电力系统分析实验报告

本科生实验报告

实验课程电力系统分析

学院名称核技术与自动化工程学院

专业名称电气工程及其自动化

学生姓名

学生学号

指导教师顾民

实验地点6C901

实验成绩

二〇一五年十月——二〇一五年十二月

实验一 MATPOWER软件在电力系统潮流计算中的应用实例

一、简介

Matlab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(Power System Blockset简称PSB)来完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在Simulink环境下使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续系统进行精确的仿真，并精确地检测出断点和开关发生时刻。PSB程序库涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间连接作用。PSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程序块，通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。

1)字段baseMVA是一个标量，用来设置基准容量，如100MVA。

2)字段bus是一个矩阵，用来设置电网中各母线参数。

① bus_i用来设置母线编号(正整数)。

② type用来设置母线类型, 1为PQ节点母线, 2为PV节点母线, 3为平衡(参考)节点母线，4为孤立节点母线。

③ Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功功率和无功功率。

④ Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。

⑤ baseKV用来设置该母线基准电压。

⑥ Vm和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。

⑦ Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。

⑧ area和zone用来设置电网断面号和分区号，一般都设置为1，前者可设置范围为1～100，后者可设置范围为1～999。

3)字段gen为一个矩阵，用来设置接入电网中的发电机(电源)参数。

① bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号。

② Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功功率和无功功率。

③ Pmax和Pmin用来设置接入发电机(电源)的有功功率最大、最小允许值。

④ Qmax和Qmin用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值。

⑤ Vg用来设置接入发电机(电源)的工作电压。

1.发电机模型

2.变压器模型

3.线路模型

4.负荷模型

5.母线模型

二、电力系统模型

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图

实验二无穷大功率供电系统模拟仿真构建

一、Matlab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(Power System Blockset 简称PSB)来完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在Simulink环境下使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续系统进行精确的仿真，并精确地检测出断点和开关发生时刻。PSB程序库涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间连接作用。PSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程序块，通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。

二、电力系统模型

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图

三、电力系统仿真模型的建立与分析

电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路、两相短路和单相接地短路的电流、机端电压波形进行分析。利用Matlab软件中的电力系统模块库(PSB)，建各元件参数设置如下：

(1)发电机参数设置

发电机额定容量为50MVA,额定电压为13.8KV，额定频率为60Hz，Yg连接，其它采用默认值。(2)三相变压器参数设置额定频率为60Hz，一次侧电压13.8KV，二次侧电压220KV。其他采用默认值。

(3)三相输电线参数设置

线路长100Km。(4)负荷参数设置额定容量为50MVA。(5)故障模块参数设置短路故障是用三相故障元件来模拟的，故障时间段可通过Transition Times来设置，设置为0.01～0.05秒。其余的短路故障模型可以通过修改三相故障模块的参数设置来实现，将在以下仿真过程中进行设置。

三相故障模块负荷LD

正常运行时发电机输出端电压波形

正常运行时发电机输出端电流波形

分析：电力系统未发生短路故障时，发电机端的电压和电流均成正弦变化，三相交流电源的三相电压和电流之间相位不同，而幅值的大小是相同的。

单相接地短路故障分析

将三相电路短路故障发生器中的“故障相选择”选择A相故障,并选择故障相接地选项,故障时间为0.01～0.05秒;在万用表元件中选择A相、B相和C相电流作为测量电气量,激活仿真按钮。（此处以A相接地短路为例）

A相接地短路故障点三相电流：

A相接地短路故障点三相电压：

分析：当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，、、非故障相即BC两相电压上升为线电压，其夹角为60°。故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。

故障点各相电压：

分析:当输电线路发生A相接地短路时,B相、C相电压没有变化。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电压也不变,不为0.在0.01s时,三相短路故障发生器闭合,此时A相接地短路,其短路电压波形发生了剧烈的变化,电压降为0.在0.05s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A相电压迅速恢复。

故障点各相电流：

分析：当输电线路发生A相接地短路时,B相、C相电流没有变化,始终为0。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电流为0.在0.01s时,三相短路故障发生器闭合,此时A相接地短路,其短路电流波形发生了剧烈的变化,但大体上仍呈正弦规律变化.在0.05s 时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A相电流迅速变为0。

无穷大功率供电系统仿真模型

一、Matlab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(Power System Blockset 简称PSB)来完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在Simulink环境下使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续系统进行精

确的仿真，并精确地检测出断点和开关发生时刻。PSB程序库涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间连接作用。PSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程序块实验

二、电力系统模型

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图