塔北电网燃气轮机发电机组的PLC控制系统与建模仿真
基于matlab的同步发电机组建模与仿真
基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。
同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。
关键词：电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model buildingand provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model. Key Words: Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink; Simulation; Synchronous Generator Unit 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录i 目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IAbstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙II 1 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.1 课题背景和意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.2 电力系统仿真发展现状∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.3 本课题所完成的主要工作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2 同步发电机组数学模型∙∙∙∙∙∙4 2.1 同步发电机数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.1 同步发电机数学建模概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.2 同步发电机基本方程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.3 同步发电机三阶模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.4 单机无穷大系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7 2.2 励磁系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.3 调速系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.2 同步发电机调速系统数学模型于MATLAB 同步发电机组仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1 MATLAB 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.1 MATLAB/Simulink∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.2 常用Simulink 库模块∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.2 同步发电机组仿真的初值计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14 3.3 同步发电机组仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15 3.3.1 同步发电机模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16 3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4 系统仿真及结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4.1 稳定运行∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 3.4.2 系统电压突增或突降∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20 3.4.3 增加励磁系统给定电压∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1 3.4.4 增加调速系统给定功率∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 3 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录ii 3.4.5 三相突然短路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24 4 结论与展望∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27 致谢∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28 华北电力大学本科毕业设计（论文）1 1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。
电气仿真建模
电气仿真建模电气系统在电厂仿真机中，是不可缺少的部分，根据其内容、工作原理，可分成不同的子系统，再分别建立各子系统的数学模型。
通过对实际发电机系统、励磁系统工作原理的研究，设计相应数学模型，在仿真机上搭建系统模型。
利用软件实时仿真电气系统，通过调整优化相应参数，系统模型数据稳定、逼真，提高了在实际电气系统培训中的应用。
标签：仿真机；数学模型；发电机；励磁引言随着电力系统复杂度越来越高、系统容量越来越大、高参数设备越来越多以及自动化程度越来越高，机组一旦发生故障，将对整个电力系统产生影响，为了提高电力生产的经济性和安全性，就要求电机运行人员具有较高的专业技能，具有较好的应变能力和操作水平，电厂仿真技术的广泛使用，可以有效提高电厂电机运行人员的应变能力、操作水平以及熟练程度。
仿真技术是在计算机技术发展基础上形成的，仿真技术可以模拟和再现机组的实际运行情况，借助建立在仿真技术基础上的仿真机可以对运行人员进行培训和考核。
1 电气仿真系统的数学模型电厂电气系统主要由发电机、厂用电、励磁系统和继保等组成。
在电气仿真中，核心就是发电机系统和励磁系统。
根据其物理原理，建立数学模型，实现静态部分（倒闸操作、开关逻辑）、动态部分（故障计算，潮流计算）仿真，也就是建立静态模型和动态模型。
静态模型是指系统或者过程在稳定状态或平衡状态下各输入量与输出量之间关系的数学描述，反映的是静态特性。
动态模型是指系统或过程在不稳定状态下各种参量随时间变化的数学描述。
在发电机的模型中，既包含了动态模型又含有静态模型。
1.1 发电机的仿真模型发电机是电力系统的核心，是电气仿真的重点，其模型应能够反映发电机的全部物理变化过程，包括转子运动方程、电压电流方程、电磁暂态数值计算等发电机的基本方程。
为简化分析，实际工程中通常将三相同步发电机作为“理想电机”处理，即假定：（1）A、B、C三相绕组结构完全相同且对称运行；（2）转子结构完全对称；（3）定转子铁心同轴且表面光滑，忽略齿谐波；（4）定、转子绕组电流在气隙中产生正弦分布的磁动势，忽略高次谐波；（5）磁路线性无饱和，无磁滞和涡流损耗，忽略集肤效应，即电机磁铁部分的导磁系数为常数。
基于PSCAD的微电网控制系统建模与仿真
基于PSCAD的微电网控制系统建模与仿真PSCAD软件是电力系统仿真软件中的一种，它可以用于设计、分析和优化电力系统的控制系统。
微电网是一种能够让多种不同的能源设备和负载集成在一起的电力系统，其控制和管理对于实现微电网功率均衡和优化非常关键。
因此，本文将介绍如何使用PSCAD软件来建模和仿真微电网控制系统。
第一步，建立微电网模型。
在PSCAD中创建新项目后，选择微电网模型的拓扑结构，包括各种能源源（太阳能光伏发电、风能发电等）和负载（家庭、工厂等）。
将拓扑结构中所有的能量汇（如充电电池、ESSE等）布置在一个区域内，充当能量存储和管理的中心。
在模型设置中，设置各种能源源的容量、负载需求、电池充放电等参数。
第二步，建立微电网控制系统。
将微网设计中的器件或系统连接起来，实现对微电网的控制和管理。
利用PSCAD提供的控制器和信号处理器建立微网的分级控制系统。
根据需要，加入分布式控制算法、能量管理算法和负载控制算法等实现微电网的自动管理。
第三步，仿真并测试微电网控制系统。
使用PSCAD中的仿真功能验证微电网控制系统的功能和性能。
为了优化微电网，可以通过调整控制系统参数来达到更好的功率均衡和能量管理效果。
通过对微电网的仿真，可以对微电网的性能进行全面的评估。
例如，可以确定微电网的电池容量是否足够、是否可以满足负载要求等。
