基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
电气工程及其自动化毕业论文基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析
摘要随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网在其可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009a电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，实验得到了在该系统发生各种短路接地故障并由断路器自动跳闸隔离故障的仿真结果。
并利用小波分析具有很强的信号特征提取能力，尤其对暂态突变信号或微弱变化信号的处理变现出明显的优势，达到了仿真的目的。
本文做的主要工作有：（1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建（2）系统故障仿真测试分析通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词单机—无穷大；SimPowerSyetem；短路故障；ABSTRACTWith the rapid development of electric power industry, electric power system, as an increasingly large scale and complicated power system fault, The user will give power plants and power equipment of the security threats, and may have caused the accident of power system, technology and safety considerations from directly power test possibility, urged using electric simulation to solve these problems based on grid power supply system, Therefore, paper depend on the model of dynamic simulation by MATLAB build software Simulink infinite power system of single - simulation model, the grid in various fault may meet theneeds of the running of aspects.The paper base on platform version of Matlab R2009a，According to SimPowerSyetem toolbox to build power operation of common single—infinite system model, the experiment in the system was obtained by various circuit breaker automatically earthing faults and fault isolation of simulation results trip. Using the wavelet analysis and has strong ability of the signal feature extraction, especially for transient mutations signals or weak signal processing showed obvious advantages, Reaching purpose of the simulation.The main work is :(1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink(2) Fault simulation test analysis of system(3) Fault detection and analysis based on Haar waveletThrough examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance.keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelet transform目录目录.............................................................................................................. 错误！未定义书签。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
都伟杰1，张俊芳1，刘 鹏1，王 玲2
（1.南京理工大学 动力工程学院，南京 210094；2.西安铁路职工技术学院，西安 710014）
Transient Stability Simulation of Power System Based on Matlab
ABSTRACT：The basic characteristics of power system transient stability, the function and feature, and mathematical model of power system blockset and Simulink based on MATLAB are introduced in the paper. MATLAB SimPowerSystems are used to build up Simulink models of a three -machine system. Powerful functions of Matlab in the simulation of power system are shown by the simulation of power system failure. The result shows that the dynamic behavior of power system during transient processes can be observed quite accurately and directly. KEY WORDS: power system; SPS; three -machine system; transient stability simulation 摘要：介绍了电力系统的暂态稳定、MATLAB环境下Simulink 动态仿真工具、电力系统工具箱的功能和特点及仿真数学模 型。运用MATLAB电力系统仿真模块集SimPowerSystems构建 了三机系统的Simulink模型，通过对电力系统故障仿真分析， 表明了该模型能较准确直观地考察暂态过程中电力系统的 动态特性，说明了Matlab在电力系统仿真中的强大功能。
MATLAB实验电力系统暂态稳定分析报告
实验三 电力系统暂态稳定分析电力系统暂态稳定计算实际上就是求解发电机转子运动方程的初值问题，从而得出δ-t 和ω-t 的关系曲线。
每台发电机的转子运动方程是两个一阶非线性的常微分方程。
因此，首先介绍常微分方程的初值问题的数值解法。
一、常微分方程的初值问题 （一）问题及求解公式的构造方法我们讨论形如式（3-1）的一阶微分方程的初值问题⎩⎨⎧=≤≤='00)(),,()(y x y bx a y x f x y （3-1） 设初值问题（3-1）的解为)(x y ，为了求其数值解而采取离散化方法，在求解区间[b a ,]上取一组节点b x x x x x a n i i =<<<<<<=+ 110称i i i x x h -=+1（1,,1,0-=n i ）为步长。
在等步长的情况下，步长为nab h -=用i y 表示在节点i x 处解的准确值)(i x y 的近似值。
设法构造序列{}i y 所满足的一个方程（称为差分方程）),,(1h y x h y y i i i i ϕ⋅+=+ （3-2）作为求解公式，这是一个递推公式，从（0x ，0y ）出发，采用步进方式，自左相右逐步算出)(x y 在所有节点i x 上的近似值i y （n i ,,2,1 =）。
在公式（3-2）中，为求1+i y 只用到前面一步的值i y ，这种方法称为单步法。
在公式（3-2）中的1+i y 由i y 明显表示出，称为显式公式。
