matlab三机九节点电力系统仿真(带程序)
Matlab中的电力系统仿真方法
Matlab中的电力系统仿真方法引言：随着电力系统的迅速发展和复杂性增加，电力系统仿真成为电力工程研究和设计的重要工具。
Matlab作为一种强大的数学计算工具，为电力系统仿真提供了丰富的功能和灵活性。
本文将探讨在Matlab中进行电力系统仿真的方法和技术，以及如何利用Matlab解决电力系统设计和优化的问题。
一、概述电力系统仿真是一种模拟电力系统运行和行为的技术，能够帮助分析和解决电力系统中的各种问题。
Matlab在电力系统仿真中具有广泛的应用，提供了强大的建模和计算功能。
利用Matlab进行电力系统仿真可以有效地模拟电力系统的运行和优化算法的性能，为电力系统的设计和运行提供重要参考。
二、电力系统建模在进行电力系统仿真之前，需要对电力系统进行准确的建模。
Matlab提供了各种建模工具和函数，可以用于描述电力系统中的各种元件和拓扑结构。
例如，可以使用Matlab的电路元件库模型化发电机、变压器、线路和负荷等元件，并使用节点和支路等数据结构描述电力系统的拓扑。
同时，Matlab还提供了用于构建电力系统模型的函数和工具箱，如Power System Toolbox和Simulink Power System Blockset。
这些工具提供了模型建立、参数设定和仿真运行等功能，方便用户创建和分析电力系统模型。
三、电力系统仿真技术1. 静态潮流计算静态潮流计算是电力系统仿真中常用的一种方法，用于研究电力系统的潮流分布和电压稳定性等问题。
Matlab提供了多种求解潮流计算的方法，例如基于牛顿-拉夫逊法的Power Flow Toolbox和基于改进迭代法的Fast-Decoupled Power Flow。
这些方法可以通过Matlab编程实现，计算电力系统中各节点的电压、相角和功率等参数。
利用这些计算结果，可以评估电力系统的稳定性、检测潮流拥挤和进行电力负荷分析等。
2. 动态稳定分析动态稳定分析是研究电力系统在暂态和稳态过程中的稳定性问题。
三机九节点潮流暂态MATLAB仿真
三机九节点潮流暂态MATLAB仿真院系: 自动化学院专业:电力系统及其自动化学号: 姓名: 时间: 1 研究对象1.1 三机九节点系统模型100MW35MVar7239j0.0585j0.06250.0119 + j0.10080.0085 + j0.072B/2 = j0.1045B/2 = j0.0745230/13.818/23018kV13.8kV8230kV230kVB/2 = j0.179B/2 = j0.088B/2 = j0.1530.010 + j0.0850.032 + j0.161 56125MW90MW50MVar30MVarB/2 = j0.079230kV40.017 + j0.0790.039 + j0.170j0.057616.5/23016.5kV1图1.1 WSCC-9系统模型图1.1是一个三机九节点的系统阻抗图，图中给出的阻抗参数都是以100MVA为基准的标幺值。
该图中包括三台发电机，三台双绕组变压器，九条母线(节点)和三个负荷。
本文将对该系统的动态过程进行相应的仿真分析。
1.2 系统参数1.2.1 节点参数按照节点类型，9个节点分为，给出已知参数如下表:表1.1 节点已知参数节点类型电压幅值电压角度发电机有功发电机无功负荷有功负荷无功1 Vθ 1.040 0 0.7160 0.2705 0 02 PV 1.025 1.6300 0.0665 0 03 PV 1.025 0.8500 -0.1086 0 04 PQ 0 05 PQ 1.2500 0.50006 PQ 0.9000 0.30007 PQ 0 08 PQ 1(0000 0.35009 PQ 0 0上表中发电机有功、无功出力和负荷的有功无功功率均为以100MVA为基准时的标幺值。
1.2.2 支路参数表1.2 支路参数首节点末节点电阻电抗电纳一半4 5 0.0100 0.0850 0.08804 6 0.0170 0.0920 0.07905 7 0.0320 0.1610 0.15306 9 0.0390 0.1700 0.17907 8 0.0085 0.0720 0.07458 9 0.0119 0.1008 0.10451 4 0.0000 0.0576 0.00002 7 0.0000 0.0625 0.00003 9 0.0000 0.0586 0.0000上表中所有的参数均为标幺值，对于变压器支路。
九节点电力系统分析潮流程序设计
