电力系统建模仿真作业1
基于Simulink的简单电力系统仿真【范本模板】
实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验目的1) 熟悉Simulink 的工作环境；2) 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用;3） 掌握在Simulink 的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型实验内容输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。
π型等值电路具体元件参数如下：Ω=2.5R ，H L 138.0=，F C C μ967.021==.π型等值电路图1 简单电力系统仿真示意图1) 在Simulink 中建立简单交流单相电力系统模型,并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压；2) 结合理论知识分析上述观测信号变化的原因；3） 比较不同功率因数,如cos φ=1、cos φ=0。
8（感性)、cos φ=0。
8(容性）负载条件下的仿真结果实验原理与方法1、系统的仿真电路图实验步骤根据所得建立模型,给定参数，得到仿真结果cosφ=1cosφ=0。
8(感性)cosφ=0.8(容性）实验结果与分析cosφ=1cosφ=0.8(感性)cosφ=0。
8（容性）仿真结果分析（1)在纯阻性负载电路中，电压相位与电流相位相同；与感性负载相比,断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量.（2）在感性负载中，电压相位超前电流相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小.(3)在容性负载中，电压相位滞后于电流相位;断路器重新闭合时，电流瞬间突变至极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。
（4)当断路器断开时,线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行,因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变。
这是由于能量是通过电磁场传递的,线路断开时电压继续向前传递。
总括：L和C对输出波形振荡的频率和幅度影响程度不同，当变化相同幅度时，电容对振荡频率和幅度的影响要比电感的大.感想：Matlab中Simulik通过拖拉建模方式对电路进行仿真，具有快捷、方便、灵活的特点。
电力系统建模仿真作业1
无穷大功率电源供电系统仿真假设无穷大功率电源供电系统，在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
线路参数L=50km，x1=0.4Ω/km，r1=0.17Ω/km；变压器Sn=20MV·A，短路电压Us%=10.5，短路损耗ΔPs=135kw，空载损耗ΔP0=22kw，空载电流I0%=0.8，变比kT=110/11，高低压绕组均为Y行联接；并设供电点电压为110KV。
其对应的Simulink仿真模型如图1-1所示。
图1-1 无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图表1-1 图1-1仿真电路中各模块名称及提取路径模块名提取路径无穷大功率电源Three-Phase Source SimPowerSystems/Eletrical Sources三相并联RLC负荷模块5MW SimPowerSystems/Elements串联RLC支路Three-phaseParallelRLCBranch SimPowerSystems/Elements三相故障模块Three-phase-Fault SimPowerSystems/Elements三相电压电流测量模块V-I-M SimPowerSystems/Measurements示波器模块Scope Simulink/Sinks电力系统图形用户界面Poweigui SimPowerSystems双绕组变压器模块Three-PhaseTransformer SimPowerSystems/Elements图1-2 电源模块的参数设置变压器T 采用“Three-PhaseTransformer （Two Windings ）”模型。
