） 掌握分析输电线路故障性质的方法。
（2） 掌握各种故障（线路故障、发电机、变压器故障）对电力系统产生的影响。
2． 实验要求
（1） 严格遵守实验室的各种规章制度。
（2） 熟悉输电线路故障的相关知识。
（3） 熟悉动模实验室模拟故障控制系统的基本构成及操作。
3． 实验原理
凡造成电力系统运行不正常的任何连接和情况称为电力系统的故障。
电力系统故障的类型很多，主要有以下几种：
实验用原型系统如图3-1所示，发电机通过输电线路与无穷大系统相连。
线路1、2两端均装有PT 和CT ，来测量线路始端和末端的电压和电流，用以分析线路的故障地点和故障性质。
输电线路故障分析程序可以大致包括数据采集和故障相别、性质的分析两部分；
图3-1 实验用系统接线
4． 实验内容与步骤
（1） 按照原理图接线。
（2） 经检查无误后，给系统送电。
（3） 开动发电机，与系统同期并列运行。
对称故障
三相短路f (3) 电力系统
故障
简单故障 （单重故障）
复杂故障
（多重故障）
不对称故障 单相短路f (1) 两相短路f (2) 两相短路接地f (1,1)
单相断线O (1) 两相断线O (2) 短路
（纵向故障）
断线
（横向故障、非全相运行）
两处及以上简单故障同时发生
（4）设置故障，启动故障录波器录波。
（5）分析故障对系统产生的影响：边界条件，对发电机、线路电压、线路电流的影响。
（6）打开波形图，记录实验数据，观察是否与分析相符，填写实验报告。
5．实验报告、
见附表3-1。
6．思考题
1.输电线路经电弧电阻接地时，电弧电阻的存在对故障点距离的测定会有什么影响？(继电保护方向)
2.有时波形图上有严重的谐波，这些谐波从何而来？
3.电力系统故障时，系统频率往往偏离50Hz，这样会对故障点距离测定产生什么影响？
4.电力系统短路时短路电流中包含有衰减的直流分量，这对CT的测量输出会不会产生误差，如果有，是什么误差。
*
5.在同样条件下，单相接地、两相接地、三相故障哪种故障短路电流最大？为什么？
表3-1 短路故障实验纪录。