在模拟期间，可以观察模型中多个部件之间的交互，并使用数字仪表板和时间响应曲线记录电力系统中的电量和电压。
在仿真结束后，还可以使用PSCAD生成仿真报告，分析系统的性能指标并评估系统的性能。
总之，PSCAD可以用于微电网控制系统的建模、仿真和优化，可以帮助使用者快速、高效地评估微电网性能和控制系统的优化。
据此，未来微电网的发展将会有更加广阔的前景。
数据分析是现代社会中必不可少的方法之一，可以通过数据分析的结果在各种领域中做出更好的决策。
下面我们将列举一些相关数据进行分析。
首先，我们来看全球各大洲的能源消耗情况。
[能源化工]燃机三菱控制系统简述.ppt
![[能源化工]燃机三菱控制系统简述.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/529b478b0b4c2e3f56276347.png)
Байду номын сангаас Diasys Netmation控制系统概述
公共网络
• 公共网络部分分为单元ECS系统，COMM-1系统，COMM-2 系统和CGWC系统。
• 单元ECS系统：单元机组的电气方面信号。主要是接受电 压、电流反馈，电气开关的远程控制，单元机组的励磁及 发电机控制。
• COMM一1系统：循环水系统。
Diasys Netmation控制系统概述
• COMM一2系统：包括辅助蒸汽，压缩空气，闭式循环冷却 水，消防水泵房各系统信号接入。
• CGWC系统：即公共网关系统，厂内公用系统部分PLC从站 通过CGWC接入DCS系统，包括化学水处理，制氢站，天然 气调压站，启动锅炉等PLC从站通过MODBUS协议接入网关 柜；同时C0M-1，COM-2，CECS，#1UGWC，#2UGWC，#3UGWC 均通过光纤转以太网的方式接入CGWC。
• Netmation控制系统结构分散，主要依赖先进的网络技术 和通信技术实现全场控制系统DCS的统一。
• 系统网络分成两部分，分别是单元网络和公共网络，每种 网络都由多个子系统组成。
Diasys Netmation控制系统概述
单元网络
• 本网络分为TCS系统，HRSG系统，PCS系统，TPS系统，TSI 系统和单元GW C系统。
燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环电厂控制与保护
Diasys Netmation控制系统概述
DIASYS Netmation控制系统将因特网、企业内部信息网技术 、大型数据库，包含高性能且价格低廉的微机在内的硬件， 便于使用的人机界面软件等信息通信技术融合在一起；
同时结合设备制造厂家的丰富经验以及控制技术，可靠性高 ，经济性能出色，高度自动化和便于维护，最大限度满足客 户需求。
基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
发电厂控制系统课件
数据存储与备份
确保数据的安全性和完整性，便于后续的分析和故障诊断。
人机界面设计
用户友好性
01
界面设计应简单直观，方便操作人员快速掌握。
信息展示
02
实时显示发电厂各系统的运行状态、参数等信息，便于操作人
员监控。
交互功能
03
提供丰富的交互功能，如菜单、按钮、对话框等，方便操作人
历史
发电厂控制系统的历史可以追溯到20世纪初，随着 技术的发展，发电厂控制系统的功能和性能不断提 升。
发展
未来发电厂控制系统的发展将更加注重智能化、自 动化和信息化，以提高发电厂的效率和可靠性。同 时，随着可再生能源的普及，分布式控制系统将成 为未来发电厂控制系统的重要发展方向。
02
发电厂控制系统的硬件设备
环保与节能控制技术
总结词
环保与节能控制技术是发电厂控制系统未来的必然趋 势，通过引入清洁能源和节能技术，降低发电厂的排 放和能耗，提高其环保和节能性能。
详细描述
随着全球环保意识的不断提高，发电厂作为能源消耗和 排放大户，其环保和节能性能备受关注。因此，引入清 洁能源和节能技术是发电厂控制系统未来的必然趋势。 例如，利用风能、太阳能等可再生能源进行发电，减少 化石能源的使用；采用高效汽轮机、燃气轮机等节能设 备，提高能源利用效率；同时，引入废热回收、烟气处 理等环保技术，降低发电厂的排放和能耗，提高其环保 和节能性能。
火电厂控制系统的功能
火电厂控制系统具有数据采集、数据处理、控制调节、安全保护等功能 ，能够实现自动化控制和优化管理，提高火电厂的运行效率和安全性。
水电厂控制系统案例
水电厂控制系统概述
SGT-100燃气轮机控制系统国产化升级改造
SGT-100燃气轮机控制系统国产化升级改造作者：张龙李卫团熊永功来源：《科技传播》2016年第12期摘要利用国内燃气轮机控制技术改造SIEMENS公司成撬供货SGT-100机型燃机控制系统，摆脱国外技术垄断，提高国产化技术水平，大幅降低维护运行成本。