根据给定的数据，计算折算到110kv 侧的参数如下：变压器的电阻为2233221351101010 4.0820000s N T N PU R S ∆⨯=⨯=⨯Ω=Ω 变压器的电抗为22332%10.5110101063.5310010020000s N T N U U X S ⨯=⨯=⨯Ω=Ω⨯ 变压器的漏感：63.53/(2)0.2022 3.1450T T L X f H H π===⨯⨯变压器的励磁电阻为2233301101010 5.51022N m U R P =⨯=⨯Ω=⨯Ω∆ 变压器的励磁电抗为22330100100110101075625%0.820000N m N U X I S ⨯=⨯=⨯Ω=Ω⨯ 变压器的励磁电感为75625/(2)240.82 3.1450m m L X f H H π===⨯⨯变压器模块中的参数采用有名值则设置如图1-3所示图1-3采用有名值时变压器模块的参数设置如果要采用标幺值，则在Similink 的三相变压器模型中，一次、二次绕组漏感和电阻的标幺值以额定功率和一次、二次侧各自的额定线电压为基准值，励磁电阻和励磁电感以额定功率和一次额定线电压为基准值。
(完整版)电力系统仿真
电力系统分析与设计例子：电力系统可视化仿真介绍EXAMPLE1-1：题目：双总线电力系统初始条件：总线1电压为16kV，总线2为15.75KV，负载功率为5MW，发电机功率为5.1MW。
总线1与总线2之间由一条传输线连接。
实验步骤：保持其他参数不变，依次调节负载功率参数，观察其他参数的变化。
实验现象：①当负载功率为5MW时，发电机的输出功率为5.1MW。
②当负载功率调整为6MW时，发电机的输出功率为6.1MW。
③当负载功率调整为4MW 时，发电机的输出功率为4.0MW。
实验结论：在双总线电力系统中，当其他线路装置参数不变时，负载功率增大时，发电机的输出功率相应增大，负载功率减小时，发电机的输出功率相应减小。
EXAMPLE1-2：题目：植入新的总线初始条件：在上图中保持其他条件不变，植入新的总线”Bus3”。
实验步骤：在powerworld选择edit mode，在Draw中选择Network---bus，将”Bus”放置图中，双击”Bus”，将对话框中的名称改为”Bus3”，电压改为16kV。
实验结果：如下图所示EXAMPLE1-3：题目：三总线电力系统初始条件：在EXAMPLE2的基础上，通过传输线路将Bus1和Bus2与Bus3连接在一起。
实验步骤：在edit mode下，选择draw选项，选择Network中的transmission line，单击Bus1，然后将线路连接到Bus3，双击完成连接。
并调节字体大小和线路的颜色。
在Network中选择load选项，选择load的大小。
最后把系统名字改为Three Bus Powr system。
实验结果：如下图所示②对新系统进行调节参数实验：实验步骤：⑴调节新总线Bus3下负载参数，观察对其它参数的影响：①当负载功率为11MW时，如图②当负载功率为9MW时，如图实验结论：当Bus3下负载功率增大时，Bus2和Bus3上的电压降低，发电机的输出功率增大；当Bus3下负载功率减小时，Bus2和Bus3上的电压增大，发电机的输出功率变小。
电力系统分析(本)网上作业一及答案
练习一：单项选择题1、额定变比为10.5kV/242kV的变压器工作于+2.5％抽头，其实际变比为（）。
A 10.5kV/242kVB 10kV/220kV C10.5kV/248.05Kv（答案：C）2、额定变比为35kV/11kV的变压器工作于-2.5％抽头，其实际变比为（）。
A 34.125kV/10.725kVB 34.125kV/11kV C35kV/11Kv（答案：B）3、三绕组变压器的结构，通常将高压绕组绕在铁心的（）。
A 外层B 内层C中层（答案：A）4、采用分裂导线可（）输电线电容。
A 增大B 减小C保持不变（答案：A）5、采用分裂导线可（）输电线等效半径。
A 增大B 减小C保持不变（答案：A）6、短路电流周期分量的标么值与（）有关。
A.转移电抗和短路时间B.计算电抗和短路点距离C.计算电抗和短路时间（答案：C）7、在系统发生短路时，异步电动机（）向系统提供短路电流。
A.绝对不B.一直C.有时（答案：C）8、在运用计算曲线进行短路电流计算时，负荷。
A.用恒定阻抗表示B.用变阻抗表示C.不予考虑（答案：A）9、对于静止元件来说，其（）。
A 正序电抗＝负序电抗B正序电抗＝零序电抗C负序电抗＝零序电抗（答案：A）10、架空输电线的正序电抗（）于其零序电抗。
A 大于B 小于C等于（答案：B）11、有架空地线的输电线的零序电抗（）无架空地线的输电线的零序电抗。
A 大于B 小于C等于（答案：B）12、平行架设的双回输电线的零序阻抗（）单回输电线的零序阻抗。
A 大于B 小于C等于（答案：A）13、对于变压器的各序漏抗，其值大小（）A 相等B 不等C不能确定（答案：A）14、两相短路时的比例系数m(n)为（）。
A.3B.1C.3（答案：A）15、电压和电流对称分量在经过（）接线的变压器后相位不变。
A. Y，d11B. Y，y0C.Y，d1（答案：B）16、电力系统发生短路后，系统中各点电压的不对称程度主要由（）序分量决定。
PSCAD的电力系统仿真大作业1
电力系统分析课程报告姓名******学院自动化与电气工程学院专业控制科学与工程班级*****************指导老师******二〇一六年六月十六1同步发电机三相短路仿真计算1.1仿真模型的建立根据老师给的三相同步发电机模型做了修改（空载）。
