基于Matlab电力系统稳定器参数优化仿真分析
PSS 的传递函数框图如图 5 所示。其中,T1>T2,T1=T3,T2= T4。
图 5 PSS 传递函数 图 5 中 ,T1、T2、T3、T4 为 超 前 -滞 后 环 节 时 间 常 数 ;Tw、Tp 为隔直环节时间常数;Kw、Kp 为放大倍数。 PSS 由放大、滤波、隔直 、超 前-滞 后 校 正 、限 幅 等 环 节 组 成。PSS 的输出加入到励磁系统的电压迭加点。隔直环节是 微分单元组成 ,当 TW 愈小超前作用越显著,隔直单元在低频 时超前是不希望的,因此要求 TW 较大,TW=10 s,Tp=0.2 s。 2.3 应用 M atlab 优化 PSS 参数 2.3.1 系统固有频率的确定 电力系统是复杂的高阶系统,不利于分析、研究。在满足控 制 需 要 的 前 提 下 ,寻 找 对 系 统 特 征 起 主 要 作 用 的 环 节 和 变 量 , 由 相 关 文 献[2]通 过 单 机 —无 穷 大 系 统 中 小 扰 动 下 的 同 步 发 电机方框图可得到如图 6 所示的电机开路时的电压调节环。
利用叠加定理, 将 Δω信号作用产生的附加转矩与 ΔPe 信号作用产生的附加转矩叠加,以分析以 Δω和 ΔPe 同 时 为 输入信号的 PSS 抑制低频振荡。
当 PSS 输入信号为 Δω时 ,为 了 使 PSS 产 生 的 附 加 力 矩 与 Δω轴同相位,PSS 应具有超前角 θd,θd=θg。由于 θd 及 θg 均 是 ω的 函 数 ,因 此 一 般 设 计 使 θd 略 小 于 θg。当 ω变 化 时 ,使 ΔP.ePSS 滞后 Δω轴 0°～45°。在 f=0.2~2.0 H z范围内,ΔP.ePSS 与 ΔP. e 的 合成电磁转矩 ΔP. e′在 Δω轴上的投影为正,从而使 AVR 提供 正阻尼(见图 4b)。
a AVR 产生及 PSS 产生的阻尼转矩 图 4 中 ,Eq 为 发 电 机 的 空 载 电 势 ;θg 为 励 磁 系 统 的 滞 后 角;θd 为 PSS 超前补偿相位角;UPSS 为励磁系统相加 点 输 入 的 信号;PePSS 为 PSS 产生的电磁转 矩 ;ΔPe′为 附 加 PSS 后 的 总 电 磁转矩。
第34 卷第 6 期 2008 年6 月
文 章 编 号 :0559-9342(2008)06-0077-04
水力发电
机电与金属结构
基于 M atlab 电力系统稳定器参数 优化仿真分析
蔺 红,晁 勤
(新疆大学电气工程学院,新疆 乌鲁木齐 830000)
关键词:电力系统稳定;电力系统稳定器(PSS);M atlab;参数优化 摘 要:电力系统稳定器(PSS)的参数设置对控制效果至关重要,以 系 统 功 率 振 荡 和 功 角 振 荡 幅 值 最 小 为 目 标 ,用 M atlab 软件对以△ω和△Pe 同时为输入信号的 PSS 进行了参数优化,利用 M atlab 建立励 磁调节系统仿真模型。仿 真结果表明,应用此优化方法可迅速得到具有良好控制效果的 PSS 参数。
机组的励磁系统传递函数如图 3 所示。
图 3 励磁控制系统传递函数示意
图 3 中,θ1 为励磁机滞后角;θ2 为发电机磁场滞后角。 励磁系统是一滞后单元,它由励磁滞后角 θ1 和发电机磁 场滞后角 θ2 构成,系统的传递函数
G
EC(s)=
(1+K
K 2K 5K 3K e 3Td0′s)+(1+Tes)+K
蔺 红,等:基于 M atlab 电力系统稳定器参数优化仿真分析
机电与金属结构
rad/s=5.34 H z。 2.3.2 PSS 参数的优化