而形如（3-3）),,,(11h y y x h y y i i i i i ++⋅+=ψ （3-3）的公式称为隐式公式，因为其右端ψ中还包括1+i y 。
如果由公式求1+i y 时，不止用到前一个节点的值，则称为多步法。
由式（3-1）可得dy =dx y x f ),( （3-4）两边在[i x ，1+i x ]上积分，得⎰++=+1))(,()()(1i ix x i i dx x y x f x y x y （3-5）由此可以看出，如果想构造求解公式，就要对右端的积分项作某种数值处理。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究电力系统暂态稳定性研究是电力系统研究领域中的一个重要方向，其中基于MATLAB的仿真方法是一种常用的研究手段。
本文将介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究的主要内容和方法。
电力系统暂态稳定性是指电力系统在扰动发生后，恢复稳定运行的能力。
电力系统暂态稳定性的研究可以分为两个方面，即暂态过程研究和稳定性评估。
暂态过程研究主要关注电力系统在扰动发生后的响应过程，包括电压、电流、功率等参数的变化过程。
稳定性评估则是对电力系统暂态稳定性进行定量评估和分析，包括临界动态稳定的最大扰动规模以及稳定裕度等指标。
在进行电力系统暂态稳定性仿真研究时，MATLAB是一个常用的仿真工具。
MATLAB具有强大的数值计算和仿真功能，可以方便地建立电力系统的数学模型，并进行仿真实验。
下面将介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究的具体步骤。
首先，需要建立电力系统的数学模型。
电力系统可以通过节点电压和支路功率的代数方程和微分方程进行描述。
电力系统的数学模型可以根据实际系统的特点进行建立，包括发电机模型、负荷模型、传输线模型等。
其次，需要确定仿真的目标和参数。
在进行电力系统暂态稳定性仿真研究时，需要明确仿真的目标和所关注的参数，例如电压的稳定性、功率的变化等。
然后，进行电力系统暂态稳定性仿真实验。
通过MATLAB中的仿真工具，可以输入电力系统的数学模型和参数，进行仿真实验。
仿真实验可以通过改变系统的初始状态和输入参数，观察系统的响应过程和稳定性变化。
最后，进行仿真结果分析和评估。
通过对仿真结果的分析和评估，可以得到电力系统暂态稳定性的定量指标和结论。
仿真结果可以通过绘制波形图、相图等方式进行可视化展示，并进行统计和分析。
总的来说，基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究是一种有效的研究手段，可以帮助研究人员深入了解电力系统暂态过程和稳定性特性。
通过仿真实验，可以评估电力系统的暂态稳定性，指导实际运行和调度，提高电力系统的安全性和稳定性。
基于MATLAB的电力暂态稳定性仿真研究
基于MATLAB的电力暂态稳定性仿真研究代传波;汪华章;殷明【摘要】在电力系统受到干扰或故障后,如何迅速判定故障类型与故障点位置,以有效控制与维护其的暂态稳定性,这无疑对电力系统暂态稳定运行提出了更高的挑战.基于MATLAB/SIMULINK研究单机系统暂态稳定性的影响因素及其变化情况,再运用小波变换模极大值法提取暂态信号故障点行波及其特征,以快速判断出故障特征信息.通过计算分析,进而精确定位出故障点位置.结果表明,在暂态运行过程中,利用该模型能较为精确的了解电力系统的动态特性,对实验教学有着较强的指导性作用.【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】6页(P767-772)【关键词】暂态稳定;单机系统;MATLAB;小波变换;模极大值【作者】代传波;汪华章;殷明【作者单位】西南民族大学电气信息工程学院,四川成都610041;西南民族大学电气信息工程学院,四川成都610041;西南民族大学电气信息工程学院,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TM712.1+2暂态稳定指在一定运行状态下，电力系统受到内外部引起的大干扰或故障后，在暂态运行过程中快速进入新的或恢复到原有的暂态［1］.随着电网的结构与运行方式日趋复杂，电力系统中，由于系统的负荷突然变化、切入或投入主要原件或发生短路故障，都会使系统发生暂态问题.辨识影响电力系统暂态运行的因素，是维护电力系统暂态稳定性评价与控制的关键指标之一［2］.利用暂稳分析是解决这一问题的关键，并也出现了众多研究方法［3］.早前主要采取故障工频电流［4］来辨识暂态故障，但是随着故障类型逐渐增多、接地方式不断改变等因素的影响［5-6］，导致众多故障参量出现不显著、不稳定等问题，所以在实际情况下，这种方法并不适用.此后，借助故障电流中的谐波或者有功等分量对故障线路进行辨识的方法［7］，及采用消弧线圈来变化故障电流线路［7-8］，都能较好的消除故障参量不稳定的问题，但对消除不显著等问题效果不明显.利用故障测度［9-10］来确定故障线路的方法，但不能获取到暂态分量间的关系，灵敏度也较低.本文基于SIMULINK探究电力系统中影响暂态稳定性的因素，结合小波变换的时域特点，把不同频率的信号有效分解，对处理、保存或者重构原始信号有着极大的作用［11-12］，再借助其模极大值理论，对故障线路电流信号中在任一频段加入响应信号的特征向量予以提取，并提出频带数据，可以实现故障定位，并对故障特征信息进行辨识［13-14］，有效地快速解决故障提供了保证.由实验结果可得，利用该方法可快速、直观以及精确地辨识出电力系统暂态运行中的动态特性，为研究系统暂态稳定提供了必要的依据.Matlab仿真软件在程序设计、编程、图像及信号处理方面均呈现出较强的优越性，以精确有效的建立数学模型及模拟仿真奠定了基础.此外，Simulink是一种具有较强的图形输入与运算环境能力，包含了电力电子、电路以及电力系统等多种电工理论基础的仿真软件，在其可视化窗口中搭建出模拟仿真结构模型，以对电力系统进行直接地仿真分析.暂态稳定主要研究系统在受到较大干扰或故障后的动态特性［15］.为研究电力系统的暂态稳定，并进行有优良控制规律和参数的励磁控制系统的控制，本文基于单机无穷大系统来进行仿真研究，如图1所示.本文基于时域法进行搭建电力系统的暂态数学模型，发电机选取计及励磁系统的三阶数学结构模型.在电力系统中，据发电机的运行状态选取以下微分函数进行表示: 其中:—表示电机功角(rad);ωi—表示电机转子角速度(rad/s);ωN—表示电机转子额定角速度(rad/s);Tji—表示电机转矩(N.m);D—表示电机阻尼;—表示电机暂态电动势q轴等效分量(V);Pe—表示电机有功出力(W);Eq—表示电机q轴电动势分量(V).电力系统的暂态稳定性主要取决于发电机励磁系统的性能优劣程度.在系统正常运行时，励磁系统能有效控制电机的励磁输出，以达到降低电压波动、均衡分配无功功率的目的;在系统出现故障时，其可调节电机的励磁电流，以增强系统的抗干扰能力，维护系统稳定运行.其中，自并励励磁系统控制结构如图2示.从励磁系统半可控全波整流电路分析，导通角α决定了输出励磁电压Vf的大小，可得:利用励磁控制器对导通角α的大小进行调节，进而改变输出电压的大小，使励磁电压及其电流均发生一定的改变，最终完成对端电压的调节.因此，把电机断电压的输出信号作为晶闸管的输入信号，可通过(4)计算励磁电压:从图3中分析，本文主要选取p.u标准同步发电机模块以作为发电机，以“Three-Phrase transformer(Two Winding)”模块作为变压器，以三相π形等值线路模块作为系统的输电线路.在电力系统正常工作时，可通过变压器、双回路输电线路等构件，发电机向无穷大系统进行供电.其中，发电机参数:变压器参数:无穷大系统参数:在电力系统中，引起电网大扰动的原因有多种，其中短路故障的大扰动尤其严重，容易破坏系统的暂态稳定.若线路发生短路，则会导致系统失稳运行，因此，在发生线路故障时，需及时定位故障点，寻找故障原因及掌握故障特征信息.由图4可知，当在t=10s，发生三相接地故障时，在有PSS情况下，系统发生振荡的振幅要比没有PSS情况下要更小，在第一个振幅下尤为明显，并且在较短时间内系统就恢复正常.可见在快速励磁系统中，在PSS的作用下，系统能快速抑制振荡的产生，降低联络线功率的变化幅度，以快速衰减功率振幅，从而使电机功角振幅减小，系统得以稳定运行.由图5分析可得，当在D=0.5，t=0.1s条件下，发电机功角发生剧烈振荡，振幅随之变大，系统出现失稳运行;在D=50，t=0.1s时，系统仍然是稳定的.这是由于系统发生故障后，因电磁功率、机械功率二者间失衡，导致电机转子角速度也随之产生改变，促使在第一摆就已发生显著的振幅，继而振幅变大，使得角速度变大，又由于阻尼的足够大，D·Δω值变大，根据公式以下公式得:由式(5)与图5分析可得，电机阻尼越大，系统则处于减速状态，此时系统越能稳定运行.