同步发电机三相短路实验仿真研究的模型如下图所示：图1.1 同步发电机三相短路仿真研究的模型1.2 PSCAD中的仿真结果1.2.1 发电机出口电压Ea。
发电机出口电压Ea，如下图所示：图1.2 发电机出口电压Ea1.2.1 衰减时间常数Ta对于直流分量的影响励磁电压和原动机输入转矩Ef与Tm均为定常值1.0，且发电机空载。
当运行至0.5056s时，发电机发生三相短路故障。
定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，三相短路电流的直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路的电阻和等值电感决定，大约0.2s。
PSCAD同步发电机模型衰减时间常数Ta（Ta=0.235s）对应位置下图所示。
图1.3 同步发电机参数Ta设置图（1）当衰减时间常数Ta=0.235s时，直流分量（If）的衰减过程如下图所示。
图1.4 直流分量的衰减波形（2）当衰减时间常数Ta=0.125s的参数设置、直流分量（If）的衰减过程如下图所示。
图1.3 同步发电机参数Ta设置图图1.4 直流分量的衰减波形1.2.2 短路时间不同的影响同步发电机出口三相短路的时间不同对三相短路电流的影响：短路电流的直流分量起始值越大，短路电流瞬时值就越大；直流分量的起始值与短路时间的电流相位直接关系。
短路时间参数设置如下图所示：图1.5 短路时间参数设置1）当0.5056s时发生三相短路，电流波形如下图所示：图1.6 三相短路电流波形2）当0.8065s时发生三相短路，电流波形如下图所示：图1.7 三相短路电流波形1.2.3 Xd、Xd`、Xd``对短路电流的影响(1) Xd不同的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd的参数设置如下图所示：图1.8 Xd的参数设置仿真波形如下图所示：图1.9 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd的参数设置如下图所示：图1.10 Xd的参数设置Xd=10.14时，仿真波形如下图所示图1.11 三相短路电流波形（2）Xd`的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd’的参数设置如下图所示：图1.12 Xd的参数设置Xd’=0.314时三相短路电流的波形如下图所示：图1.13 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd’的参数设置如下图所示：图1.14 Xd’的参数设置Xd’=1.01时，三相短路电流的波形如下图所示：图1.15 三相短路电流波形（3）Xd’’的影响同步发电机的三相短路研究模型中Xd’’的参数设置如下图所示：图1.16 Xd’’的参数设置Xd’’=10.14时，仿真波形如下图所示：图1.17 三相短路电流波形同步发电机的三相短路研究模型中Xd’’的参数设置如下图所示：图1.18 Xd’’的参数设置Xd’’=0.9时三相短路电流的波形如下图所示：图1.19 三相短路电流波形1.2.4衰减时间常数Td’、Td’’的影响（1）不同Td’时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。
电力系统仿真实习报告模板(华北电力大学)
实验一 电力系统有功功率分布及分析二、实验原理图1所示为一条线路的等值电路图。
假设ij P 和ij Q 为线路ij 的有功及无功潮流，两端节点电压分别为i U 和j U ，其它参数如图所示。
则有假设1==j i U U , sin ij ij θθ=, cos 1=ij θ,0=ij r上式可以简化为式中ij x 是线路电抗。
三、实验步骤及数据记录 ① ②母线名Bus1Bus2Bus3BusaBusbBuscU(幅值) 238.85 239.75 242.21 231.29 235.02 237.22 δ(相角)2.72.14-2.73-2.030.3发电机有功P母线名Bus1Bus2Bus3BusaBusbBusc108.60 U 238.25 238.11 240.1 230.27 233.85 235.30 δ-0.102.521.86-2.89-2.220.04发电机有功P 母线名Bus1Bus2Bus3BusaBusbBusc111.75 U 237.64 236.46 237.98 229.23 232.66 233.38 δ-0.202.341.58-3.06-2.42-0.21发电机有功P 母线名Bus1Bus2Bus3BusaBusbBusc()ij ij ij ij j i ij i ij b g V V g V P θθsin cos 2+-=ijj i j i ij ij x b p /)()(`θθθθ-=--=图1 线路等值电路图 图1 线路等值电路图③第②步实验完成后，重新点击“量测分析”、“状态估计”、“调度员潮流”重新返回基态潮流，或者点击“调度员潮流”窗口上菜单栏“调度操作”项，选择“清除操作”项，系统便返回初始基态潮流。