在 M atlab 环境下进行 PSS 参数优化,先绘制原系统 G (s) 的 Bode 图 ,并 求 出 相 角 裕 量 γ0 和 增 益 裕 量 。 根 据 校 正 后 系 统 所 要 求 的 相 角 裕 度 γ,增 加 5°~15°的 补 偿 ,找 出 符 合 这 一 要求的频率作为穿越频率 φc。令最大超前相角 φm=φc,则由式 α=(1-sinφm)/(1+sinφm)求出 α。然后,在 Bode 图上确定未校正 系统幅值为 20lg!α时的频率 ωm, 以该频率 作 为 校 正 后 系 统的开环剪切频率 φc,即 φm=φc,由式 ω1=1/τ=ωm ! α和 ω2=1/ ατ=ωm/! α,求出 T1、T2。执行编写的程序 ,可 得 PSS 的 传 递 函数:G(s)=(0.132 4s+1)/(0.066 86s+1)。Bode 图和单位阶跃响 应图见图 7。
3K
6K
e
(1)
将 S=jω代入式(1),可得 GEC(s)的相频特性
θg(ω)=-arctan[1+K
ω(Te+K 3Td0′) 3K 6K e-ω2K 3Td0′Te
]
(2)
由 于 GEC(s)的 滞 后 作 用 ,当 K5 为 负 时 ,电 压 调 节 器 AVR 产生的电磁转矩 ΔP. E 在Δω轴上的投影为负(见图 4a)。
由图 7a 可见,系统加 PSS 后的单位阶跃响应比不加 PSS 时振荡次数少,达到稳定的速度快。从图 7b 可见,系统加PSS 后相位裕度比不加 PSS 时增大,所以 PSS 参数选择合理。增 益可由仿真试验取得。先找到系统的临界增益 ,然后计算出 最佳增益作为增益的整定值。本系统的 PSS 的增益为 1。
图 6 电压调节环 应 用 M atlab 软 件 可 得 系 统 的 传 递 函 数 G (s)=3 000/(s2+ 50.2s+1 124.7); 由 此 得 系 统 的 固 有 频 率 fn= !1 010 =33.5
78 W aterPowerVol.34.No.6
第 34 卷第 6 期
Sim ulation Study on Param eter O ptim um for PSS based on M atlab Lin H ong,Chao Qin
(College ofElectricalEngineering,XingJiang University,Urum qiXingjiang 830000) K ey W ords:powersystem stability;powersystem stabilizer(PSS);m atlab;param eteroptim um A bstract:The param etersetting ofthe powersystem stabilizer (PSS)is very im portantfor its controleffect.Taking the m inim um am plitudes ofactive poweroscillation and powerangle oscillation as the target,we use M atlab to optim ize the param eters ofPSS with Δωand ΔPe as its inputsignals and to establish the sim ulation m odelofexcitation governorsystem .The sim ulation results illustrated thatsuch optim alm ethod could getrapidly the param eters ofPPS with good controleffectiveness.
