基于MATLAB的电力系统稳态仿真分析
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２１ ４ ４ ０ ５）
计算与仿真功能 ，广泛应用于各类 电力系统理论计 算 建模 【 ５ ． ８ 】 与 电力模 型搭建 仿真１ ９ － １ １ Ｉ 中 。本 文 利用
ＭＡＴ Ｌ ＡＢ仿 真 软件 ， 搭 建 典 型 电力 系统 模 ， 并 设
★基 金项 同： 江苏省高等！ 学校大学生创新创业训练计 划项 Ｆ １
及短路 时间进行仿真。 仿真结果表 明： 当发生故障时， 若能及 时的切 除故障， 则系统会从新 回到一个 可以接受 的
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。
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。
MATLAB在电力系统仿真中的应用
MATLAB在电力系统仿真中的应用摘要：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，对其稳定运行和优化管理具有重要意义。
本文旨在探讨MATLAB在电力系统仿真中的应用，包括电力系统建模、稳态分析和暂态分析。
通过MATLAB提供的丰富工具和函数，研究人员可以有效地进行电力系统仿真，以评估系统性能、优化运行策略，并研究新技术的应用。
第一部分：电力系统建模电力系统建模是仿真工作的基础，它包括对发电机、变压器、输电线路等各个组件进行电气和机械特性的建模。
在MATLAB中，可以利用Simulink进行建模，通过连接不同的模块组成电力系统，实现各个节点之间的物理连接。
在建立模型时，需要考虑到系统的不确定性和复杂性，以准确地模拟实际情况。
此外，还可以利用MATLAB的Power System Toolbox进行系统参数的估计和校正，提高模型准确度。
第二部分：稳态分析稳态分析是对电力系统在稳定运行状态下进行评估和优化的过程。
在MATLAB中，可以利用Power System Toolbox提供的函数来计算节点电压、功率潮流和等效电路参数等。
通过对节点电压和功率潮流进行计算和分析，可以评估电力系统的稳定性和可靠性，并寻找优化策略，例如调整发电机容量、优化输电线路布局和控制变压器的调压。
第三部分：暂态分析暂态分析是对电力系统在瞬时状态下进行评估和优化的过程。
在MATLAB中，可以利用Simulink进行暂态仿真，模拟电力系统在短路、开关操作和故障等异常情况下的响应。
通过设定不同的故障模式和参数，可以评估电力系统的稳定性和保护装置的性能。
此外，还可以利用MATLAB的Simscape工具箱建立更精确的组件模型，以获得更准确的仿真结果。
结论：MATLAB在电力系统仿真中的应用广泛而有效。
通过利用MATLAB提供的工具和函数，可以对电力系统进行建模、稳态分析和暂态分析，以评估系统性能和优化运行策略。
此外，MATLAB还提供了友好的用户界面和丰富的可视化功能，帮助研究人员轻松地进行数据处理和结果分析。
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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
力系统的正常运行和电气设 备的危害很大 ， 短路 电流
可 达几 万甚 至几 十万 安培 ， 产生 热效 应和 电动 力 冲击 ．
分析电路暂态现象时， 可建立电流电压微分方程 ， 并按
初 始来 求解 ． 对 于 稳态 一 般 用 快 速 而 准 确 的 ｏ ｄ ｅ ４ ５函 数， 对 于暂态 用 ｏ ｄ ｅ ２ ３函数．
图 １ 单 机 一无 穷 大 系统
无穷大 母线
其中发生短路故障的危害最大 ， 单相短路接地 占
大 多数 ， 约为 ６ ５ ％， 而 三相 短路 的几 率 虽然 小 ， 但 是 后 果 最为 严重 ， 短路 的特 征是 故 障点 电压降低 ． 短 路对 电
应用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ中的 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ软件 可 以用 图形 建 立仿 真模 型 ， 直接 用 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ环境 中 的菜单 启 动 仿 真 过程 ， 结 果就 显示 在示 波器上 ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中能 对调 节 器 的参 数进 行调 整 ， 得 到很 清 晰的仿 真结果 ． 目前 我 国以
沈 阳工程 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
第９ 卷
Ｃ０
Ｐｏ
图２ Ｓ Ｐ ｓ单 机 一无 穷大 系统 仿 真 模 型
３ 单 机 一无 穷 大 系统 仿 真 模 型 参 数 设 ４ 各 种 提 高 暂 态 稳 定 性 措 施 的 运 行 效 且 果仿 真
口口
３ ． １ 图中各模 块参 数设置
１ 电力 系统 的 暂 态 稳 定性
电力系统 暂 态 稳 定 性 是 指 电力 系 统 受 到 大 扰 动 后， 各 同步发 电机保 持 同步 运 行并 过 渡 到 新 的运行 状 态 或恢 复到初 始运 行状 态 的能力 ．
定代表性的 ， 主要基于以下 ２点考虑 ： ①复杂系统都 可 以通过 等值 的第 复方法 归结 到这一 模 型或者双 机 系
于电力是 国名经济 的支柱和命脉 ， 实际考核电力 系统
稳定 性将 对经 济 和人身 安全 带来损 失 ． 因此 ， 这里 利用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 的动态仿 真软 件 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ搭 建 了含发 电机 、 变压 器 、 输 电线 路 等 的单 机 一无穷 大 系统仿 真模 型 ， 对 短路 故 障时所 采取 的不 同措施 的结 果进 行 了仿 真．
电力 系统稳 定 运行 的第一 道 防线是 电力 系统 暂态 功角稳 定 控制 ． 电力 系统 发生 短路 故 障时 ， 暂 态稳 定性 会 受 到干 扰 ， 提 高 电力系 统暂 态稳定 性 的方 法很 多 ， 由
２ 基 于 ＭＡＴ ＬＡ Ｂ 的 单机 无 穷大 系统 模
型
电力 系统运行稳定 分析 中， 常 应 用 的 系 统 是 单 机一 无穷 大系 统 ， 即功率无 穷大 ， 频率 恒定 ， 电压 恒定 ， 如 图 １所示 ． 单机一 无 穷大 系统 ． 同时也 是 工程上 常采 用的， 也是 电力 系统仿 真模 拟最 基本 、 最简单 的运 行方 式． 对 实 际系统 近似 处 理 ， 用 来 简化 模 型 ， 方 便 得 出结 论， 有 利 于计 算 过程 的简 化． 单 机一无 穷大 系统是 具有
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ １ —２ ６
三相短路作为考查 电力 系统暂 态稳定扰 动的方式之 因此仿真过程 中设置短路故障为主要 的故障方式．
一 ．
图２ 应用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ电力系统单机 一 无穷大系统仿真 模型．
基金项 目： 辽 宁省教育厅资助项 目（ 项 目编号 Ｌ ２ ０ １ ２ ４ ６ ３ ） 作者简介 ： 李丽霞 （ １ ９ ７ ９一 ） ， 女， 辽宁灯塔人 ， 讲师 ， 博士研究生 ， 主要从事控制理论 、 电力电子变流技术 的研究