选择母线C上的负荷进行操作，在窗口中选中负荷，按右键，在弹出的菜单中选择“负荷功率调节”，在出现的对话窗中调节负荷有功功率P。
依次调节功率，每次递增10MW，共操作十次，记录下每次操作后负荷有功功率P的值、各节点电压的幅值和电压相角值。
电力系统建模仿真作业
风电并网后静态电压稳定性分析的建模与仿真电力系统经常采用P-V曲线分析法来分析有关静态电压稳定性的问题,P代表穿越传输断面传送的功率或者一个区域的总负荷,V代表代表性节点或关键节点的电压。
P-V曲线分析法即是建立一个区域负荷或者传输界面潮流和节点电压之间的关系曲线,从电力系统当前的稳定运行点开始,通过不断增加P,使用潮流计算,描出代表节点的电压变化曲线,用P-V曲线的拐点来表示区域负荷或者传输界面功率的增加导致整个系统临界电压崩溃的程度,即系统静态电压稳定极点。
在把P-V曲线法用于研究风电的接入对电压静态稳定性的影响时,P代表的是风电场输出的有功功率,V为机端电压、风电接入点电压（PCC电压）等其他需要监测的母线电压。
实际上，P-V曲线法是在静态情况下,研究风速变化导致的风电场输出有功功率的变化对电网电压的影响。
用风电输出的有功功率引起的电压水平的变化及当前运行点到电压崩溃点的“距离”,反映风电接入的电网的电压稳定裕度。
在求取风电接入系统的P-V曲线时 ,除了系统平衡节点外,一般不考虑网内其他常规机组的有功功率的变化以及网内负荷的变化情况。
综上,电网基于静态电压稳定性的风电接纳能力,即是以电网的静态电压稳定性作为约束条件,在保证电网静态电压稳定的基础上尽可能多接入风电。
通常系统静态电压越限临界点所接入的风电容量即为系统可接纳的最大风电并网容量。
1算例本文通过IEEE14节点标准测试系统作为算例，风电场通过变压器和110 kV 线路接入IEEEl4节点标准测试系统的14号节点，使用以上算法对基于静态电压稳定性下的一风电场的并网功率极限进行计算。
风电场IEEE14节点系统110kv线路图2.2 风电场接入IEEE14系统图图中变压器标幺变比取1（在实际运行中，可以通过改变变压器的分接头来调控特定节点的电压），风电场接入系统的线路参数为12.6+j24.96Ω。
本文基于双馈感应风机的风电场进行电压静态稳定约束下接纳能力计算。
电力电子建模与仿真例题
Referenced Examples3-Phase Thyristor Rectifier Bridge注：本例的运行环境为matlab 7.11.0(2010b)1、建立一个名为example_1的model文件1)在matlab菜单栏上单击File，并在下拉菜单的New选项下单击Model：2)建立model文件后，单击工具栏的保存按钮：3)将文件名保存为example_1这样就建立了一个名为example_1的model文件下一步就可以在这个界面上绘制例题上的电气原理图仿真了.用matlab对电路进行仿真通常经过以下几个步骤：（a）放置所需要的各种元器件（包括电源），设置各元器件的属性。
（b）用导线连接各个元器件，形成电路图。
（c）执行仿真。
（d）观看仿真波形，分析仿真结果。
2.绘制电气原理图：放置电路图中的电气元器件并分别设元器件属性置。
单击工具栏的Library Browser按钮添加元件功能模块，并找到他们所在的模块库。
a)三相电源SimPowerSystem/Electrical Sources/AC V oltage Source单击右键，选择Add to example_1，这样就在example_1中添加了一个交流电源，为了接下来绘图的方便，可采用ctrl+R使模型旋转水平放置。
三相电源即需要三个交流电源，可采用复制粘贴的办法。
下图为如何添加一个AC V oltage Source模型接下来就要对交流电源的模型参数进行设置双击a相的交流电源模型，弹出模块参数设置的对话框：相电压峰值大小根据题目要求线电压峰值为208V进行计算，a相相角为0，频率为60Hz，这样a相交流电源就设置完成。
B相，C相的参数设置类似，注意B相相角为240、C相为120。
最后添加一个SimPowerSystem/Elements/Ground.这样三相电源的部分全部添加完成。
b）电感（电阻）SimPowerSystem/Elements/Series RLC Branch双击模型在branch type里选择L：然后可以对电感的值进行设置，例如设为0.2mH：如果是电阻与电感串联即可以选择RL。
实验三 PSCAD故障建模及仿真一
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1.安装并启动软件， 选择 File/New， 新建一个以学号********命名的项目文件， 保存在桌面。 2.构造电气主接线图 （1）在 Master Library 库中找到所需的元件或模型，复制并粘贴到空白工作区，所需原件有 三相电压源、断路器和架空线路，如下图 2 所示。
图 2.1 三相电压源