关键词国产化；燃机；燃料阀中图分类号 TE9 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）165-0197-02中海油涠洲岛终端处理厂有4台西门子SGT-100燃气轮发电机组。
该燃机采用西门子“STAR燃料控制系统”一旦控制系统出现问题，需要停止该机组运行并直接和厂家联系，等待厂家解决问题，造成机组运行维护成本昂贵，且故障排查的反应速度无法满足现场生产要求。
近年国内燃气轮发电机组控制技术已日趋成熟，为终端处理厂燃机控制系统国产化升级改造提供技术保障。
1 STAR燃料控制系统STAR燃料控制及驱动制动器电子装置（FDAE）系统用于透平的精确模拟量控制，系统包括燃料控制器（ECU）和模拟定位器装置（APU）。
ECU微处理器是摩托罗拉公司的68332装置，运行频率为12MHz，带有闪存随机存储器，提供一个串行通信口RS232，9600波特率，用来调整参数、标定信号和更新程序，处理器设置有校准参数和制动器闭环定位算法。
如应用程序具有用于特定气体燃料、液体燃料算法以及VGV定位算法。
软件在ALSTOM公司出厂前进行了预先配置设定，用于匹配客户的特定应用，由于该软件是用一种高级编程语言书写的，因此不可以在现场调整。
ECU的PWM驱动电路用于把位置给定值输送到APU卡上，APU卡直接输出阀门开度。
模拟定位器（APU）只是一个模拟定位装置，不包含软件参数。
主要有3个作用：一是用于校准制动器的反馈；二是用于校准来自ECU的PWM指令信号；三是增益调整器，可以调整比例增益。
启动时，ECU中提前设置好固定的点火燃料量和两级燃料爬升率，启动过程中根据此设定开环爬升。
国电南自火电厂仿真系统
[5]
原因：
• 工作人员操作失误，培训方面存在严重问题；“事 故症结是我们应对危机的应急预案太不到位……”
影响：
• 第一起核电站事故，评定为5级，总统到场，撤离14 万居民，举国震惊，民众集会要求关停核电站。
14基于虚拟dcs激励式仿真系统dpu实际过程对象scada传统全仿真模式scada控制算法仿真模型io卡件dpudpuio卡件io卡件实际生产过程dpuscadaio卡件dpudpuio卡件io卡件全激励仿真模式scada虚拟dpu虚拟dpu虚拟dpu仿真模型基于虚拟dcs激励模式15基于虚拟dcs激励式仿真系统几种常见仿真模式的比较虚激励模式是当今电站仿真技术的最优方式传统全仿真全激励仿真虚激励模式dcs工程师站仿真功能虚拟dpu功能控制逻辑与实际控制系统是否一致修改控制系统模型极不方便方便方便结构封闭开放开放控制系统与对象模型的连接糅合困难容易维护代价高低低成本费用低高低16基于虚拟dcs激励式仿真系统?虚拟dcs仿真系统采用虚拟dcs完成控制仿真部分具有完全的软件相似性大大提高了仿真系统的逼真度不仅可以提高运行培训的效果而且可以用于热工维护人员的培训
主要包括：模型站、教练员站、操作站、工程师站、 就地站和虚拟DPU等。
[9]
主要功能
实现对电厂的生产全过程、全范围仿真
控制系统 研究
设计改造 方案验证
国电南自 火电站激励式仿真系统
操作员培训
热控人员 培训
[ 10 ]
操作员培训
• 使运行人员熟悉DCS的画面 • 展现正常情况的实际现场运行状态 • 展现故障情况的实际现场运行状态 • 培训运行人员按照规程启动停止机组 • 培训运行人员维持正常运行的全部操作 • 培训运行人员学会处理异常、紧急事故 • 仿真环境应使受训人员在感觉上视觉上与被仿真机组环境一致。 • 提高运行人员的专业知识、熟练程度 • 提高运行人员处理紧急事故得能力 • 培养运行人员故障诊断和优化运行的能力 • 对运行人员进行能力考核手段，客观地反映被培训人员的实际操作能力和
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塔北电网燃气轮机发电机组的PLC控制系统与建模仿真于佰建，刘君，贾志伟，王光亮（华北电力大学电气与电子工程学院，北京市昌平区102206 ）摘要：塔北电网是中国石化塔里木油田的自备电网，电源由六台燃气轮机发电机构成，一期的三台燃气轮发电机组每台采用一台AB的PLC—5控制器，另外采用一台PLC提供全站监控。
二期的三台机组采用三台AB的logix5555构成控制系统，并且发电控制模块CGCM（Combined Generator Control Module ）通过网络与主控制器相连。
论文论述了电站的三级控制网络，建立了CGCM的数学模型。
通过PSASP对一次事故的仿真，证明了建立的AC8B模型的正确性。