中图分类号:TM 743
文 献 标 识 码 :A
0引 言
随着大规模电力系统的发展以及快速励磁系统的应用, 系统阻尼不断降低,导致电网 中出现负阻尼或弱阻尼低频振 荡 现 象 ,系 统 的 安 全 与 稳 定 运 行 受 到 威 胁 。目 前 ,电 力 系 统 普 遍 采 用 在 励 磁 调 节 器 上 附 加 电 力 系 统 稳 定 器 PSS(Power System Stabilizer) 的 附 加 励 磁 控 制 方 案 ,PSS 接 受 这 些 振 荡 信 号 ,按 要 求 传 递 给 励 磁 电 压 调 节 器 ,通 过 电 压 调 节 器 的 自 动 控 制 作 用 ,对 发 电 机 转 子 之 间 的 相 对 振 荡 提 供 正 阻 尼 ,以 此 实 现 对 振 荡 的 抑 制 。 但 是 PSS 的 参 数 整 定 工 作 困 难 而 又 复杂。
W aterPowerVol.34.No.6 77
机电与金属结构
水力发电
2008 年 6 月
图 2 低频振荡的同步发电机模型 数 ;K1~K6 为 线 性 化 常 数 ;s为 拉 开 普 拉 斯 算 子 ;Δ为 取 差 值 ; K1~K6 在 一 般 运 行 方 式 下 为 常 数 ,K5 在 发 电 机 负 荷 较 小 时 为 正 值 ,在 负 荷 较 大 时 因 δ0 增 大 ,K5 变 为 负 值 ,其 他 5 个 参 数 一般都为正值。 1.2 励磁调节系统传递函数
1 电力系统弱( 负)阻尼产生的原因
目前 ,大型发电机普遍采用集成电路和可控硅组成的励 磁调节器,从而使自动励磁调 节器 AVR 的时间常数缩短、增 益大大提高, 加上晶闸管直接励磁快速励磁系统的广泛采 用 ,使 得 电 力 系 统 的 阻 尼 降 低 ,这 是 造 成 低 频 振 荡 的 直 接 原
2 电力系统稳定器 PSS
2.1 PSS 抑制低频振荡的原理
产生低频振荡的原因是因为系统的阻尼减小,那么抑 制 低 频 振 荡 的 手 段 ,一 是 减 小 负 阻 尼 ,二 是 增 加 正 阻 尼 。增 加 正
阻 尼 的 措 施 有 :采 用 PSS,最 优 励 磁 控 制 ,静 止 补 偿 器 ,直 流 输电控制等。其中,PSS 采取转速偏差 Δω、频率偏差(Δf)、加 速功率偏 差 (ΔPa)和 电 功 率 偏 差 (ΔPe)中 的 1 个 信 号 或 几 个 信号(一般为 2 个)作为 AVR 的附加输入,增加正阻尼 ,但不 降低励磁系统电压环的增益、不影响励磁系统的暂态性能、 电 路 简 单 、效 果 良 好 ,在 国 内 外 都 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 2.2 以 Δω和 ΔPe 同时作为输入信号的 PSS
基于Matlab Simulink的同步发电机励磁系统模型的研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·148·2020年第17期文章编号：2095－6835（2020）17－0148－02基于Matlab Simulink 的同步发电机励磁系统模型的研究岳文超（连云港供电公司，江苏连云港222000）摘要：介绍了电力系统动态建模方法，对同步发电机励磁系统的构建进行了深入研究。
着眼电网的实际需求，探究使用Maltlab Simulink 模拟程序搭建电源励磁系统的数学模型，模拟获得符合实际情况的调节器设置参数，调整各参数，从而得出符合实际的励磁系统的数学模型和参数，验证了Maltlab 对电力系统进行研究的有效性和可行性。
关键词：Matlab Simulink ；励磁系统；仿真计算；数学模型中图分类号：TM31文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.17.064随着电网的范围增大，网载负荷能力增强，电网安全也面临着挑战。
发电机的励磁控制系统可以稳定频率和电压的波动，改善动态品质，提高抗干扰能力，对防止电网事故扩大起着重要作用。
建立励磁系统模型进行研究，可以精确评估电网暂态稳定性，方便对电网进行事故预想。
以往的模型动态指标采用经验值或默认值，往往与实际不符，且软件复杂，不能满足一般工作人员的需求。