图 2.2 断路器
图 2.3 架空线
图 3 所示，鼠标移动到 工作区后，移动鼠标进行连线。
图3 （3）设置线路参数 如下图 5，图 6 所示。
连线按钮（图中红圈处按钮）
图5
图6
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（4）设置短路 假设在线路末端出口处发生单相接地故障， 在元件库中选取如下图 7 所示的故障模型， 并对故障参数进行设置，如图 8 所示。
图 10 实验结果
图 11 仿真波形
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五.实验结果分析与总结 通过图 11 可以看出，当系统运行到 0.2s 时，故障发生，持续时间也为 0.2s，相电压与 相电流在故障被排除后恢复到了正常运行状态。 通过本次试验我初步了解了利用 PSCAD 进行电力系统故障仿真的基本方法和操作步 骤，通过实验操作得到的仿真波形与理论分析结果相同。 六.实验思考题 1.电力系统由哪些部分组成？ 答：电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电 能并输送和分配到用户的一个统一系统。 输电网和配电网统称为电网， 是电力系统的重要组 成部分。 发电厂将一次能源转换成电能， 经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备， 从而完成电能从生产到使用的整个过程。 电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装 置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统） 。 2.附录中的线路参数和 Bergeron 模型中需输入的参数如何转化？ 答：附录中的线路参数如下图 12 所示
电力系统仿真模型参数
实验一：中性点经消弧线圈接地系统A 相接地故障实验利用MATLAB 搭建了小电流接地系统模型。
线路采用分布参数模型，其正序参数为：10.17/R k m =Ω，1 1.2/L m H km =，19.697/C nF km =；零序参数：00.23/R k m =Ω，0 5.48/L m H km =，06/C nF km =；变压器连接方式为：/Y ∆，110/35K V K V ；其中线路1所带负载为2M V A ，线路3所带负载为5M V A 。
供电线路总长度为100km ，若故障发生在线路的50km 处，且在0.02s 发生故障，0.04s 恢复正常运行（在故障发生器中已设置），由于单相接地故障占到整个系统故障类型的80%以上，所以，仿真以A 相接地故障为例进行。
仿真模型中系统采样频率1000f K H Z =，整个仿真时间为0.06s 。
实验内容：分别做出当过渡电阻为5Ω、50Ω、500Ω时，线路A U 、B U 、C U 以及A I 、B I 、C I 的波形，并分析与所学单相接地故障时的边界条件是否符合。
注意：1. 实验报告纸上的实验器材、实验步骤、结果分析等内容都要填写完整，除实验结果（波形）应另附外，其他都在实验报告纸上完成。
2. 实验步骤描述模型的搭建过程，以及各个参数数值的大小和设置过程。
3.结果分析要详细且有说服力。
4. 该模型时在MATLAB7.6（MATLABR2008a ）中建立的模型，其它低版本的可能打不开，建议同学们采用高版本软件运行模型。
实验二：电力系统潮流分析采用实验一的模型，进行实验二，做出：阻抗依频特性波形； 发挥部分：采用分析FFT 变换特性以及潮流分析部分。
注意：实验报告要求和实验一一样，必须严格给出实际的仿真步骤以及实验结果分析。
电力系统MATLAB仿真1精选全文
通过降压变压器连接高压变电所和配电变电所的输电系统部分被称为次高压网络。这 里没有明确划分高压输电和次高压输电的电压等级。典型的次高压输电电压等级为69kV至 138kV。一些大的工业用户也可能由次高压输电系统供电。为了维持输电电压水平，通常 在变电所安装电容器组和电抗器组。
在美国和加拿大，电力传输系统相互连接形成一个大的电网，通称为北美互联电网。 电网被分成数个电力池，每个电力池由数个参与运行、以费用低廉的方式来计划发电的邻 近公用事业组成。北美电力可靠性委员会（NERC-American Electric Reliability），是一个私 人管制机构，负责维持系统的标准和可靠性。NERC促使供电者与配电者协同合作，以确 保系统可靠性。NERC与FERC以及其它组织（如爱迪生电力协会）共同努力协调。目前在 电力上，NERC有四个区域：德州电力可靠性委员会（ERCOT-Reliability Council of Texas）、 西部各州协调委员会（WSCC-Western States Coordination Council）、含洛杉矶以东各州 （除了德州）及加拿大各省的东部互联（Eastern Interconnect）、及与东北部直流互联的 魁北克水力（Hydro-Quebec）。这些在电力上分开的区域互相输入及输出电能，但电气上 并不同步。