据发电机转子运动特性，可得以下函数:式(6)中:ω0—表示为发电机额定角速度;δ—表示为发电机功角;ω*—表示为发电机角速度标幺值;M—表示为惯性时间常数;PT*—表示为原动机功率标幺值;PE*—表示为电磁功率标幺值.由式(6)可得，线路故障时，若PE*越小，则通过ΔP=PT*－PE*得出ΔP值越大，转子速度也随之变大，造成电机功角也变大，系统也越不稳定.从图6分析可得:三相接地故障导致系统功角振荡振幅较大，系统最易失稳;而发生单相接地故障时致使发电机的功角振荡振幅最小，可得对系统暂态运行的影响最小.从上文仿真结果分析可得，辨识PSS、故障类型以及阻尼等影响系统暂态稳定的因素是非常重要的，在系统发生故障时，通过了解故障特征信息，对及时消除故障，维护系统暂态稳定发挥了重要作用.利用短时傅里叶变换、S变换等方法对非平稳信号的特征进行测量与辨识［16-18］，均有一定的效果，但其有计算较为复杂、信息量大以及特征量维数较高等不利因素.而小波变换具有运算率快、采样率高的优势，其是一种可进行时频变换的分析方法［19］.基于其基频带、谐波频带和高频带等三类特征量，利用伸缩、平移等运算模式，有效对信号进行时空定位，以多层次、多角度等研究故障特征信息，尤其在单相接地故障中，其暂态电压与电流信号中富含众多类型的特征参量，而且持续时间非常短，在处于稳态运行时，两者信号却最小，因此，利用小波变换能精确地对暂态突变及微弱等信号进行分解与研究，精准地获取到故障特征信息. 由小波变换的模极大值理论［20］可得，若发生故障或者噪声均会使信号出现奇异点，利用其模极大值点可相对应地收集出信号的奇异点.因尺度因素不断地增多，噪声的模极大值会不断地随之减弱，因此，在进行系数分解之后，不考虑噪声产生的影响，在理想状态中计算分析暂态短路信号的特征信息.基于Matlab通过小波变换技术对故障仿真结果的故障点进行定位与对特征信息予以提取.当发生单相接地故障时，运用db3，尺度3对机端电压进行分解，分解后各尺度上小波系数波形如下表示:从图7中可知:s—表示故障电压信号;a3—表示电压信号经变换后的低频系数;d1—d3—表示电压信号经变换后的三层高频系数.其中，d1、d2—表示为模极大值，研究两者的高频部分，可观察出两者信号显著的不连续点，体现出了明显的奇异特征.利用安装在线路端部的电流互感器，以收集故障点发出的行波信号，对入射与反射的脉冲往返时间偏差进行分析与计算，以及在线路中，检测出脉冲信号的传播速度，可得以下函数［21］:其中:L—表示为检测点到故障点的间隔;v—表示为行波的传播速度;Δt—表示入射与反射脉冲往返的时间偏差.本文主要研究在800m三相输电线路中，将故障点设定在400m处，并分别分析与计算在单相接地故障、单相开路故障以及两相接地故障等三种故障类型下的故障位置，利用模极大值法对线路行波进行测量距离，计算可得在1447点时，是行波的首个反射脉冲的起始点;再由图7分析可知，在系统故障运行时，在500点的位置是发射脉冲的起始点，而利用模极大值法对该线路进行计算，可得在972点是首个反射脉冲的起始点.可得 t1=5us，t2=14.47us，t'2=9.72us则Δt=9.47us，Δt'=4.72us.根据式(7)可得行波速度为:在电力线路中，工程上规定行波的波速设定为106～207m/us，由式(8)计算可得，该波速满足波速范围.在电力线路中，利用式(7)，计算单相接地故障的故障位置:测量误差计算单相接地故障的故障位置:计算单相接地故障的故障位置:由表1分析可得，基于小波变换中的模极大值法对故障点进行定位，以通过反射脉冲的上升沿来对脉冲起始点进行监测，能较好地判定脉冲起始点的位置，实现对故障点行波的提取，通过计算可得故障点的位置，其误差在允许范围之内.本文基于Simulink、小波变换利用时域法对影响系统暂态稳定的因素以及对故障点定位进行了研究分析.以比较在不同影响因素的作用下，分析电力系统暂态特性，得出:在PSS作用下能降低电力系统的阶跃振荡，系统较易稳定运行;发电机的阻尼越大，系统越较易稳定运行;系统产生三相接地短路故障时则也越易失稳.利用小波分析的模极大值理论辨别高频部分脉冲，来检测信号突变位置，能快速、准确地分析出系统故障特征信息和故障定位.采用这两种方法能快速确定故障类型，快速有效的消除故障，保证系统保持暂态稳定运行，本文对研究系统暂态稳定有着一定的教学实验意义.【相关文献】［1］李光琦.电力系统暂态分析［M］.北京:水利电力出版社，1984:218-220.［2］汤涌.电力系统安全稳定综合防御体系框架［J］.电网技术，2012.36(8):1-5.［3］倪以信，陈寿孙，张宝霖.动态电力系统的理论和分析［M］.北京:清华大学出版社，2002:135-215.［4］贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理［M］.北京:中国电力出版社，2004.［5］刘长江，吕臣斌，郑光辉.影响小电流接地选线准确性因素的分析［J］.供用电，2007，24(3):32-34.［6］叶杰宏，王一波.提高消弧线圈接地系统故障选线正确率的方案［J］.供用电，2006，23(3):45-47.［7］束洪春.配电网络故障选线［M］.北京:机械工业出版社，2008.［8］桑在中，张慧芬.用注入法实现小电流接地系统单相接地保护［J］.电力系统自动化，1996，20(2):11-12.［9］贾清泉，石磊磊，王宁.基于证据理论和信息熵的消弧线圈接地电网融合选线方法［J］.电工技术学报，2012，27(6):191-197.［10］齐郑，艾欣，杨以涵.基于粗糙集理论的小电流接地系统故障选线方法的有效域［J］.电网技术，2005，29(12):43-46.［11］田慕玲，王晓玲.电机故障诊断中的小波分析方法及小波基选取［J］.煤矿机械，2007，28(5):176-178.［12］冯雪，张玉文，周慧莹.电力系统故障诊断中的小波及多辨分析的应用［J］.四川电力技术，2008，31(6):57-59，81.［13］任震，黄雯莹，石志强.小波变换机器在电力系统中的运用［J］.电力系统自动化，1997(3):19-21.［14］姚李孝，姚金雄，安源.基于Matlab/Simulink的高压输电线路故障定位的仿真研究［J］.电网技术，2005(5):21-23.［15］电力系统机网协调理论与管理［M］.成都:四川大学出版社，2011:60.［16］陈春玲，许童羽，郑伟.多类分类SVM在电能质量扰动识别中的应用［J］.电力系统保护与控制，2010，38(13):74-78.［17］岳明道.基于S变换和分类树的电网暂态电能质量扰动分类辨识［J］.电力系统保护与控制，2011，39(9):32-37.［18］张明，李开成，胡益胜.基于多域特征提取和自适应神经-模糊推理系统的电能质量扰动识别［J］.电力系统保护与控制，2010，38(24):6-13.［19］王瑞，施伟峰.小波变换在电网故障诊断中的应用［J］.电子科技，2014，27(12):69-74. 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基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析
基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析电力系统暂态稳定仿真分析是电力系统运行与控制中的重要内容之一、它通过模拟电力系统的暂态运行过程，分析系统在不同故障条件下的动态响应，评估系统的稳定性，并提供相应的控制与保护策略。
MATLAB作为一种功能强大的数学建模与仿真工具，被广泛应用于电力系统暂态稳定仿真分析中。
下面将分别从模型建立、仿真分析和结果评估三个方面，介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析。
一、模型建立电力系统一般包括发电机、变电站、输电线路、负荷等元件。
在MATLAB中，可以通过建立系统的节点、支路和设备等模型，构建电力系统的仿真模型。
1.节点模型：电力系统的节点通常由发电机、负荷和母线组成。
在MATLAB中，可以通过定义节点的功率平衡方程和节点电压方程，建立节点模型。
2.支路模型：电力系统的支路一般包括输电线路、变压器和同步电动机等。
在MATLAB中，可以通过定义支路的电流-电压特性、阻抗和传输参数等，建立支路模型。
3.设备模型：电力系统的设备主要包括发电机、变压器和负荷等。
在MATLAB中，可以通过定义设备的功率-电流特性、阻抗和传输参数等，建立设备模型。
二、仿真分析建立电力系统的仿真模型后，可以使用MATLAB提供的仿真工具，进行仿真分析。
1.静态稳定分析：通过输入节点的电压和负载条件，计算各节点的电压和功率平衡，评估系统的静态稳定性。
2.动态稳定分析：在系统发生故障或负荷变化时，通过输入相应的故障或负荷变化信号，模拟系统的动态响应，并分析系统的中断时间和振荡特性等。