且Matlab 具有更好的兼容性和友好的人机互动，应用前景巨大。
所以，利用Matlab 对励磁系统模型进行分析，一方面，可以节省分析者的时间成本；另一方面，可以提升模拟分析的的精度和指导价值。
1励磁系统工作模型原理解析励磁系统由以下两部分构成：向发电机绕组提供可控直流电流，用于建立稳定的直流磁场，称之为励磁输出模块；在正常运行或发生事故时调节及励磁电流以满足相关需求，包括励磁调节、强励磁、强减磁和自灭磁等，称为励磁控制模块。
励磁调节器与发电机的电压、电流等状态量构建联系，以预先设置的调节参数对励磁功率模块发出控制信号，控制励磁功率模块的输出，从而控制整个发电系统。
MATLAB PSB在电力系统暂态稳定中的仿真应用
０ 引 育
图 １中 同步 发 电机 的 参数 设 置 为 ： ｕ ｄ （ 极 ｒｎ 隐 ｏ
机 ）９ ＯＭＶ ２ Ｖ，０Ｈｚ １ ， ： ．， ＝ ．５ ，Ｏ Ａ，０ｋ ５ ， ． ｏ ｏ２ ， ８ ３
电力 系 统 暂 态 功 角 稳 定 控 制 是 电力 系 统 稳 定
摘
要： 运用 ＭＡ Ｌ Ｂ电力系统仿真程 序 ＳｍＰｗ ｒｙｔ ｓ构建 了一个单 机一无穷大系统模 型 。 ＴＡ ｉ ｏ ｅＳｓ ｍ ｅ 并在此基础上对电
力系统稳定器 、 快速切除故 障、 故障限流器 、 相 自动重 合闸等提高 电力 暂态稳定性措施 的运行效果进行了仿真分 单 析， 可供师生在电力系统哲态分析课 程教 学过程 中参考 。
Ｂｏｋｅ（ ｌ ｓｔ以下 简 称 Ｐ Ｂ） ｅ Ｓ 进行仿 真分 析 。
１ 单机一 无 穷大 系统 的 Ｍ ＡＢ Ｐ Ｂ建模 Ａｒ Ｓ Ｌ
ｌ０ｋ 极限传输容量为 ３０Ｍ ｍ。 １ ５ Ｗ。 无穷大系统采用三相电源模块代替 ．参数设置
为 ：３ Ｖ，０ ＶＡ， ２ ０ｋ １０Ｇ Ａ相相 角 为 ０ ，／ ＝ Ｏ 小负 。Ｘ Ｒ Ｉ 。
荷 的参数 为 ： ＝ Ｗ ， Ｌ １ａ ， ｃ ｌａ ， 联小负荷 的 Ｐ Ｉ Ｑ＝ ｖ ｒＱ ＝ ｖ ｒ并
ｂ ｓｄ ｏ ｈｓｍｏ ｅ。 ｏ ￣ ｅ ｓｏ ｒｖｎ ｏ ｅ ｙｔｍ ｒｎ ｉｎ ｔｂｌｔ ｒ ｉ ｌｔｄ ｂ ｉ ｏ ｒｙ ｔｍｓ ｎ ａｅ ｎ ｔｉ ｄ ｌ ８ ｍｅｍｅ ｄ ｆｉ ｏ ｉｇｐ ｗ ｒｓｓｅ ｔａ ｓｅ ｔｓａ ｉ ｙ ａｅｓｍｕａｅ ｙＳｍＰ ｗｅＳ ｓｅ ，ｉ－ ｍｐ ｉ
维普资讯
４
文 章 编 号 ：０ ６ ３ ８ ２ ０ ）３－ — ４ １０ — ４ Ｘ（０ ６０ －４ ０ ０
基于MATLAB的电力系统稳定器和静止无功补偿器对电力传输稳定性的仿真
４ ２
《电 气开 关 Ｍ２ ０ ． ． ） ０ ８ Ｎｏ １
文章 编号 ：０ ４ ２ ９ ２ ０ ） １ ０ ２ ３ １ ０ － ８ Ｘ（ ０ ８ ０ —０ ４ —０
基 于 ＭＡＴＬ ＡＢ的 电 力 系统 稳 定 器 和 静止无功补偿器对 电力传输稳定 性的仿真
验 可 能性很 小 。 因此 ， 文 应用 ＭＡＴＬ 本 ＡＢ软件 进行 了
电功率 偏差 中的一个 信号 或几 个 信号 作为 励磁调 节 器
的 输 入 ， 生 阻 尼 力 矩 ， 提 高 电 力 系 统 的 动 态 稳 产 来
定 川。
电力 系统无 功补 偿 的仿 真 试验 。
３ 静 止 无 功 补偿 器 偿 器
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｕ ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｒ ｓ ｓｅ ｓａ ｉ ｚ ｒ ａ ｄ ｓａ ｉ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｒ ｔａ ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｆ ｎ ｔｏ ｆｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｔｂ ｌ ｅ ｎ ｔｔｃ ｖ ｒ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｏ ， ｉ