一个区域迅速地传输到另一个区域，所以互联系统使发电和输电更
加经济可靠。有时，公司购买邻近电厂的大量电能反而比自己的老 发电厂发电要便宜很多。
电力电子系统的建模控制仿真作业
4 画出校正后系统的伯德图
图 5 预校正系统伯德图
5 画出校正后的启动波形
图 6 校正后系统伯德图
图 7 校正后的启动波形
√
进行反馈设计
1.确定穿越频率 此处选择 fc=20khz,即 Wc=125.6× 10 rad/s
2 确定零点和极点
取两个零点 Wz1=Wz2= W0 =7.071× 10 rad/s
取第二个极点 Wp2=Wzesr=200× 10 rad/s, 取第三个极点 Wp3=Ws=628× 10 rad/s 3 画出预校正系统的伯德图 使用 matlab 画出系统的伯德图，如图 4 所示
三、反馈控制的设计
图 1 BUCK 变换器主电路结构图
1）使用小信号模型分析建立正激变换器工作在 CCM 状态下的系统开环传递函数
G0(S)=H(S)Gm(S)G(S)=
Gvd(S)= ×
(
×( × )
, 带入数据得
)× ( )×
G0(S)= × ×
×(
××
× ×) ×.×
=
××
使用 matlab 画出系统的伯德图，如图 2 所示
电力电子系统的建模控制仿真作业
姓名: 学号： 专业：
一、设计要求 Given BUCK converter,
To 1 to setup up TF; 2 to design Gc with parameters,L=50uH,Rc=0.05Ω,Vg=30V,Vo=15V,C=100uF,Rc=5ΩRl=0Ω 3 to draw Bode plot of TF before and after Gc 4 to discuss effect of compensator Gc for poles, zeros, output Regulation, output impedance(closed loop) and dynamic performances
电力系统仿真作业(电子版)
电力系统仿真作业论文09电气6班赵力0910200823离散可编程三相电压源PLL和可变频率正序电压和功率测量线路图：线路结构：一个25KV，100MVA的短路等效电路网络给一个5MW，5Mvar的负载供电。
电源的内部电压通过离散的三相可编程电压源装置来提供。
三相电压电流测量装置用来检测三个负载电压和电流。
离散的三相PLL装置用来测量频率，也产生一个基于频率变化的系统电压信号。
PLL用来驱动两个测量装置，并把变化的频率考虑在内。
其中一个用来计算正序负载电压的标幺值，另外一个用来计算负载的有功和无功功率。
这两个装置和PLL必须初始化，以保证初始处在稳态。
PLL和两个测量装置分别在Extras/Discrete in the Control Block 和Extras/Discrete Measurements中可以找到。
整个系统（包括网络，PLL和测量装置）以50us的采集时间来离散。
仿真时间4.0秒，仿真参数ode45(Dormand-Prince)。
基本原理：PLL的概念PLL其实就是锁相环路，简称为锁相环。
许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。
锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。
目前锁相环主要有模拟锁相环，数字锁相环以及有记忆能力（微机控制的）锁相环。
PLL的特点锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。
因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。
PLL的组成锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如下图所示。
锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。
电力系统仿真作业
MATLAB软件概述姓名：吴薇学号：2011301030206 班级：电技112班一、软件简介20世纪70年代中期，Cleve Moler和他的同事们在美国国家科学基金的资助下研发了称为LINPACK和EISPACK的FORTRAN子程序库。
当时已经成为新墨西哥大学计算机科学系系主任的Cleve，希望在他的线性代数授课课程中使用LINPACK 和EISPACK 软件。
但是他并不想增加学生的编程负担，因此，设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口，并且命名为MATLAB。
1983年，身为工程师的John Little和Cleve Moler、Steve Bangert一起用C语言开发了第二代MATLAB专业版，84年，Cleve Moler和John Little成立了MathWorks公司，发行了MATLAB 1.0(基于DOS的版本)，正式把MATLAB推向市场。