九节点电力系统分析潮流程序设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电力系统matlab仿真
1.目前常用的电力系统仿真软件有：BPA 程序和EMTP(程序；PSCAD /EMTDC; NETOMAC;PSASP;MATLAB2.SimPowerSystems库产品SimPowerSystems 4.0中含有130 多个模块，分布在7个可用子库中。
这7个子库分别为“应用子库(Application Libraries)”、“电源子库(Electrical Sources)”、“元件子库(Elements)”、“附加子库(Extra Library)”、“电机子库(Machines)”、“测量子库(Measure-ments)”和“电力电子子库(Power Electronics)”。
此外，SimPowerSystems 4.0中还含有一个功能强大的图形用户分析工具Powergui和一个废弃的“相量子库”(Phasor Elements)3.MATLAB的特点:(1) 提供了便利的开发环境。
(2) 提供了强大的数学应用功能。
(3) 编程语言简易高效。
(4) 图形功能强大(5) 提供了功能强大的工具箱。
(6) 应用程序接口功能强大。
(7) MATLAB的缺点。
和其它高级程序相比，MATLAB程序的执行速度较慢。
4.SIMULINK的特点:(1) 建立动态系统的模型并进行仿真。
(2) 以直观的方式建模。
(3) 增添定制模块元件和用户代码。
(4) 快速、准确地进行设计模拟。
(5) 分层次地表达复杂系统。
(6) 交互式的仿真分析。
5.SimPowerSystems库的特点:(1) 使用标准电气符号进行电力系统的拓扑图形建模和仿真。
(2) 标准的AC和DC电机模型模块、变压器、输电线路、信号和脉冲发生器、HVDC 控制、IGBT 模块和大量设备模型。
(3) 使用SIMULINK强有力的变步长积分器和零点穿越检测功能，给出高度精确的电力系统仿真计算结果。
(4) 利用定步长梯形积分算法进行离散仿真计算，为快速仿真和实时仿真提供模型离散化方法(5) 利用Powergui交互式工具模块可以修改模型的初始状态，从任何起始条件开始进行仿真分析(6) 提供了扩展的电力系统设备模块，如电力机械、功率电子元件、控制测量模块和三相元器件。
(完整版)电力系统分析大作业matlab三机九节点潮流计算报告
电力系统分析大作业一、设计题目本次设计题目选自课本第五章例5-8,美国西部联合电网WSCC系统的简化三机九节点系统，例题中已经给出了潮流结果，计算结果可以与之对照。
取ε=0.00001 。
二、计算步骤第一步，为了方便编程，修改节点的序号，将平衡节点放在最后。
如下图：第二步，这样得出的系统参数如下表所示：第三步，形成节点导纳矩阵。
92132 7 45683第四步，设定初值：01)0(6)0(5)0(4)0(3)0(2)0(1∠======••••••U U U U U U ；0)0(8)0(7==Q Q ，0)0(8)0(7==θθ。
第五步，计算失配功率)0(1P ∆=0，)0(2P ∆=-1.25，)0(3P ∆=-0.9，)0(4P ∆=0，)0(5P ∆=-1，)0(6P ∆=0，)0(7P ∆=1.63， )0(8P ∆=0.85；)0(1Q ∆=0.8614，)0(2Q ∆=-0.2590，)0(3Q ∆=-0.0420，)0(4Q ∆=0.6275，)0(5Q ∆=-0.1710， )0(6Q ∆=0.7101。
显然，5108614.0|},max {|-=>=∆∆εi i Q P 。
第六步，形成雅克比矩阵（阶数为14×14）第七步，解修正方程，得到：=∆)0(1θ-0.0371，=∆)0(2θ-0.0668，=∆)0(3θ-0.0628，=∆)0(4θ0.0732，=∆)0(5θ0.0191，=∆)0(6θ0.0422，=∆)0(7θ0.1726，=∆)0(8θ0.0908；=∆)0(1U 0.0334，=∆)0(2U 0.0084，=∆)0(3U 0.0223，=∆)0(4U 0.0372，=∆)0(5U 0.0266，=∆)0(6U 0.0400。
从而=)1(1θ-0.0371，=)1(2θ-0.0668，=)1(3θ-0.0628，=)1(4θ0.0732，=)1(5θ0.0191，=)1(6θ0.0422，=)1(7θ0.1726，=)1(8θ0.0908；=)1(1U 1.0334，=)1(1U 1.0084，=)1(1U 1.0223，=)1(1U 1.0372，=)1(1U 1.0266，=)1(1U 1.0400。
Matlab 电力电子仿真教程.