关键词：燃气轮发电机；PLC；CGCM；PSASPAC8B励磁模型；0引言塔里木油田电网由三个独立的电网：塔北电网、塔中电网和克拉2电网组成。
塔北电网于2007年5月同新疆电网并网。
轮南电站和英买力电站是塔北电网的两个电站，电站电源全部是燃气轮机发电机组。
研究燃气轮发电机的控制系统不仅可以保证单机正常稳定运行，同时可以保证系统稳定运行[1]。
轮南电站的六台发电机组分为两种类型：一期1#、2#、3#机组是10MW的MARS机组，二期4#、5#、6#机组是14MW的TITAN机组。
虽然同为美国索拉公司的燃气轮机发电机组但是它们的控制系统并不相同。
MARS机组的控制系统是Rockwell公司的PLC-5控制器，TITAN机组使用的是Logix5555控制器，另外MARS机组的励磁系统是独立系统，而TITAN机组的励磁系统采用了CGCM控制模块，可以利用编程环境以及人机界面进行励磁参数调节。
1 MARS机组的控制系统组成[2]四台PLC组成的控制系统如图1所示：三台控制单元分别控制三台MARS机组，通过一个控制单元进行整个变电站控制。
控制网络采用ControlNet控制网，扩展方便，可靠性高可以用于对时间要求比较苛刻的高速确定性网络。
同时可以传送对时间无苛刻要求的报文数据。
作为控制器和I/O设备之间的一条高速通信链路，可以连接各种设备包括PC、控制器、操作员界面，控制网络结构图如图2所示。
图2 PLC控制网络结构图图1 四台PLC控制系统接线图4 CGCM 控制结构图1.1塔北燃气轮机发电机组PLC 控制系统的具体配置发电机的控制单元采用PLC-5控制器，每个发电机控制单元含有两个机架，零号机架上的四个输入模块分别对应位移、加速度、以及速度的采集，一号机架上的模块对应发电机的负荷以及同步。
扩展I/O 使用七个远程I/O 适配器。
每个适配器下连接着不同的输入输出模块，模拟输入温度信号、离散数字输出报警、继电器、开关、按钮等信号。
控制网的连接通过标准的RG-6同轴电缆和Y 型分接器进行连接。
同时使用两个通道进行冗余备份。
当第一根通信电缆失效时第二根电缆即可提供后备。
节点通过比较每根电缆的信号质量选用信号较好的进行通讯。
在同一链路上可以有多个处理器，每个节点都可以从网上进行信息交换，并且可在网络干线上任何地方添加节点，控制系统的扩充及其方便。
1.2网络化编程和组态一个完整的控制监控程序，除了PLC 控制主程序外，还要进行上位机的组态以便进行远程监控。
PLC-5采用Rslogix5进行编辑程序，支持传统的梯形图，顺序功能图SFC 以及结构文本编程。
RSView32是一种简单易用的人机界面系统。
RSLinx 使编程软件，人机界面系统能够进行通讯。
在进行网络编程的过程中ControlNet 的的组建是一个重要的环节。
所有的网络节点的输入输出需要通过ControlNet 的配置映射到处理器的内部。
组建ControlNet 网络的基本步骤如下： （1）网络规划：根据系统需要选择节点、电缆，进行合理布线规划；（2）硬件设备连接：将ControlNet 网络节点设备连接到网络上，进行网络测试；（3）启动网络组态软件如RSNetworx for ControlNet ；（4）节点预配置：ControlNet 网络的通讯波特率为5Mbit/s ，每个网段最多允许有99个节点，且不允许有节点地址重复的设备，在设备添加到网络之前，应当按照网络规划给设备分配节点地址。
地址不一定连续，不过信息优先级高的设备节点地址应当尽量小，以保证信息及时传送；（5）将计算机或专用编程设备连接到网上，建立通信；（6）配置网络参数：通过扫描网络上的处理器RSNetworx for ControlNet 软件能计算出网络的通信负载情况，并给出合理的网络刷新时间，通过合理配置使网络性能达到最大化；（7）保存配置参数：将设备配置参数下载到节点和ControlNet Keeper 中，并保存到网络组态工具软件配置文件中。
塔北电网轮南电站的燃气轮机发电机组的现场控制柜的人机界面如图3所示。
2 TITAN 的CGCM 控制系统[3]轮南电站二期的三台TITAN 机组控制系统与一期的显著差别是采用的控制器是logix5555，励磁系统采用的是CGCM 控制模块。
CGCM 是一个控制器通过控制网接口连接到控制网络上，主控制器可以方便的对它的设定值进行编程。
它还有另外两个通讯接口一个是可以连接另外一个CGCM 来进行冗余备份，一个用于厂家的调校。
CGCM 是基于微机的用于发电机发电管理的控制和保护元件。
典型应用是同步发电机的励磁控制如图4所示。
图3 控制柜人机界面它有四种励磁控制模式：自动电压调整（A VR ）、手动或现场电流调整（FCR ）、功率因数（PF ）以及无功控制（var ）；软启动到A VR 和FCR 的斜坡控制模式。