3.频域分析：通过对系统的输入和输出信号进行频谱分析，研究系统的频率特性和谐波性能，并评估系统的抗扰性能。
三、结果评估完成仿真分析后，需要对结果进行评估和优化。
1.稳定性评估：通过对系统的动态响应进行分析，评估系统在不同故障条件下的稳定性，并确定系统的稳定边界和临界条件。
2.控制与保护优化：根据仿真结果，确定适当的控制与保护策略，提高系统的稳定性和可靠性。
基于MATLAB的电力系统稳定器仿真研究
基于MATLAB的电力系统稳定器仿真研究宋海辉;谢云敏【摘要】A MATLAB based on PSS (Power System Stabilizer) simulation method is introduced in this paper. By using the MATLAB/Simulink software, an automatic excitation system is established. The small disturbance process of the system is also studied whether the PSS is used or not. Simulation results are also provided to demonstrate that the low-frequency oscillation can be avoided when the generator excitation voltage adjusting and PSS are both used. The reason is that the system can resume balance quickly from the small disturbance process in this situation.% 在介绍基于MATLAB的电力系统稳定器(PSS)仿真方法的基础上,研究了应用MATLAB/Simulink软件建立相应的励磁自动控制系统,并对该系统在采用PSS前后受到小扰动时的情形进行了模拟仿真。
仿真结果表明,在发电机按端电压调节励磁的同时如采用PSS,系统受到小扰动后能迅速恢复平衡,从而避免低频振荡现象的产生。
【期刊名称】《上海第二工业大学学报》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】5页(P283-287)【关键词】仿真;低频振荡;PSS;励磁系统【作者】宋海辉;谢云敏【作者单位】上海第二工业大学电子与电气工程学院,上海201209;南昌工程学院,南昌330029【正文语种】中文【中图分类】TM712在现代电力系统中，大型发电机自动电压调节器（AVR）往往会产生负阻尼，尤其在远距离、重负荷的输电线路上或互连系统的弱联络线上将更加严重。
基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真毕业论文
山东农业大学毕业论文基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真装、丁院部机械与电子工程学院订专业班级电气3班线届次20**届_________学生姓名 _______________________学号 __________________________指导教师 ____________ 副教授二0**年六月六日摘要.................................................................................. .•...Abstract .. (II)1绪论................................................................................ 1...1.1课题背景................................................................. 1..1.2课题内容................................................................. 1..1.3课题意义................................................................. 1.. 2简单电力系统的静态稳定性及其仿真分析 (2)2.1电力系统静态稳定性简介 ...................................................... 2.2.2简单电力系统的静态稳定性仿真 (4)2.2.1Simulink模型构建及参数设置............................................ 4.2.2.2保持电势E q'=q。
'常数，励磁系统的综合放大系数为5.7857仿真分析 (7)2.3提高系统静态稳定性的措施 (9)2.3.1采用自动调节励磁装置 (9)2.3.2减小元件的电抗........................................................ 1.02.3.3提高线路标称电压等级 (10)2.3.4改善系统的结构和米用中间补偿设备 (11)3简单电力系统的暂态稳定性及其仿真分析 (11)3.1电力系统的暂态稳定性简介 (12)3.2 Simulink模型及仿真结果 ..................................................... 1.43.3提高系统暂态稳定性的措施 (18)3.3.1改变制动功率（发电机输出的电磁功率） .................................. 1 83.3.2改变原动功率（原动机输出的机械功率） .................................. 1 93.3.3系统失去稳定后的措施 (20)4总结与展望 (21)参考文献 (22)致谢................................................................................. 23.Contents Abstract.......................................................................................................................................... I I 1 In troduct ion . (1)1.1 Task background (1)1.2 Task contents (1)1.3 Task sig nifica nee (1)2 The static stability of power system and its simuli nk (2)2.1 In troduct ion of power system static stability (2)2.2 Simuli nk of power system static stability (4)2.2.1 Simuli nk model con struct ion and parameter setting (4)2.2.2 Keep ing voitage E q '=E q。
最新MATLAB实验 电力系统暂态稳定分析
实验三 电力系统暂态稳定分析电力系统暂态稳定计算实际上就是求解发电机转子运动方程的初值问题，从而得出δ-t 和ω-t 的关系曲线。
每台发电机的转子运动方程是两个一阶非线性的常微分方程。
因此，首先介绍常微分方程的初值问题的数值解法。
一、常微分方程的初值问题 （一）问题及求解公式的构造方法我们讨论形如式（3-1）的一阶微分方程的初值问题⎩⎨⎧=≤≤='00)(),,()(y x y bx a y x f x y （3-1） 设初值问题（3-1）的解为)(x y ，为了求其数值解而采取离散化方法，在求解区间[b a ,]上取一组节点b x x x x x a n i i =<<<<<<=+ 110称i i i x x h -=+1（1,,1,0-=n i ）为步长。
在等步长的情况下，步长为nab h -=用i y 表示在节点i x 处解的准确值)(i x y 的近似值。
设法构造序列{}i y 所满足的一个方程（称为差分方程）),,(1h y x h y y i i i i ϕ⋅+=+ （3-2）作为求解公式，这是一个递推公式，从（0x ，0y ）出发，采用步进方式，自左相右逐步算出)(x y 在所有节点i x 上的近似值i y （n i ,,2,1 =）。
在公式（3-2）中，为求1+i y 只用到前面一步的值i y ，这种方法称为单步法。
在公式（3-2）中的1+i y 由i y 明显表示出，称为显式公式。