与 经 济运 行 ， 保 证 用户 安 全 生产 和 产 品质 量 以及 电 对 气 设备 的安全 与寿 命有 着重 要影 响 。研 究静 止无功 补
偿 器 （ ＶＣ） 于 电力 系统 的 电压 无功稳 定性 的影响 具 Ｓ 对
抑 制 自发 低 频振 荡 的发 生 ， 小 系 统 中 由负荷 波 动 等 减
Ｋｅ ｒ ｓ： ｏ ｒｓ ｓ ｅ ｓａ ｉｚ ｒ ｓａ ｉ ｖ ｒｃ ｍｐ ｎ ａ ｏ ； ｔ ｂ；ｓｍｕ ａｉ ｎ ｏ ｏ ｒｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｔ ｂｌ ｅ ； ｔｔｃ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｒ ｍａｌ ｉ ａ ｉ ｌｔ ｆｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｏ
设计电力系统稳定器pss的设计与仿真分析
ﻫ本科毕业设计题 目 电力系统稳定器的参数计算和仿真分析学生姓名 王泽旸专业名称 电气工程及其自动化指导教师 党常亮教学单位 宝鸡文理学院学生学号 201095014076编 号 DQ2014DQ076ﻩ２014 年5月1０日电力系统稳定器的参数计算和仿真分析摘要:随着我国电力工业的迅速发展,电力系统规模日趋增大,电压等级进一步提高，装机容量和用电负荷不断增大，同时，风能,太阳能等一些新能源发电所占发电比重的增大，电力系统的稳定运行变得越来越突出。
随着大电网的互联，电力系统容量倍增,以及快速励磁装置的广泛使用，大电网存在的问题逐步凸显出来,英美等国都发生过大规模停电事故,各国对大电网存在的问题也越来越关注，其中大电网的稳定性一直是专家们关注的重点，低频振荡是影响电网稳定性的重要因素，对低频振荡抑制早在70年代就有了比较成熟的方法,其中最具典型的是采用电力系统稳定器（ＰSS）。
电力系统稳定器（pｓs)就是为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。
它在励磁电压调节器中，引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩,去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用，用于提高电力系统阻尼、解决低频振荡问题,是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。
本文先从理论出发,详细分析了同步发电机的电压方程和磁链方程并推导了简单系统中同步发电机的电磁功率方程以及同步发电机的转子运动方程。
并在此基础上建立单机无穷大系统的ＭＡＴLAB模型,并将它作为研究对象,具体分析PSS对系统稳定性的作用，然后又分析了系统带ＰSＳ和不带PＳＳ时系统的运行情况,最后对两种情况进行了比较,分析了PSS的优点和缺点,同时对电力系统的未来提出了更高的挑战。
本文还介绍了电力系统稳定器的设计原理和对电力系统造成的影响、使用电力系统稳定器的好处。
由于电力系统在正常运行时会发生频率的振荡，对我们的生产生活带来了很多的危害，给我国的国民经济造成了巨大的损失。
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。
两种电力系统稳定器(PSS)的优化设计仿真
阳 为阻尼频率 。
可见 ，阻尼转矩 系数 Ｄ 大，阻 尼越强 ， 越 对振荡 的抑制能 力就 越强 。而 同步转矩系数Ｋ越 大，阻尼越弱 ，对振荡的抑制 能力就越 ．
弱。可见 ，发电机组本质 上是振 荡系统 ，小于存在 电气 和机械阻 尼 ．振荡很快衰 减。可控制电气 阻尼（ 磁或Ｐ Ｓ来提高机组动 即励 Ｓ） 态稳定性 。
或几个信号 ，作为 自动 励磁 调节 器Ａ Ｒ Ｅ 的附 加输入 。 生阻 尼力 产 矩， 提高 电力系统稳 定性 。 第一种Ｐ Ｓ Ｓ 以转速 偏差 （∞ 为输入信 号的ＭＢ Ｐ Ｓ △） — Ｓ ，对前 述 的低频带 ，中频带 ，高频带的 低频振荡均有好 的抑制效果 。ＭＢ —