第5章 电力电子电路仿真分析
SimPowerSystems库提供的二极管模块图标如图5-3所示。
图5-3 二极管模块图标
第5章 电力电子电路仿真分析
2. 外部接口
二极管模块有2个电气接口和1个输出接口。2个电气接 口(a，k)分别对应于二极管的阳极和阴极。输出接口(m)输 出二极管的电流和电压测量值[Iak，Vak]，其中电流单位为A， 电压单位为V。 3. 参数设置 双击二极管模块，弹出该模块的参数对话框，如图5-4 所示。在该对话框中含有如下参数： (1) “导通电阻”(Resistance Ron)文本框：单位为Ω，当 电感值为0时，电阻值不能为0。 (2) “电感”(Inductance Lon)文本框：单位为H，当电阻
第5章 电力电子Байду номын сангаас路仿真分析
(7) “缓冲电路阻值”(Snubber resistance Rs)文本框：并
联缓冲电路中的电阻值，单位为Ω。缓冲电阻值设为inf时将 取消缓冲电阻。 (8) “缓冲电路电容值”(Snubber capacitance Cs)文本框： 并联缓冲电路中的电容值，单位为F。缓冲电容值设为0时， 将取消缓冲电容；缓冲电容值设为inf时，缓冲电路为纯电 阻性电路。 (9) “测量输出端”(Show measurement port)复选框：选 中该复选框，出现测量输出端口m，可以观测晶闸管的电流 和电压值。 【例5.2】如图5-10所示，构建单相桥式可控整流电路，
Matlab中的电力系统仿真与稳态分析技术
Matlab中的电力系统仿真与稳态分析技术随着电力系统技术的不断发展，利用计算机软件进行电力系统仿真和稳态分析已经成为一个常见的工具。
Matlab作为一种强大的数学计算和仿真软件，在电力系统仿真和稳态分析中发挥了重要的作用。
本文将探讨Matlab在电力系统仿真和稳态分析中的应用，并对其相关技术进行介绍和分析。
第一部分：电力系统仿真技术的基本原理电力系统仿真是通过建立电力系统的数学模型，模拟实际电力系统运行过程的一种技术。
其基本原理是建立电力系统的节点电压和支路电流方程，使用数值计算方法求解这些方程，以得到电力系统的稳态解。
Matlab在电力系统仿真中常用的函数有powerflow和newton_raphson，它们分别用于求解电力系统的潮流计算和稳定计算。
潮流计算是电力系统仿真中最基本的环节，用于计算电网各节点的电压和支路的电流。
它的实质是求解电力系统的非线性方程组，对于大规模电力系统而言，这个方程组的求解是一个非常复杂的过程。
而Matlab提供了一套强大的数值计算工具箱，能够有效地处理这类问题。
利用Matlab编写的潮流计算程序，可以提供准确的电力系统状态信息。
第二部分：Matlab在电力系统仿真中的应用案例Matlab在电力系统仿真中提供了丰富的函数库和工具箱，可以用于建立电力系统的数学模型、求解电力系统方程组以及进行结果的可视化分析。
下面我们通过一个简单的案例，来展示Matlab在电力系统仿真中的应用。
假设一个3节点的电力系统，其中包括一个发电机节点、两个负荷节点以及电源节点。
我们可以通过Matlab的power_system函数建立电力系统的模型，并使用powerflow函数计算电力系统的潮流分布。
计算完成后，我们可以通过Matlab的plot函数绘制各节点的电压和支路的电流图像，对电力系统的稳态运行情况进行可视化分析。
第三部分：电力系统稳态分析技术的应用除了电力系统仿真，Matlab还可以用于电力系统稳态分析。
2020三机九节点电力系统建模与仿真
学院专业姓名学号指导教师邮箱提交日期一、摘要电力系统仿真计算己经成为电力系统设计、运行与控制中不可缺少的手段。
通过设置不同故障类型、不同故障地点运用仿真技术可以对电力系统的暂态稳定进行分析。
本文采用IEEE 3 机9 节点的经典多机模型，基于隐式梯形积分法对系统发生三相金属性短路故障进行仿真，分析系统在这种情况下的暂态稳定。
发电机模型采用经典的二阶模型;负荷采用恒定阻抗负荷。
在Matlab2010 上编写程序进行调试和运行。
电力系统是由不同类型的发电机组、多种电力负荷、不同电压等级的电力网络等组成的十分庞大复杂的动力学系统。
其暂态过渡过程不仅包括电磁方面的过渡过程，而且还有机电方面的过渡过程。