MATLAB的第一个商业化版本是同年推出的基于DOS的MATLAB 3.0，该版本已经具有数值计算和数据图示化的功能。
通过不断的改进，MATLAB逐步发展成为一个集数值处理、图形处理、图像处理、符号计算、文字处理、数学建模、实时控制、动态仿真、信号处理为一体的数学应用软件。
2006年9月，MATLAB R2006b正式发布。
从这时开始，MathWorks公司每年进行两次产品发布，时间分别在每年的3月和9月，而且每一次发布都涵盖产品家族中的所有模块，包括产品的新特征、bug的修订和新产品模块的发布。
现如今因特网上有大量的MATLAB资源，比如MathworkS公司的主页http://www. 、MATLAB大观园、MATLAB国内代理公司恒润科技等，读者可以从这些网站上获取更多版本更新信息。
二、软件的主要功能和应用领域在MATLAB产品家族中，MATLAB工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程型(M语言)开发平台，提供了体系中其它工具所需要的集成环境(比如M语言的解释器)。
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。
实验一 电力系统故障建模
实验一 电力系统故障建模1 实验目的1）熟悉PSCAD/EMTDC 的正确使用； 2）掌握多节点电力系统的建模；3）掌握元件及不同线路模型参数的设置方法； 4）掌握各种短路故障的建模； 2 预习要求复习《电力系统分析》中关于电力系统组成、结构、元件模型等相关内容。
3、实验内容及步骤如图2－1所示系统，利用PSCAD/EMTDC 软件完成以下实验内容： 1）新建一名为“4Bus ”的项目文件，保存在桌面上以学号命名的文件夹中。
2）在新项目工作区进行系统建模：将A 、B 、C 、D 四个节点分别画在四个模块中，在每段线路中都加入三相故障模块；3）用附录中的500kv 典型参数设置电源和线路的参数（传输线采用Bergeron 模型，每段线路长度分别为AB 段300Km ， BC 段100Km ， AD 段100Km ， DE 段50Km ）；4）双绕组变压器变比为500kv/220kv ，容量为100MV A ，一次侧星接，二次侧三角接；（注意变压器两边电压等级不同，线路参数也应当不同---DE 段用220kV 的）5）设置输出量：将每一节点的三相电压和电流分别输出显示在两个波形框中。
(操作题，仿真在实验2中进行)CD BAE图2 仿真模型参数设置： 电压等级/KV 220 330 550 750 正序电感/mH 127.4 105.1 89.17 85.35 零序电感/mH382.2315.3273.9267.5正序电阻 7.05 4.64 1.96 1.22 零序电阻 32.3 26.2 18.28 27.29 正序电容/uf 0.86 1.113 1.35 1.367 零序电容/uf0.6050.7630.920.93由公式L X Lω=和1CXC ω=把电感、电容的参数值化为PSCAD 中线路所要求的值。
转换过的Manual Entry of Y Z 模型参数如下： 1、500KV 电压等级下的输电线路典型参数：2、220 KV 电压等级下的输电线路典型参数：实验结果： （1）、各点的电压（2）、各点的电流4、思考题1）电力系统由哪些部分组成？答：发电、输电、变电、配电、用电即电力系统一般是分为发输变配用这五个部分2）附录中的线路参数和Bergeron 模型中需输入的参数如何转换？答：由公式L X Lω=和1CXC ω=把电感、电容的参数值化为PSCAD 中线路所要求的值。
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无穷大功率电源供电系统仿真
假设无穷大功率电源供电系统，在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
线路参数L=50km，x1=0.4Ω/km，r1=0.17Ω/km；变压器Sn=20MV·A，短路电压Us%=10.5，短路损耗ΔPs=135kw，空载损耗ΔP0=22kw，空载电流I0%=0.8，变比kT=110/11，高低压绕组均为Y行联接；并设供电点电压为110KV。
其对应的Simulink仿真模型如图1-1所示。
图1-1 无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图
表1-1 图1-1仿真电路中各模块名称及提取路径
模块名提取路径
无穷大功率电源Three-Phase Source SimPowerSystems/Eletrical Sources
三相并联RLC负荷模块5MW SimPowerSystems/Elements
串联RLC支路Three-phaseParallelRLCBranch SimPowerSystems/Elements