ＰＳ Ｓ 同时对 三个频 带作 用 ，是山微分带 通滤波 器，放 大器 ，限幅器 组成 ，输出是这三个频带输 出之和并再经一个限幅器作 为 Ｐ Ｓ Ｓ 的输 出而到达励磁装置 ＭＢ Ｐ Ｓ — Ｓ 的结构示意图见图ｌ ： 第一种［ Ｄ ｌ ￣ ｅａ ［ ｔ Ｗ型Ｐ Ｓ Ｉ Ｓ 。它 由低通滤波器 ，放大器、 冲洗器 ． 相位补偿器以及 限幅器组成。当 电力系统振荡 引起了发 电机的机 械振荡， 种振荡也 即功率振荡。 这 为保持电力系统稳定 ，必须有足 够的阻尼。Ｄ ｌ ｅａ ｔＷ型Ｐ Ｓ Ｓ 通过调
电力系统 的低频振荡主要可分为 四种 ： ①本地振荡 。一个 电厂 与其余 电厂之问的振荡 ，振 荡频 率主要 在０ 赫兹到４ 赫兹之间 ． ８ ． ０ ②厂问振荡 。两个 电气距离较近的 电厂问 的振 荡，振 荡频率在 ｌ 到 ２ 赫兹之 问 。 群体振荡 两个主要的 电站之 间的振 荡 ，振荡频率 ③ 主要在０ 赫兹到Ｏ 赫兹之间 。④全局振荡 。一个 固定区域中所有 ． ２ ． ８ 发电机部振荡。 电力 系统 稳定 器 （ Ｓ 是 采取转 速偏差 （∞），频 率偏 差 ＰＳ） △ （ ），加速功 率偏差 （ ｐ ），电功率偏差 《 ｐ ）中的 一个信号 ａ￣ ａ，
基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析
Ｖｏ １ ． ９ ＮＯ ． ２ 来自Ａｐ ｒ ．２ ０１ ３
基 于 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 的 电力 系统 稳态 仿 真 分 析
李丽 霞 ， 李 凯 ， 路 静 ， 姚 兴佳
（ １ ． 沈 阳工程 学院 自动控 制工程 系 ， 沈阳 １ １ ０ １ ３ ６ ； ２ ． 沈 阳工 业大 学 风 能技术 研 究所 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ２ ３ ； ３ ． 沈 阳晟 昱咨询 有 限公 司 ， 沈阳 １ １ ０ １ ６ ８ ）
一
统上 来 ； ② 可 以大大 降低 动态数 字仿 真 的运算量 ， 提 高
仿真速度 ， 并很好地满足继电保护测试要求．
引起大扰动的原因主要包括 ： ①发生短路故障 ； ②
切 除或投 入 系统 的主要 元件 ， 如 发 电机 ， 变 压器 以及线 路； ③负 荷 的突然 变化 ， 如 大用户 的投 入 ．
第 ９卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
沈 阳工程 学院学报 （自然科 学版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
摘 要 ：通过 ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ中的 ｓ ｕ ｍ ｉ ｌ ｉ ｎ ｋ电力 系统仿 真模块 ， 搭建 了一个单机无 穷大系统 ， 设 置短路故 障并采取 电力 系统稳性
措施 ， 通过仿真 系统输 出相 角、 电压、 转速 的波形进行 对比分析 ， 结果表明 ： 电力 系统稳 定器、 快速切除故障 、 故障 限流 器、 能够提 高电力 系统暂 态稳定性． 关键 词 ： Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ； 仿真 ； 单机 一无穷大 系统 ； 暂 态稳定 中图分类号 ： Ｔ Ｍ８ ６ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ３—１ ６ ０ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ １ ４ ３— ０ ４
基于 MATLABSimulink 的电力系统暂态稳定性分析与仿真
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第17期·63·文章编号：2095－6835（2021）17－0063－02基于MATLAB/Simulink 的电力系统暂态稳定性分析与仿真姜玉鹏（国网江苏省电力有限公司邳州市供电分公司，江苏徐州221300）摘要：首先简要介绍了电力系统稳定性的概念、分类、特点以及提高系统稳定性的措施。