而形如（3-3）),,,(11h y y x h y y i i i i i ++⋅+=ψ （3-3）的公式称为隐式公式，因为其右端ψ中还包括1+i y 。
如果由公式求1+i y 时，不止用到前一个节点的值，则称为多步法。
由式（3-1）可得dy =dx y x f ),( （3-4）两边在[i x ，1+i x ]上积分，得⎰++=+1))(,()()(1i ix x i i dx x y x f x y x y （3-5）由此可以看出，如果想构造求解公式，就要对右端的积分项作某种数值处理。
基于Matlab的电力系统暂态稳定分析
基于Matlab的电力系统暂态稳定分析P R Sharma*1, Narender Hooda2法里达巴德YMCA科技大学，印度DCR科技大学，Murthal摘要:本文介绍了多机系统与基于Simulink模型的帮助下暂态稳定评估。
电力系统暂态稳定是基于从时域仿真输出得到的发电机转子的相对角度。
IEEE9条公交系统的自给自足的模式已经给出充分的细节,通过在不同的故障清除时间（FCT）的暂态稳定性分析，结果相对于模型在PSpice等电磁暂态仿真程序更准确和令人满意。
关键词：MATLAB；Simulink；FCT；暂态稳定1.简介现代电力系统由于安装大型发电机组、特高压联络线是一个复杂的系统。
由于增加了操作可能导致电力系统高度危险的状态，所以对对电力系统动态稳定的需要是在不断增加的。
暂态稳定评估（TSA）是电力系统的发展对电力系统保持平衡的能力的进化时受到扰动的动态安全评估的一部分。
系统反应这类大的变化对转子角、功率流母线电压和其他系统变量对系统的干扰。
暂态稳定性是表征经受故障电力系统的动态特性的情况下，初始状态下继续进行故障是平衡的。
如果一个系统故障后能保持同步运行并返回到初始状态或接近它可认为该系统具有暂态稳定性。
暂态稳定性是两个操作条件和干扰的功能。
这使得暂态稳定分析的复杂系统的非线性关系不可忽视。
在稳定评估临界清除时间（CCT）是为了维护电力系统的稳定性非常重要的参数。
CCT是最大持续时间发生在电力系统的失稳可能故障。
故障清除时间是随机设置的。
如果故障清除时间（FCT）比CCT更那么相对转子角度会失去稳定和系统将失去稳定。
通常用来查明了TSA 的方法是通过使用时域仿真，直接和人工智能的方法。
时域仿真方法实现了状态空间微分的求解方法。
Simulink 是一个互动的环境建模和模拟各种各样的动态系统。
一个系统是容易模块构建和迅速显示出结果来。
Simulink 中用于研究系统的非线性的影响，并因此是一种理想的研究工具。
基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析
基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析电力系统稳态仿真分析是指通过建立电力系统的数学模型，在不同工况下进行仿真计算，以评估电力系统的稳定性、可靠性以及电力质量等方面的性能。
MATLAB作为一种强大的数学计算软件，可以在电力系统稳态仿真分析中发挥重要作用。
本文将从电力系统仿真建模、传输线模型、潮流计算、稳定性分析和可靠性评估等方面介绍基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析。
首先，在进行电力系统稳态仿真分析之前，需要将电力系统进行建模。
电力系统建模包括发电机模型、负荷模型、变压器模型、传输线模型等。
在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱进行建模，通过搭建电力系统的拓扑结构，并将各个设备的数学模型与之关联，可以构建出完整的电力系统模型。
在传输线模型方面，可以使用MATLAB中的传输线模型进行仿真分析。
传输线模型一般分为线性模型和非线性模型两种。
线性模型通常采用传输线方程进行建模，可以描述传输线上电流和电压之间的关系。
非线性模型一般考虑了传输线上的电阻、电感和电容等元件的非线性特性，可以更加精确地模拟传输线的性能。
在潮流计算方面，可以使用MATLAB中的Power System Toolbox进行潮流计算。
潮流计算的目的是计算电力系统中各个节点的电压幅值和相角，通过迭代计算电力系统中各个设备的各项参数，直到系统达到稳态。
MATLAB中的Power System Toolbox提供了多种潮流计算算法，可以根据实际需求选择合适的算法进行计算。
稳定性分析是电力系统稳态仿真分析的重要内容之一、稳态分析包括小扰动稳定性分析和大扰动稳定性分析两个方面。
小扰动稳定性分析主要研究电力系统中的幅值和相角扰动对系统稳定性的影响。
大扰动稳定性分析主要研究系统发生大幅度扰动（如故障）后，系统是否能够迅速恢复并保持稳态。
MATLAB中的Power System Toolbox提供了多种稳定性分析方法，如特征根法、现行化法和直接数值法等，可以进行稳定性评估。
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
6.2.1 电力系统静态稳定性简介
作用在发电机上的机械转矩和电磁转矩如图6-16所示，转 矩平衡点有a、b两个。
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
6.2.2 简单电力系统的静态稳定性计算 1．网络参数及运行参数计算 2．稳定运行参数计算 6.2.3 简单电力系统的静态稳定性仿真 1．Simulink模型构建及参数设置 按图6-6所示的单机无穷大系统，搭建研究其静态
A
A
B
B
C
C
L1
A
A
B
B
C
C
L2
ห้องสมุดไป่ตู้
A
a
B
b
C
c
T -2
A B C 110kV Source
Load 5MW
d_theta1_2 d_theta1_2 (deg)
w1 w (pu)
stop
M a ch i n e Signals
STOP
Stop Simulation if loss of synchronism
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
6.1.1 电力系统暂态稳定性简介
如图6-1（a）所示为一正常运行时的简单电力系统及其等值电路，发 电机经过变压器和双回线路向无限大系统送电。
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
发电机在正常运行、故障以及故障切除后三种状态下的功角特性曲线 如图6-2所示.
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
6.1 简单电力系统的暂态稳定性仿真分析
电力系统遭受大干扰后，由于发电机转子上机械转矩 与电磁转矩不平衡，使同步电机转子间相对位置发生 变化，即发电机电势间相对角度发生变化，从而引起 系统中电流、电压和电磁功率的变化。电力系统暂态 稳定就是研究电力系统在某一运行方式，遭受大干扰 后，并联运行的同步发电机间是否仍能保持同步运行、 负荷是否仍能正常运行的问题。在各种大干扰中以短 路故障最为严重，所以通常都以此来检验系统的暂态 稳定。本节将以单机无穷大系统为例介绍利用 MATLAB仿真分析简单电力系统暂态稳定性的方法。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析
基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析电力系统暂态稳定性是指电力系统在受到外界扰动（如短路、负荷变动等）后，能够恢复到稳定状态的能力。
暂态稳定性分析是电力系统中的重要问题，对保证系统的可靠运行、发电厂和输电线路的设计、运行及调度具有重要意义。
本文将介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析。
电力系统暂态稳定仿真分析主要包括以下几个方面：模型搭建、参数设置、模拟计算和结果分析。
具体步骤如下：第一步是模型搭建。
在MATLAB环境下，可以用Simulink工具箱搭建电力系统暂态稳定性仿真模型。
模型的构建包括发电机模型、输电线路模型、负荷模型和控制系统模型等。
发电机模型可以使用标准的仿真模型，包括短路电流，力电耦合和励磁系统等。
输电线路的模型通常采用电感电阻模型或者传输线模型。
负荷模型可以根据实际情况选择恒定功率负荷模型、电流负荷模型或者动态负荷模型。
控制系统模型包括发电机的励磁系统、调速系统和电压控制系统等。
第二步是参数设置。
参数设置是电力系统暂态稳定仿真分析的关键步骤。
参数设置涉及到发电机的参数、负荷的参数、线路的参数和控制系统的参数等。
发电机的参数可以从发电机的技术特性曲线上获取，负荷的参数可以从实际负荷曲线上获取，线路的参数可以通过实际测量或者使用经验公式计算得到，控制系统的参数可以通过设计或者仿真实验确定。