三相故障模块Three-phase-Fault SimPowerSystems/Elements
三相电压电流测量模块V-I-M SimPowerSystems/Measurements
示波器模块Scope Simulink/Sinks
电力系统图形用户界面Poweigui SimPowerSystems
双绕组变压器模块Three-PhaseTransformer SimPowerSystems/Elements
图1-2 电源模块的参数设置
变压器T 采用“Three-PhaseTransformer （Two Windings ）”模型。
根据给定的数据，计算折算到110kv 侧的参数如下：
变压器的电阻为
22
33221351101010 4.0820000
s N T N PU R S ∆⨯=⨯=⨯Ω=Ω 变压器的电抗为
22
332%10.5110101063.5310010020000
s N T N U U X S ⨯=⨯=⨯Ω=Ω⨯ 变压器的漏感：
63.53/(2)0.2022 3.1450
T T L X f H H π==
=⨯⨯
变压器的励磁电阻为
22
33301101010 5.51022
N m U R P =⨯=⨯Ω=⨯Ω∆ 变压器的励磁电抗为
22
330100100110101075625%0.820000
N m N U X I S ⨯=⨯=⨯Ω=Ω⨯ 变压器的励磁电感为
75625/(2)240.82 3.1450
m m L X f H H π===⨯⨯
变压器模块中的参数采用有名值则设置如图1-3所示
图1-3采用有名值时变压器模块的参数设置
如果要采用标幺值，则在Similink 的三相变压器模型中，一次、二次绕组漏感和电阻的标幺值以额定功率和一次、二次侧各自的额定线电压为基准值，励磁电阻和励磁电感以额定功率和一次额定线电压为基准值。
则一次侧的基准值为
221111060520
n base N U R S ⋅==Ω=Ω 2211110 1.9272202 3.1450
n base
N U L H H S f π⋅===⨯⨯⨯⨯ 二次侧的基准值为 22
2211 6.0520n base
N U R S ⋅==Ω=Ω 2222110.019272202 3.1450
n base N U L H H S f π⋅===⨯⨯⨯⨯ 因此，一次绕组漏感和电阻的标幺值为
11110.50.50.5 4.080.50.2020.0033,0.052605 1.927
T T base base R L R L R L ⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯====== 同理，220.0033,0.052,909.09,106.3,m m R L R R ⋅⋅⋅⋅====则变压器的参数设置如图1-5所示
图1-5 采用标幺值时变压器模块的参数设置
输电线路L 采用“Three-phaseParallelRLCBranch ”模型。
根据给定的参数计算可得，
0.17508.5L I R r l =⨯=⨯Ω=Ω
200.45020,/20.0642 3.1450
L I L L X X l L X f H π=⨯=⨯Ω=Ω==
=⨯⨯ 输电线路模块的参数设置如图1-6所示
图1-6 输电线路模块的参数设置
三相电压电流测量模块“Three-PhaseV-I Measurement ”将在变压器低压侧测量到的电压电流信号转变成Simulink 信号，相当于电压、电流互感器的作用，其参数设置如图1-7所示。
图1-7 三相电压电流测量模块
仿真时，故障点的故障类型等参数采用三相线路故障模块“Three-Phase Fault ”来设置，如图1-8所示。
图1-8 三相线路故障模块参数设置
仿真结果及分析
得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
短路电流周期分量的幅值为
22222110/31010.63()()(4.088.5)(63.520)m t
m T L T L U k I A kA R R X X ⋅⨯⨯===++++++
时间常数为
()0.2020.0640.02114.088.5
T L a T L L L T s s R R ++===++
则短路冲击电流为
0.01/0.0211(1) 1.622517.3im m m i e I I kA -≈+==
通过模型窗口菜单中的“Simulation →Configuration Parameters ”命令打开设置仿真参数的对话框，选择ode23t 算法，仿真起始时间设置为0，终止时间设置为0.2s ，其他参数采用默认设置。
在三相线路故障模块中设置在0.02s 时刻变压器低压母线发生三相短路故障。
仿真运行，可得变压器低压侧的三相短路电流波形如图1-9所示。
图1-9 变压器低压侧三相短路电流波形图
可见，短路电流周期分量的幅值为10.64KA ，冲击电流为17.39KA ，与理论计算相比稍有差别，这是由于店员模块的内阻设置不同而造成的。