電力系統暫態穩定性仿真研究本科生畢業設計(論文)-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。隨著社會的進步和科技的發展，近年來世界各地也出現了一些大的電力系統，這些系統通常具有范圍廣、強非線性的特點。隨著電力市場化和區域聯網的不斷推。因，有時會引起電力系統崩潰的問題。運行中常見的單機—無窮大系統模型，設置的是電力系統中常見的單相接地故障，方法進行仿真，并證明了上述方法能夠提高電力系統暫態穩定。

　　

【正文】 ） 模塊 用來仿真輸電線路， 和 Ground（ 交流接地 ） 模塊 ， ThreePhase Fault （ 三相故障整流器 ）模塊 用來仿真短路故障 ， ThreePhase Transformer（ Two Windings）（ 三相變壓器繞組 ）模塊 用來仿真變壓器， 3） Machines 里 Synchronous Machine pu Standard（ 標么標準同步電機 ） 模塊用來仿真同步發電機 （ 2）設置仿真參數 （ 3）進行動態仿真 增加提高暫態穩定的模型，分別 進行快速切除故障，變壓器中性點經小電阻接地，改變強勵倍數，記錄結果。 （ 4）結果分析 仿真之后，分析所得的圖形。從電壓圖、轉速圖和功角圖著手分析是否能夠提高暫態穩定。 20 4 電力系統常用仿真簡介 常用的電力系統仿真軟件 電力系統分析軟件用數學模型和數值方法對系統的運行進行研究，可用來確定規劃設計方案、擬定運行方式、整定自動裝置的控制參數、進行事故分析和輔助運行人員作出正確的決策。此外，還可用于教學和培訓。現代化的電網迫切需要現代化的分析手段，對軟件的功能、精度、規模和速度提出了更高 的要求，期望充分利用計算機硬件和軟件技術的最新成就分析和處理電網的實際問題。目前，國際上有多種電力系統分析軟件包，在各國電力系統的實踐和研究中發揮了很大的作用。 目前常用的電力系統仿真軟件有： （ 1） MATLAB 產品族它們的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集應用來對圖像信號處理、控制系統設計、神經網絡等特殊應用進行分析和設計。它具有數據采集、報告生成和 MATLAB 語言編程產生獨立C/C++代碼等功能。 MATLAB 產品族具有下列功能：數據分析，數值和符號計算，工程與科學繪圖，控制系統 設計，數字圖像信號處理，財務工程，建模、仿真、原型開發、應用開發和圖形用戶界面設計等。 MATLAB 產品族被廣泛地應用于信號與圖像處理、控制系統設計、通訊系統等諸多領域。開放式的結構使 MATLAB 產品族很容易針對特定的需求進行擴充，從而在不斷深化對問題的認識的同時，提高自身的競爭力。 （ 2） SPICE（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美國加州大學推出的電路分析仿真軟件，是 20 世紀 80 年代世界上應用最廣的電路設計軟件，1998 年被定為美國國家 標準。 1984 年，美國 MicroSim 公司推出來基于 SPICE 的微機版 PSPICE(PersonalSPICE)。現在用得較多的是 ，可以說在同類產品中，它是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真 EDA 軟件，在國內普遍使用。最近推出了 版本。它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出，并在同一窗口同時顯示模擬與數字的仿真結果。無論對哪種器件哪些電路進行仿真，都可以得到精準的仿真結果，并可以自行建立元器件和元器件庫。 （ 3） EWB（ Electronic Workbench）軟件是 Interactive ImageTechnologies Ltd 在20 世紀 90 年代初推出的電路仿真軟件。目前普遍使用的是 ，相對其它 EDA軟件，它是較小巧的軟件。但它對模擬電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎 100%地仿真出真實電路的結果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發生器、 21 掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學易用。它的很多功能模仿了 SPICE 的設計，但分析功能比 PSPICE稍少一些。 （ 4） Protel是 PROTEL 公司在 20 世紀 80 年代末推出的 CAD 工具，是 PCB 設計者的首選軟件。它較早在國內使用，普及率最高，有些高校的電路專業還專門設有 Protel 課程，幾乎所有的電路公司都要用到它。早期的 Protel 主要作為印刷版自動布線工具使用，現在普遍使用的是 Protel99SE，它是個完整的全方位電路設計系統，包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計（包含印刷電路板自動布局布線），可編程邏輯器件設計，圖標生成，支持宏操作等功能，并具有 Client/Server(客戶服務器體 系結構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如 ORCAD、 PSPICE、 EXCEL 等 )。使用多層印刷線路板的自動布線，可實現高密度 PCB 的 100%布通率。 Protel 軟件功能強大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的功能是電路設計和 PCB 設計。 以上各個電力系統仿真軟件的結構和功能不同，它們各自的應用領域也有所側重。 MATLAB 簡介 MATLAB 一詞是 Matrix Laboratory （矩陣實驗室）的縮寫。 20 世紀 70 年代后期，時任美國新墨西哥大學計算機科學系主任的 Cleve Moler 教授為減輕學生編程負擔，為學生設計一組調用 LLINPACK 庫程序的“通俗易用”的接口，此即用 Fortran編寫的萌芽狀態的 MATLAB。此后， MATLAB 軟件的功能不斷得到豐富和發展。 MATLAB 是美國 MATH WORK 公司 1984 年開始推出的一種簡潔的工程計算語言，它是以矩陣計算為基礎，把計算、可視化、程序設計融合到一個交互的工作環境中。 在國際學術界， MATLAB 已經被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。MATLAB 將數值分析、矩陣運算、信號處理、圖形功能和系統仿真融為一體，使用戶在易學易用的環 境中解決問題，如同書寫數學公式一樣，避免了傳統的復雜專業編輯。 Simulink 是在 MATLAB 環境下用于動態建模和仿真應用最廣泛的軟件包之一，意思是仿真鏈接。該軟件有兩個特別明顯的功能：仿真與鏈接。也就是說，可以直接利用鼠標在模型窗口中劃出所需要的控制系統模型，然后再利用該軟件提供的功能來對控制系統直接進行模擬，很明顯，這可以將一個原本很復雜的系統變得相當容易輸入。 22 SIMULINK 是一種強有力的仿真工具，它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價來模擬真實動態系統的運行。 SIMULINK 準備有數百種預定義 系統環節模型、最先進有效的積分算法和直觀的圖示化工具。依托 SIMULINK 強健的仿真能力，用戶在原型機制造之前就可建立系統的模型，從而評估設計并修補瑕疵。 SIMULINK 具有如下特點： （ 1） 建立動態系統的模型并進行仿真。 SIMULINK 是一種圖形化的仿真工具，用于對動態系統建模和控制規律的研究制定， SIMULINK 幾乎可分析任何一種類型的真實動態系統。 （ 2）以直觀的方式建模。利用 SIMULINK 可視化的建模方式，可迅速地建立動態系統的框圖模型。只需在 SIMULINK 元件庫中選出合適的模塊并拖放到SIMULINK 建模窗口，鼠標點擊連接就可以了。 （ 3）增添定制模塊元件和用戶代碼。 SIMULINK 模塊庫是可定制的，用戶也可以修改已有模塊的圖標，允許用戶把自己編寫的 C、 FORTRAN、 Ada 代碼直接植入SIMULINK 模型中。 （ 4）快速、準確地進行設計模擬。 SIMULINK 優秀的積分算法給非線性系統仿真帶來了極高的精度。 SIMULINK 的求解器能確保連續系統或離散系統的仿真高速、準確的進行。 （ 5）分層次地表達復雜系統。根據需要，各種模塊可以組織成若干子系統。在此基礎上，整個系統可以按照自頂向下或自底向上的 方式搭建。 （ 6）交互式的仿真分析。這種交互式的特征可幫助用戶快速評估不同的算法，進行參數優化。 SimPowerSystems 庫是 SIMULINK 下面的一個專用模塊庫，是在 SIMULINK 環境下進行電力、電子系統建模和仿真的先進工具。 