第三步是模拟计算。
模拟计算是通过对电力系统暂态稳定性模型进行仿真分析，获得系统在不同工况下的动态响应。
在MATLAB中，可以通过设置初始条件、加载扰动和执行仿真命令来进行模拟计算。
仿真计算应该考虑各种可能的故障和不同工况下的动态稳定性。
第四步是结果分析。
根据仿真计算的结果，可以对电力系统的暂态稳定性进行分析。
分析包括评估系统的稳定性指标，如暂态稳定极限、动态损耗和电压稳定性等；分析系统中关键元件（如发电机、线路）的动态行为；确定故障发生后的系统恢复时间等。
总而言之，基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析可以帮助电力系统设计和运营人员评估系统的暂态稳定性，预测电力系统在受到扰动后的动态响应，为系统的稳定运行提供理论依据。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真
５ ０ｋ ０ Ｖ
图３ 正 常运 行时 仿真 结果
５ ０ｋ ｏ Ｖ
，
、
ｌ
ｌ
Ｉ
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其 中 ，Ｈ Ｇ 汽 轮 机 模 块 ， Ｅｃｔ ｔｏ ｙｔｍ 励 磁 系 统 ，Ｍ ｌｉ Ｔ为 ｘ ｉａ ｉｎ Ｓ ｓｅ为 ｕ ｔ—
Ｂｎ ｏ ｅ ｙｔｍ Ｓ ａ ｉｉｅ 为多 带 电力 系统 稳 定器 ，它 们与 同步 电机 ａ ｄＰ ｗｒ Ｓ ｓｅ ｔｂ ｌｚ ｒ 模块 Ｓｎ ｈｏ ｏｓ Ｍｃ ｉｅ 同构 成 了带Ｐ Ｓ ｙｃ ｒｎｕ ａ ｈｎ 共 Ｓ 励磁 控制 系 统 的同步 发 电机 模
压。
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பைடு நூலகம்
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图１ 三 机测试 系统
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图２ 示 的是 一个 完整 的带Ｐ Ｓ 磁控 制 系统 的Ｓｍ ｌｎ 仿真 模型 示 意 表 Ｓ励 ｉｕ ｉｋ
图。
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关键词 ： 暂 态稳定；Ｐ Ｓ Ａ Ｌ Ｂ Ｓ ；Ｍ Ｔ Ａ ；仿真 中图分类号 ：Ｔ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ７ －７ ９ ２ １ ）０ １ ０ ３ ０ Ｍ ６ １ ５ ７（ ０ ０ ６ ０ ６ － １
１绪论 电力 系统暂 态稳 定分 析 的主要 目的是检 查系 统在 大扰 动下 （ 故 障、 如
MATLAB实验电力系统暂态稳定分析
MATLAB实验电力系统暂态稳定分析电力系统暂态稳定分析是电力系统运行中的一个重要问题，在电力系统中，由于各种原因，如短路故障、发电机突然负载损失等，系统可能会发生故障，此时系统会经历一个从故障状态到恢复正常的过程，我们称之为暂态过程。
暂态过程的稳定性对于电力系统的运行和供电的可靠性具有重要的影响。
1.暂态稳定模型建立：在电力系统的暂态稳定分析中，需要建立系统的数学模型。
MATLAB提供了丰富的数学建模工具，可以方便地建立电力系统的暂态稳定模型，包括发电机模型、传输线模型、负荷模型等。
2.故障分析：暂态过程中，故障是系统发生暂态稳定问题的重要原因。
MATLAB提供了强大的信号处理和故障识别工具，可以对系统的故障进行分析和识别，帮助电力系统人员快速定位和排除故障点。
3.暂态稳定分析算法：MATLAB提供了各种暂态稳定分析算法，如等值阻抗法、直流微分方程法等。
这些算法可以用来对系统的暂态过程进行仿真和分析，得出系统在故障后的暂态稳定状态。
4.结果可视化：MATLAB具备强大的数据可视化功能，可以将电力系统暂态稳定分析的结果以图表的形式呈现出来。
这样，电力系统的人员可以直观地了解系统的暂态稳定情况，做出相应的应对措施。
总结起来，MATLAB在电力系统暂态稳定分析中具有很重要的作用，它能够帮助电力系统的人员对系统的暂态过程进行建模、分析和仿真，并快速定位和解决系统出现的暂态稳定问题。
同时，MATLAB还能对分析结果进行可视化展示，帮助电力系统的人员更好地理解系统的状态。
因此，MATLAB是进行电力系统暂态稳定分析的一款非常有力的工具。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析电力系统暂态稳定性是指电力系统在受到外部扰动（如短路故障）时，能否在一定时间内恢复到稳定运行状态的能力。
电力系统暂态稳定性的仿真与分析是指利用计算机仿真软件（如MATLAB）对电力系统进行动态模拟，并通过分析模拟结果来评估电力系统的暂态稳定性。
首先，电力系统暂态稳定性仿真与分析需要建立系统的数学模型。
在MATLAB中，可以利用传输线模型、发电机模型、负荷模型等来描述电力系统的动态特性。
这些模型可以采用微分方程或状态空间方程的形式表示，并利用MATLAB的仿真工具箱进行求解。
其次，电力系统暂态稳定性仿真与分析需要考虑电力系统的各个组成部分之间的相互作用。
例如，短路故障会导致发电机和传输线上的电流变化，进而对系统的电压和频率产生影响。
通过建立合适的模型，并在MATLAB中进行仿真，可以分析系统在不同故障条件下的暂态响应。
另外，电力系统暂态稳定性仿真与分析还需要考虑各种控制策略的影响。
例如，自动发电控制系统能够调节发电机的功率输出，提高系统的暂态稳定性。
在MATLAB的仿真中，可以通过改变控制系统参数，评估不同控制策略对系统暂态稳定性的影响。
最后，电力系统暂态稳定性仿真与分析还可以包括对系统的稳定极限进行评估。
稳定极限是指电力系统在一系列故障条件下仍然能够维持稳定运行的能力。
通过在MATLAB中进行大规模的故障扰动仿真，可以计算系统的稳定极限，并评估系统的抗故障能力。
总之，基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析可以帮助电力系统运营商和研究人员评估电力系统的暂态稳定性，并优化系统的控制策略。
这种仿真与分析方法可以提前发现潜在的暂态稳定问题，提高电力系统的可靠性和稳定性。
基于matlab的电力系统短路故障下暂态稳定性的仿真分析
Key words: power system；short-circuit fault；transient；stability；simulation
图2
输电线路始发段出现短路后，其暂态稳定性计
算公式如下：
1）正常运行时，
系统受到外部因素影响，
其供电电
源与故障段系统之间出现转移电抗，如式（1）所示：
X1 = x + xT1 + 1 x I + xT2
2
其中功角特性方程为：
，
d
（1）
,
P I = E U sin σ = P IM sin σ
Hale Waihona Puke XI2）出现短路故障以后，短路点附近产生附加阻
The simulation and analysis about transient stability on power system under short
circuit fault by MATLAB
HE Yan⁃ping，WU Zhao⁃bin，LIU Hai⁃chao
（State Grid Tianshui Power Supply Company，Tianshui 741000，China）
to achieve relay protection. After optimizing the swing curve of generator with M function，an effective
method to deal with transient stability of power system under short- circuit fault can be obtained by
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究电力系统暂态稳定性是指电力系统对于外界扰动的响应能力，即在电力系统发生故障或随机扰动时，电力系统是否能够保持稳定运行。
暂态稳定性研究对于电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究可以帮助了解电力系统的暂态特性、评估系统的稳定性并优化系统的控制。
首先，需要对电力系统进行建模，常见的模型有潮流模型和动态模型。
潮流模型用于描述系统的静态特性，动态模型则用于描述电力系统在受到扰动后的动态响应。
在MATLAB中，可以使用Power System Toolbox或Simulink进行电力系统建模。
在电力系统暂态稳定性仿真中，最常用的分析方法是时域仿真。
时域仿真是基于物理方程的数值求解方法，能够模拟复杂的系统变化过程。