之后采用MATLAB 中的Simulink 仿真工具对简单电力系统的暂态稳定性进行了建模和仿真分析，并且对提高稳定性的几种措施分别进行了仿真验证。
关键词：电力系统；暂态稳定性；Simulink ；仿真中图分类号：TM712；TM743文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.17.0231引言电力系统的稳定性指当系统受到扰动后，不发生自发振荡或非周期性失步，而能自动恢复到初始稳定运行状态或过渡到新的稳定运行状态的能力。
电力系统的稳定性分析，对于促进电力系统的安全、可靠运行有重大意义。
Simulink 是MATLAB 提供的系统建模仿真工具。
Simulink 的electrical 工具箱提供了各种电力元器件专业模块，包括稳定性仿真分析所用的电力系统稳定器（PSS ）、同步发电机、无穷大电源模块等。
2电力系统稳定性2.1电力系统稳定性分类电力系统稳定性分为静态稳定性和暂态稳定性。
静态稳定性是指系统在稳定运行状态下，受到小的扰动后，能恢复到原来的运行状态的能力；暂态稳定性是指系统在稳定运行状态下，受到较大扰动后，能够过渡到新的稳定运行状态的能力。
2.2提高暂态系统稳定性的措施提高暂态稳定，首先考虑的是减少扰动后系统的加速面积，减小大扰动后发电机机械功率和电磁功率的功率差额。
工程中通常采用自动励磁调节器、快速自动重合闸、加装电力系统稳定器（PSS ）等。
但单一措施只能对某一范围内的扰动有效果，当扰动超出一定范围后，单纯靠一种调节措施效果较差，因而工程实际中通常是对各种稳定性措施的综合应用。
H∞电力系统稳定器控制性能的MATLAB仿真
１ Ｈ。 。 电力 系统 稳 定 器 控 制 的数 学模 型
发 电机励 磁 控制 系统 包括 励磁 控制 器 和控 制对 象 ２部分 ． 研究 的控 制对 象 是单 机 一无 限大 系统 ， 规 设 常
Ｓａ ｅＳ ａ ｅ ｔｔ － ｐ ｃ
入 ， 以有 ： 所
＝
图 ｌ 单 机 一无 限 大 系统 模 型
［ Ｐ △∞ △ Ａ ｅ Ａ ｅＴ Ｐ ］
ＡａＴ ］
１ 调 出 ＭＡ Ａ 软 件 ， ） ＴＬ Ｂ 在
Ｌ 命 令 窗 口
Ｕ ＝ ［ Ａ
收稿 日期 ： ０ ５—０ ２ｏ ８—１ ２ 作者简介 ： 蔡超豪 （９ ５一）男 ， １６ ， 浙江温州人 ， 副教授
信号变为标量分别输出， Ｄ ｍ ｘ 将 ｅ ｕ 模块 复制到编辑窗 口并 与 Ｓａｅ ｐ ｃ 模块 连接 ． ｔｔ —Ｓ ａｅ
２ ２ 构 建各 种励磁 系统 控 制 时 的 单 机 一无 限大 系统 ．
的仿 真模 型
２２ １ ＰＤ＋Ｈ Ｓ ．． Ｉ Ｐ Ｓ励磁 系统 控制 时 的仿真 模 型
ｃ八Ｄ，构 成 了单 机 一无 限 大输 电 系统 模 型 ． ， ５ 模块 的输入 、 出可 以是 向量 ， 可 以是 标 量 ， ） 输 也
视 模块 参数 而 定 ． 述输 电系统模 型输 出是 向量 ． 以 上 可 用 Ｓｇ ａ ｉｎ ｌ ｓ＆ Ｓ ｓ ｍ 模 块 组 中的 Ｄｅ ｘ模 块 把 向 量 ｙｔ ｅ ｍｕ
ｏ ｓａ ｔＳｅ Ｃ ｎ ｔｎ 、 ｔｐ用 以产生 外 加 干扰 （ 分别 模 拟 电压 突变
利 用 Ｓｍｕｉｋ建 立 单 机 一无 限 大 系 统 的仿 真 模 ｉ ｌ ｎ
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
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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
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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
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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