SimPowerSystems 庫提供了一種類似電路建模的方式進行模型繪制，在仿真前自動將仿真系統圖變化為狀態方程描述的系統形式，然后在 SIMULINK 下進行仿真分析。它為電路、電力電子系統、電機系統、發電、輸變電系統和配電計算提供了強有力的解決方法，尤其是當設計開發內容涉及控 制系統設計時，優勢更為突出。 PSB（ Power System Blocket）是一個圖編輯器，在 Simulink 環境下能建立系統原理并進行仿真計算。 PSB 庫提供了電力系統仿真通用的原件和裝置，包括 RLC 支路和負載、變壓器、傳輸線、避雷器、電機、電力電子裝置等。只需通過點擊和拖放 PSB 庫內的模型即可建立用戶所需要的電力系統仿真原理圖，并利用模型元件的對話框來設置相關參數，使用 Simulink 提供的示波器模型，可現實仿真結果及其波形。 23 MATLAB 保存圖形 （ 1） 模型圖的保存 模型圖建立完后，點擊 Edit,出現下拉菜單，選擇 Copy Model To Clipboard,就將模型圖復制成功了，在建立的文檔中粘貼即可。 （ 2） 波形圖的保存 運行之后，打開 scope，得到圖形，在 matlab 指令窗口輸入： set(0,39。ShowHiddenHandles39。,39。on39。) set(gcf,39。menubar39。,39。figure39。) 然后按下回車，則在 scope 窗口會出現菜單欄。點擊 Edit,選擇下拉菜單中的 Axes Properties,即可修改圖形的背景顏色和波形的顏色等其它屬性：選擇下拉菜單中的Copy Figure,即把整個波形圖和坐標復制成功，只需在建立的文檔中粘貼即可。 24 5 基于 SIMULINK 的單機無窮大系統的暫態穩定性仿真 單機 無窮大系統的建模 單機無窮大系統原理圖如圖 51. G T S 圖 51 單機無窮大系統原理圖 根據圖 51 建立的單機無窮大系統仿真原理圖如圖 52. P h a s o r sp o w e r g u iv+V o l t a g e M e a s u r e m e n tABCT h r e e P h a s e S o u r ceABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s eT r a n s f o r m e r( T w o W i n d i n g s )A B CT h r e e P h a s eP a r a l l e l R L C L o a dPmV f _mABCS y n c h r o n o u s M a c h i n ep u S t a n d a r dS co p e 5S co p e 2S co p e 1M a n u a l S w i t chmv s _qdd_t het awmdwM a ch i n e sM e a s u r e m e n tD e m u xG r o u n d 1In Vs t abG e n e r i cP o w e r S ys t e m S t a b i l i ze r K G a i n 1 K G a i nv refvdvqv s t abVfE xci t a t i o nS ys t e mD i s t r i b u t e d P a r a m e t e r s L i n e 1D i s t r i b u t e d P a r a m e t e r s L i n e0 . 7 5 0 1C o n s t a n t 290C o n s t a n t 11C o n s t a n t St at or v olt age v q (pu) St at or v olt age v d (pu) 圖 52 單機無窮大仿真原理圖 圖中使用到的基本模塊有： 示波器 scope，邏輯加，增益 gain，電機測量模塊 Machines Measurement Demux，同步電機（標幺值單位）模塊 Synchronous Machine pu Standard，勵磁系統 Excitation System，通用電力系統穩定器 Generic Power System Stabilizer，三相并聯 RLC 負 載Three Phase Parallel RLC Load，雙繞組三相變壓器 ThreePhase Transformer(Two Windings)，電壓測量模塊 Voltage Measurement，分布參數線路模