通过选择合适的控制策略和调节参数，利用时域仿真可以评估系统的稳定性。
电力系统暂态稳定性的研究内容主要包括：故障分析、系统响应、系统稳定性评估和控制策略。
故障分析是研究电力系统在故障情况下的特性和响应。
常见的故障类型包括短路故障、开路故障和负荷故障等。
通过仿真可以分析故障时系统的电压、电流及功率等参数的变化。
系统响应分析是研究电力系统在受到扰动后的响应过程。
通过改变系统的初始条件或参数，可以模拟不同的扰动情况，并观察系统的动态响应。
系统响应的分析可以帮助了解系统的稳定性和响应特性。
系统稳定性评估是研究电力系统的暂态稳定性指标和评估方法。
通过计算系统中的各个节点的相对稳定度指标，可以得到系统的稳定性评估结果。
稳定性评估结果可以帮助分析系统的可靠性和安全性，并进行系统运行的规划和调整。
控制策略是研究电力系统对于扰动的控制方法。
通过优化系统的控制策略，可以提高系统的暂态稳定性。
常见的控制策略包括发电机励磁控制、线路调压器的控制和电容器的投切等。
通过仿真研究不同的控制策略，可以选择最优的控制方案。
总之，基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究可以帮助了解电力系统的暂态特性、评估系统的稳定性并优化系统的控制。
基于MATLAB的电力系统仿真技术研究
基于MATLAB的电力系统仿真技术研究引言：随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加，电力系统的安全和稳定运行变得尤为重要。
仿真技术是评估电力系统运行状况、优化电力系统配置以及解决系统故障的重要手段之一。
而基于MATLAB的电力系统仿真技术，由于其高度灵活、强大的数值计算能力和丰富的应用工具箱，成为了电力系统仿真领域中最为常用和受欢迎的工具之一。
一、MATLAB在电力系统仿真中的应用1. 电力系统模型的建立电力系统仿真的第一步是建立电力系统的数学模型，以描述电力系统中各个元件之间的关系和相互作用。
MATLAB提供了丰富的数据处理和数学建模工具，可以方便地将电力系统的各个元件（如发电机、变压器、线路等）抽象为数学模型，并通过线性方程组或非线性方程组来描述系统的运行规律。
2. 稳态和暂态分析基于MATLAB的电力系统仿真技术可以进行稳态和暂态分析，以验证电力系统在不同工作情况下的运行状态和稳定性。
稳态分析主要包括功率流计算、电压稳定限制计算等，而暂态分析则着重于电力系统的瞬态响应和稳定性评估。
MATLAB提供了强大的数值计算和解算器工具，可以帮助工程师高效准确地进行稳态和暂态仿真分析。
3. 阻尼器和控制器设计电力系统中的振荡和不稳定性是影响电力系统安全和稳定运行的重要因素。
基于MATLAB的电力系统仿真技术可以帮助工程师设计和优化阻尼器和控制器，以提高电力系统阻尼和稳定性。
MATLAB提供了丰富的控制系统设计和分析工具箱，例如控制系统工具箱、优化工具箱等，可用于系统建模、控制器设计和参数优化等。
二、基于MATLAB的电力系统仿真技术的优势和挑战1. 优势：（1）灵活性：MATLAB提供了丰富的建模、分析和可视化工具，使得电力系统仿真可以灵活地应对不同的问题和需求。
工程师可以根据具体情况定制电力系统的仿真模型和仿真方案。
（2）高效性：MATLAB具有强大的数值计算和算法解算能力，能够高效地处理大规模的电力系统仿真问题。
基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析
基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析电力系统稳态仿真是电力系统运行和分析中重要的一环，可以帮助电力工程师分析系统的稳定性、功率流分布、电压稳定性等关键指标。
MATLAB是一种广泛应用于科学计算和工程领域的软件，它提供了丰富的工具箱和函数，可以有效地进行电力系统稳态仿真分析。
首先，在电力系统稳态仿真中，需要建立系统的潮流计算模型。
MATLAB提供了Power System Toolbox，可以根据电力系统的拓扑结构、发电机和负荷参数建立潮流计算模型。
通过定义节点功率平衡方程和节点电压平衡方程，可以建立节点电流和节点电压之间的关系。
其次，在潮流计算模型的基础上，可以进行电力系统的负荷流量分析。
通过改变负荷的大小和位置，可以模拟系统在不同负荷条件下的功率分布情况。
MATLAB提供了直接的函数调用和GUI界面，可以方便地进行负荷流量分析，并可视化显示系统中各个节点的功率值。
另外，电力系统的电压稳定性也是稳态仿真中关注的重点。
MATLAB可以通过计算节点电压的幅值和相角来评估系统的电压稳定性。
通过改变发电机和负荷的参数，可以模拟系统的电压稳定性。
同时，MATLAB还提供了强大的绘图和数据分析工具，可以绘制电压稳定性的曲线和分析其变化规律。
此外，MATLAB还可以进行短路分析和故障分析。
通过给定故障类型和位置，可以模拟系统在故障状态下的电流和电压分布情况。
MATLAB提供了各种电力系统故障模型和计算方法，可以方便地进行短路和故障分析，并输出相应的计算结果。
总结起来，基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析可以基于潮流计算模型，对系统的稳定性、功率流分布、电压稳定性等关键指标进行分析。
通过该仿真分析，可以评估系统的运行状态和性能，为电力工程师提供决策依据。
MATLAB提供了丰富的工具箱和函数，可以方便地进行稳态仿真分析，并可视化结果，从而帮助工程师更好地理解和优化电力系统的运行。
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而言，是暂态稳定的。电力系统暂态稳定分析的主 要目的是检查系统在大扰动下（如故障、切机、切负 荷、重合闸操作等情况），各发电机组间能否保持同 步运行，如果能保持同步运行，并具有可以接受的 电压和频率水平，则称此电力系统在这一大扰动下 是暂态稳定的。在电力系统规划、设计、运行等工作 中都要进行大量的暂态稳定分析。通过暂态稳定分 析，还可以研究和考察各种稳定措施的效果以及稳 定控制的性能，因此通过时域仿真来验证所求结果 是否正确, 即电力系统在某一状态时是否是稳定的 具有重要意义[1]。
ABSTRACT：The basic characteristics of power system transient stability, the function and feature, and mathematical model of power system blockset and Simulink based on MATLAB are introduced in the paper. MATLAB SimPowerSystems are used to build up Simulink models of a three -machine system. Powerful functions of Matlab in the simulation of power system are shown by the simulation of power system failure. The result shows that the dynamic behavior of power system during transient processes can be observed quite accurately and directly. KEY WORDS: power system; SPS; three -machine system; transient stability simulation 摘要：介绍了电力系统的暂态稳定、MATLAB环境下Simulink 动态仿真工具、电力系统工具箱的功能和特点及仿真数学模 型。运用MATLAB电力系统仿真模块集SimPowerSystems构建 了三机系统的Simulink模型，通过对电力系统故障仿真分析， 表明了该模型能较准确直观地考察暂态过程中电力系统的 动态特性，说明了Matlab在电力系统仿真中的强大功能。
3 结论
通过对整个系统的仿真，可以得到以下结论： 1）Matlab7.0中的PSB是一种专门应用于电力系
统动态仿真的工具箱，其中的电力系统的元件模型 相当丰富，用户还可以利用Matlab本身的一些工具 来建立自定义模型。利用Matlab强大的计算功能和 编程技术，可以提高仿真计算的灵活性和效率，为 仿真电力系统，分析电力系统提供了一种新的 手段。
4）由于Power System Blockset简化了开关元件 的处理，认为是理想模型，在提高仿真速度、简化电 路图设计的同时，对系统的暂态过程描述不够 精确。
参考文献
[1] 倪以信，陈寿孙，张宝霖，等.动态电力系统的理论和分析 [M].北京:清华大学出版社,2002.