由此可见，电力系统的数学模型是一个强非线性的高维状态方程组。
在动态稳定仿真中使用简单的电力系统模型，通过仿真计算分析说明，此仿真方法可以进行简单的电力系统暂态分析，对提高电力系统暂态稳定具有重要意义。
二、案例本次课程主要应用P. M. Anderson and A. A. Fouad 编写的《Power System Control and Stability》一书中所引用的Western System Coordinated Council (WSCC)三机九节点系统模型。
系统电路结构拓扑图如下：图2-1 3 机9 节点系统系统数据其中，节点数据如下：节点号有无负载类型电压相角有功负荷无功负荷有功出力无功出力电压基准期望电压N=[1 0 3 1.0400 0.00 0.00 0.00 71.60 27.00 16.50 1.0402 0 2 1.0250 0.00 0.00 0.00 163.00 6.70 18.00 1.0253 0 2 1.0250 0.00 0.00 0.00 85.00 -10.90 13.80 1.0254 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.0265 1 0 1.0000 0.00 125.00 50.00 0.00 0.00 0.00 0.9966 1 0 1.0000 0.00 90.00 30.00 0.00 0.00 0.00 1.0137 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.0268 1 0 1.0000 0.00 100.00 35.00 0.00 0.00 0.00 1.0169 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.032]; %支路数据% 从到电阻电抗容纳类型变比B=[1 4 0.0 0.0576 0.0 1 12 7 0.0 0.0625 0.0 1 13 9 0.0 0.0586 0.0 1 14 5 0.010 0.085 0.176 0 04 6 0.017 0.092 0.158 0 05 7 0.032 0.161 0.306 0 06 9 0.039 0.170 0.358 0 07 8 0.0085 0.072 0.149 0 08 9 0.0119 0.1008 0.209 0 0];发电机数据如下：% 发电机母线Xd Xd' Td0' Xq Xq' Tq0’Tj XfGe=[ 1 1 0.1460 0.0608 8.96 0.0969 0.0969 0 47.28 0.05762 2 0.8958 0.1198 6.00 0.8645 0.1969 0.535 12.80 0.06253 3 1.3125 0.1813 8.59 1.2578 0.2500 0.600 6.02 0.0585];三、仿真框图在仿真之前，首先，应明确仿真的所要到达的结果，即仿真目标:本此仿真的结果主要是得到发电机攻角、转速随时间变化的值，包括故障前、故障中、故障后。
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暂态仿真
学院：自动化学院
专业：电气工程专业
学号：
姓名：
授课教师：江宁强
一、摘要
电力系统仿真计算己经成为电力系统设计、运行与控制中不可缺少的手段。通过设置不同故障类型、不同故障地点运用仿真技术可以对电力系统的暂态稳定进行分析。本文采用IEEE 3机9节点的经典多机模型，基于隐式梯形积分法对系统发生三相金属性短路故障进行仿真，分析系统在这种情况下的暂态稳定。发电机模型采用经典的二阶模型;负荷采用恒定阻抗负荷。在Matlab2010上编写程序进行调试和运行。
2 2 0.8958 0.1198 6.00 0.8645 0.1969 0.53512.80 0.0625
3 3 1.3125 0.1813 8.59 1.2578 0.2500 0.6006.02 0.0585];
三、仿真框图