每种控制模式一个控制范围或者设定预定值控制；A VR 、V AR 、PF 控制模式下的过励（OLE ）/欠励（UEL ）限制；低频补偿（V/H ）；线性下降补偿；自动运行模式和CGCM 单元的自动跟踪；在冗余情况下可以自动在运行和备用之间转换；此外还有十三种发电机保护功能：发电机失励保护，发电机过电压保护，过频保护，低频保护等。
巴斯勒的CGCM 励磁系统采用的数学模型是IEEE 推荐的AC8B 模型，如图5所示。
前面是PID 控制模型后面是励磁机的数学模型。
AC8B 模型可以应用于巴斯勒DECS 数字式自动励磁调 节器。
AC8B 中的K P 、K I 、K D 分别对于比例,积分,微分。
T E 、K E 、S E 可以简单代表无刷发电机的数学模型。
模型中的K G 可以用来调整粗糙的闭环增益和A VR 的整体运行模式。
其中K P 、K I 、K D 可以人为进行调节来获得最适合的控制策略[4][5]。
3 基于CGCM 的励磁系统建模与故障仿真塔北电网采用了CGCM 的发电机控制系统，要建立明确的控制模型，需要从控制系统和励磁机两方面通过不同方法来获取数据。
上位机对CGCM 模块中的参数进行编辑，可以设定PID 的控制参数。
但是励磁机的模型参数无法得到，目前只能采用典型数据。
其中如图五所示前面的CGCM 控制参数由上位机读出，后面的励磁机模型参数采用典型参数[5]。
AC8B 励磁模型参数如表一所示。
事故过程：由于塔北地区发生强烈雷阵雨，同时伴随冰雹、大风天气，首先是一条110KV 线路零序过流，重合闸后甩掉5MW 负荷。
在随后的几分钟内由于几条10KV 线路经受不住天气考验先后推出运行但是整个系统还能对主要线路进行供电。
在轮南电站35KV 侧PT 的BC 相发生短路爆炸后，短路电流过大导致轮南变电站内变压器的差动保护误动致使两台主变退出运行。
正在运行的4#、5#、6# 发电机失磁跳机。
1＃发电机由于伺服油压力低跳机，全网停电。
由于CGCM 采用的数学模型是AC8B 模型，在BPA 中没有与之对应的励磁卡片，采用电科院的PSASP 软件来进行自建AC8B 励磁模型进行故障仿真。
为检查励磁控制器的特性，在系统未加故障情况下，系统的励磁电压和端电压特性如图6所示。
在正常运行满足之后，进行轮南变35kV Ⅱ母线发生B 、C 相短路接地故障仿真，表1 励磁系统参数表K G K D K P T D K 1 T A 3.0 75 200 0.01 100 0 K E V RLMT S E -V RLMT T E 1.010.01.361.0图5 AC8B 励磁系统方框图CGCM 的PID 控制参励磁机数学模型取4＃发电机的端电压和励磁电压曲线得到图7。
通过正常以及故障情况下的励磁电压曲线可以看到励磁系统的PID调节很好的发挥了在正常并网以及故障情况下的励磁电压调节作用，仿真结果与现场记录情况吻合。
4 结论塔北电网的一期二期两种型号的燃气轮机发电机组都采用了RockWell的PLC控制系统。
除了能提供监视能外还能进行励磁控制，提供了手动自动励磁转换功能，特别是CGCM模块与整个控制网络的连接，提高了系统电压调节能力。
文章通过一个事故过程的仿真验证了事故过程记录情况，证明了建立的AC8B模型是准确可信的。
参考文献[1]塔里木油田十一五电力规划。
中国石油天然气股份有限公司。
2006，1[2]Mars 100 Generator Wiring Diagram。
SOLAR TURBINESINCORPORATED。
1999,1[3]Combined Generator Control Module User ManualROCKWELLAUTOMATION。
2002,7[4]IEEE Recommended Practice for Excitation System Modelsfor Power System Stability Studies。
IEEE Std 421.5TM-2005 [5]L.M.Hajagos，M.J.Basler。
Changes to IEEE 421.5Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies。
Panel Session Paper for the IEEE/PES 2005 Meeting，San Fracisco，CA.作者简介：于佰建（1984-），男，硕士研究生，研究方向为电力系统分析与控制。
Email：yubaijian@。
刘君（1970-），女，副教授，研究方向为电力系统分析与控制。
图6正常并网励磁电压曲线图7 故障后励磁电压调节曲线。