[2] 曾江华,陈晓明,金伟,等.MATLAB在电力系统仿真中的运 用[J].人民长江,2006,37(11):41-42.
1 仿真模型的介绍
1.1 发电机模型和励磁系统模型
发电机转子等值电路如图2所示。Matlab中未简
化的同步发电机电气部分采用五阶模型，d轴考虑2
个绕组，q轴考虑3个绕组，其电压方程组如下：
Ud=RsId+P准d-ωR准q
（1）
Uq=RsIq+P准q-ωR准d
（2）
Ufd=RfdIq+p准fd
（3）
Ukd=RkdIkd+p准kd
第 25 卷 第 1 期 2009 年 1 月
文章编号：1674- 3814（2009）01- 0017- 04
电网与清洁能源 Power System and Clean Energy
中图分类号：TM762
电网技术 Power System Technology
Vol.25 No.1 Jan.2009
Simpowersystems其中包括了电路仿真所需的各 种元件模型，如图1所示。包括有电源模块、基础电 路模块、电力电子模块、电机模块、连线器模块、检 测模块以及附加功率模块等7种模块库。每个模块
电网技术 Power System Technology
18
都伟杰等：基于 MATLAB 的电力系统暂态稳定性仿真研究
在10 s时，发生单相接地短路，10.1 s故障切除 人三机仿真模型如图3所示。
图3的具体封闭图如图4、5、6所示。
第 25 卷 第 1 期
电网与清洁能源
电网技术 Power System Te涡轮与调节器封装模型
2.2 仿真参数设置及潮流计算 发电机，变压器采用默认参数，其他元件参数
收稿日期：2008-11-03。 作者简介： 都 伟 杰（1984—），男 ，硕 士 ，主 要 研 究 方 向 为 电 力 系 统 稳 定 控制; 张俊芳（1965—），女，副教授，主要从事电力系统优化、运行与 控制等方面的教学与研究。
（8）
准kd=LkdIkd+Lmd(Id+Ird)
（9）
准kq=LkqIkq+LmqIq
（10）
式中，Ld，Lq分别为纵轴和横轴同步电感；Lfd为2个纵
轴绕组之间的互感系数；Lmd和Lmq分别表示发电机转
子横轴和纵轴的电感；Lkd和Lkq分别表示发电机转子
横轴和纵轴的漏感。
其机械系统的方程为：
图2 发电机转子等值电路
2）当改变元器件本身的参数，如短路故障类型、 电 机 的 功 率 、定 子 和 转 子 的 电 阻 、电 感 ，负 载 的 功 率、变压器的容量等，就能实现对电力系统不同工 况下运行过程的仿真分析，便于对不同参数和负载 情况进行比较。
3）利用Matlab可以方便地进行电力系统潮流计 算 ，稳 定 分 析 ，新 元 件 的 设 计 及 测 定 ，具 有 界 而 灵 活、开放直观、互动性强等优点。
图5 电压功率测量封装模型
障，10.1 s故障切除。在用powergui模块进行潮流分 配计算后。进行系统仿真。 2.3 仿真结果
两电机相对转子角度曲线如图7所示。三机角 速度与三机机端电压如图8所示。线路B1、B2、B3、 B4、B5、B6测量的电压和功率如图9所示。
电网技术 Power System Technology
关键词：电力系统；SPS；三机系统；暂态稳定仿真
0 引言
电力系统是一个复杂的动态系统，一方面它必 须时刻保证必要的电能质量及数量；另一方面它又 处于不断的扰动之中，扰动发生的时间、地点、类 型、严重性均有随机性，在扰动发生后的系统动态 过程中一旦发生稳定性问题，系统可能在几秒内发 生严重后果，造成极大的经济损失及社会影响。
Vol.25 No.1
图1 Simulink中电力系统库
库中包含各种基本元件模型，如电源模块中有直流 电压、电流源，交流电压源、电流源，受控电压源、电 流源等五种电源模型。电力电子模块库包含了理想 开关元件、晶闸管、功率场效应管、可关断晶闸管等 多种功率开关元件模型; 电机模块库中包含了各种 电机模型，如异步电动机、同步电动机、永磁同步电 动机等。只需将模块中的元件拖到Simulink窗口中， 通过参数设置，对话框设置参数就可以实现电路和 电力系统的仿真[3-4]。
（4）
Ukq=RkqIkq+p准kq
（5）
式中，U为各绕组端电压；I为各绕组电流；Rs为定子
每相绕组电阻；Rkd，Rkq为转子绕组电阻；准为各绕组
的总磁链；P为微分算子；ωR为转子角速度。
磁链方程组如下：
准d=LdId+Lmd(Ifd+Ikd)
（6）
准q=LqIq+LmqIkq
（7）
准fd=LfdIfd+Lmd(Id+Ikd)
乙 △ω(t)= 1 2J
t
[(Tm-Te-Kd△ω(t))]dt
0
（11）
ω(t)= △ω(t)+ω0
（12）
式中，Kd为阻尼系数；J为转动惯量；Tm和Te分别表示
机械转矩和电磁转矩。
励磁系统数学模型为：
TA
dEfd dt
=-Efd+kA(Vref
-Vt)
（13）
式中，TA为励磁系统时间常数；kA为励磁系统增益系数； Vref为励磁系统设定电压；Vt为发电机端口电压幅值。 1.2 线路和变压器模型
[3] 彭建飞，任眠，王树锦.MATLAB在电力系统仿真研究中 的应用[J].计算机仿真，2005,22(6):193-196.
[4] 刘兴杰，田建设，丁波，等.应用Matlab进行电力系统分析 和动态仿真[J].电力自动化设备，2004,24,(3):43-45.
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DU Wei-jie1, ZHANG Jun-fang1，LIU Peng1，WANG Ling2
（1.Power Engineering Institute, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China； 2.Xi’an Railway Vocational Technical Institute，Xi’an 710014，China）
文献标志码：A
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究
都伟杰1，张俊芳1，刘 鹏1，王 玲2