在仿真之前，首先，应明确仿真的所要到达的结果，即仿真目标:本此仿真的结果主要是得到发电机攻角、转速随时间变化的值，包括故障前、故障中、故障后。故障前，系统处于稳定状态，发电机的攻角、转速基本稳定。而当系统发生故障以及故障切除，系统结构拓扑发生变化，系统的状态也将随时间发生变化，为了求取系统状态的变化，我们通过对系统进行简化建立数学模型，得到相关的代数一微分方程组，进行数值计算，从而得到系统状态的随时间的变化值。此次仿真的系统以发电机二阶经典模型来进行系统是数学建模，系统的
图2-1 3机9节点系统
系统数据
节点号有无负载类型电压相角有功负荷无功负荷有功出力无功出力电压基准期望电压
N=[1 0 3 1.0400 0.00 0.00 0.00 71.60 27.00 16.50 1.040
2 0 2 1.0250 0.00 0.00 0.00 163.00 6.70 18.00 1.025 3 0 2 1.0250 0.00 0.00 0.00 85.00 -10.90 13.80 1.025
一、潮流计算
由于本文以三机九节点为模型，假定节点一为参考节点，这样就有2两个发电机的PV节点，6个PQ节点，未知量为8个节点(包括2个PV节点和6个PQ节点)的电压相角，还有6个节点(PQ节点)的电压幅值。
可以先求出Y矩阵
图4-1 Y矩阵
然后，我们列写方程，也就是利用各个节点的有功、无功功率的平衡关系，列写14个功率平衡方程。这样就能使用牛顿一拉夫逊算法来求解这14个非线性方程。
雅可比矩阵J各元素的表达式
当j≠i时：当j=i时：
其中，
。
进行牛顿拉夫逊算法得到潮流结果
图4-3潮流结果
二、故障前中后仅含发电机内节点的导纳矩阵
图4-4故障前中后仅含发电机内节点的导纳矩阵
三、求解电磁功率
得到故障前，故障中，故障后三个不同的导纳矩阵后，就开始计算电磁功率和机械功率，机械功率等于稳态的电磁功率中的有功分量。所以可以有
N(2:9,5)=N(2:9,5)-dAng;
if(max(abs(dU))<0.00001)&&(max(abs(dAng))<0.00001)
break
end
end
[Yc,Yb,Ya]=Ynew(gen,N,B,Y);
GEgj=zeros(1,3);
GenE=zeros(1,3);
for i=1:3
301 128.0 1813 3 1.3125 1.2578 0.0742 1.2383 1.2836 1.3555 5.89 0.0006105];
Y=zeros(9,9);%导纳矩阵
for i=1:9
a=B(i,1);b=B(i,2);
if B(i,6)==0
Y(a,b)=-1./(B(i,3)+B(i,4)*1i);
状态量为发电机攻角、发电机转速。
其次，当明确仿真目标后，我们就得明确大体的仿真框架流程。
仿真框架流程如下：
图3-1仿真流程图
四、仿真模型
在电力系统的机电暂态仿真中，常根据实际要求的不同，采用不同时间尺度的仿真模型，而仿真算法和采用的模型有直接的关系，下面就本次仿真实例机电暂态过程的仿真模型及其仿真算法。
稳态情况下有，机械功率Pme=Pe
四、求解运动方程
发电机的运动方程可以写成常微分方程组：
其中Pmi为第i个机组故障前稳态的电磁功率。在本次仿真中Djωi为零，即阻尼为零。仿真开始，t=0时引入故障，0.083s后切除故障。
求解运动方程后得到曲线如下：
五、结果分析
上图分别显示了各台发电机的转子角与时间的关系曲线，显示了发电机转速差的曲线，和 、 的曲线，由图可以看到，最大角差 为 ，出现在 处，无论是 还是 第二个摇摆都不大于第一个摇摆，可见系统是稳定的。
6 9 0.039 0.170 0.358 0 0
7 8 0.0085 0.072 0.149 0 0
8 9 0.0119 0.1008 0.209 0 0];
发电机数据如下：
%发电机母线Xd Xd' Td0' Xq Xq' Tq0’Tj Xf
Ge=[ 1 1 0.1460 0.0608 8.96 0.0969 0.0969 0 47.28 0.0576
二、案例
本次课程主要应用P. M. Anderson and A. A. Fouad编写的《Power System Control and Stability》一书中所引用的Western System Coordinated Council (WSCC)三机九节点系统模型。
系统电路结构拓扑图如下：
7 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.026
8 1 0 1.0000 0.00 100.00 35.00 0.00 0.00 0.00 1.016
9 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.032];
3 0 2 1.0250 0.00 0.00 0.00 85.00 -10.90 13.80 1.025
4 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.026
5 1 0 1.0000 0.00 125.00 50.00 0.00 0.00 0.00 0.996
6 1 0 1.0000 0.00 90.00 30.00 0.00 0.00 0.00 1.013
7 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.026
8 1 0 1.0000 0.00 100.00 35.00 0.00 0.00 0.00 1.016
Y(b,a)=-1./(B(i,3)+B(i,4)*1i);
Y(a,a)=Y(a,a)+1./(B(i,3)+B(i,4)*j)+B(i,5)*1i./2;
Y(b,b)=Y(b,b)+1./(B(i,3)+B(i,4)*j)+B(i,5)*1i./2;
else
Y(a,b)=-1./((B(i,3)+1i*B(i,4))*B(i,6));
Pe=real(E*I)
如上中，E为发电机内电势，I为从发电机流出的电流。
但在参考文献Ramnarayan Patel, T. S. Bhatti and D. P. Kothari.MATLAB/Simulink-based transient stabilityanalysis of a multimachine power system中给出的电磁功率计算公式为：
4 0 0 1.0000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 230.00 1.026
5 1 0 1.0000 0.00 125.00 50.00 0.00 0.00 0.00 0.996
6 1 0 1.0000 0.00 90.00 30.00 0.00 0.00 0.00 1.013
4 6 0.017 0.092 0.158 0 0
5 7 0.032 0.161 0.306 0 0
6 9 0.039 0.170 0.358 0 0
7 8 0.0085 0.072 0.149 0 0
8 9 0.0119 0.1008 0.209 0 0];
%发电机数据
% H MVA xd'*10000 node xd xq xl xad xaq xf td0' rf
电力系统是由不同类型的发电机组、多种电力负荷、不同电压等级的电力网络等组成的十分庞大复杂的动力学系统。其暂态过渡过程不仅包括电磁方面的过渡过程，而且还有机电方面的过渡过程。由此可见，电力系统的数学模型是一个强非线性的高维状态方程组。在动态稳定仿真中使用简单的电力系统模型，通过仿真计算分析说明，此仿真方法可以进行简单的电力系统暂态分析，对提高电力系统暂态稳定具有重要意义。
数据准备支路节点发电机后处理调用ode45计算发电攻角转速变化情况列写系统状态方程转子运动方程计算故障前中后发电机内节点的导纳矩阵发电机初值计算潮流计算图31仿真流程图4仿真模型在电力系统的机电暂态仿真中常根据实际要求的不同采用不同时间尺度的仿真模型而仿真算法和采用的模型有直接的关系下面就本次仿真实例机电暂态过程的仿真模型及其仿真算法
gen=[2364 247.5 608 1 0.1460 0.0969 0.0336 0.1124 0.0633 0.1483 8.96 0.0000439
640 192.0 1198 2 0.8958 0.8645 0.0521 0.8437 0.8124 0.9173 6.00 0.0004054
GenE(1,i)=abs(N(i,4)*exp(1i*N(i,5))+1i*gen(i,3)/10000*conj(((N(i,8)/100+1i*N(i,9)/100)/(N(i,4)*exp(1i*N(i,5))))));