上海电力学院MATLAB仿真 2012.docx
上海电力学院MATLAB仿真院 系：电力与自动化工程学院班 级：姓名：学号：2012年12月24日1、一个50Hz的简单电力系统如下图所示，试在Simulink中建立仿真模型研究该系统性能。LD1LD2/ k1系统建模要求如下：(1) 发电机 G 采用“ Synchronous Machine pu Fundamental”模型，变压器 T 采用“Three-Phase Transformer (Two Windings模 型，输电线路 L 采用 “Three-Phase Series RLC Branch”模型，负荷 LD1、LD2 采用“Three-Phase Parelell RLC Load” 模型。(2) 发电机模型参数：采用预设模型，其中学号末位数字为1的同学使用编号为01的模 型参数，学号末位数字为2的同学使用编号为02的模型参数，学号末位数字 为0的同学使用编号为10的模型参数。(3) 变压器模型采用默认参数，副边电压10kV，但需要注意与发电机模型相匹配参数的 设置(原边电压、频率等)，变压器容量设置为发电机额定功率的1.2倍；(4) 线路参数的设置原则：忽略电容，X/R=3,线路通过发电机额定功率时首末端压降 约为 0.05p.u.；(5) 负荷模型采用默认参数，但需要注意与整个系统模型相匹配参数的设置(电压、频 率等)，负荷LD1容量设置为发电机额定功率的5%，LD2容量为发电机额定功率 的30%，功率因数0.95。(6) 其他模块(如短路模拟、测量、示波、powergui等)的使用根据研究要求自行确定。 性能研究要求：(1) 利用powergui计算该系统的稳态潮流情况；(2) 利用powergui将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程；(3) 利用powergui将系统设置为稳态，仿真k点发生三相短路、持续0.15秒后切除的系 统过渡过程，要求输出短路电流的波形。作业形式要求：(1) 根据题目要求进行理论分析，计算出发电机稳态时转速，短路电流周期分量以及冲击 电流的大小。(2) 进行上机建模、仿真，完成后将发电机、变压器、线路、负荷的参数，理论分析过程 及结果，模型图、稳态潮流结果、仿真过程曲线等抓图打印粘贴在大作业报告中。仿真结果 必须同理论分析结果基本保持一致。(3) 对自己在建模和仿真过程中遇到的关键问题和收获、结论等进行阐述。(4) 对抄袭作业者，不论原创者还是山寨盗版者，成绩一律判为零分!！ 李宏仲、李振坤老师Matlab在电力系统计算中的应用课程期末大作业。P3TO0M_yn5tani-l-一1333sFrsisM一、参数计算(1)模型的搭建ocln!Tn UQUS-uo.s_.m-c-tn01Synch rono 标 MaH-n m Thmnj, uh 350 OLI FundwmEnEr-<II MEasurEmEnrT-Thnee，FhBSE<，I MfpasurEmcpnl-l-LAtpThnee，phLI9cpT mrmw-T 吝堂=-nHTMcpfppflDJteltD5同郭 RLrJromwFH日crBe-Phase paa-el RLC LoadFau-t:Three，phCLJKIcpFcus 苛-RL.C)LocudL0.1 blaEn(2)选取01号p.u.基本同步电机Preset inodel:01: 60Hz 400V 8. IkVA 1500RBM(3)变压器参数计算容量 Sn =1.2 x 8100 = 9720VA原方电压：匕疽400V付方电压：2疽10时未说明的值均为默认值(4) 线路参数计算利用线路通过发电机额定功率时首末端压降约为0.05p.u.可以得到: U = 0.05 x 10 K = 500VI = _8100= 0.46765 A额定电流："x10000 所以 |Z| = AU /G/3I) = 617.289。又因为 % = 3 Z 2 = X 2 + R 2Z 2一所以 R =. =195.203。X = 3R = 585.612H10W Block Parameters: Three-Phase Seriies RLC BranchThr已已一Fha_3E 3已ri已m RLC Branch (mask) (link)IinpLeinerLts a three-phase series RLC branch.Use the 1 Branch type' parajneter to add or temove elements from the branch.Paramet ersBranch type RL，Resistance R (OItjue):135.203Induct anc e L (H):585.612/(ia0*piMe asur eme nt s NoneOKC ancel HelpApp ly(5) 负荷参数计算(默认负荷为感性负荷)中=arccos 0.95 = 37.76tan 中=0.32868load P = 0.05 x Sn x 0.95 = 0.05 x 8100 x 0.95 = 384.75WQl = P x tan中=126.46席, QC = 0Block Pana meters: Three-Phase Parallel FtLC LeadThr已已一Fha_3E Parallel KLC Load, (mask) (link) IinpLeinerLts a three-phase parallel RLC load.Paramet er sCcnfigurit icri Y (grounde d)NonirLal phase-t 0-ph.ase volt age Vn (Vrins)400Ncminal frequency fn (Hz):50Active power F 的:384.75Inductive reactive Foer (positive var):Cspacit ive reactive power Qc (riegative varO: aMe asur eme nt s NoneOKC ancel HelpApp lyLOAD1 P = 30% x Sn x 0.95 = 0.3x 8100x 0.95 = 2308.5WQ = 758.76Var QC = 0。Block Pa ns meters.： Three-Phase Parallel RLC Loadl1Three-Phase Parallel RLC Load (mask) (linli) Iiaplejneiit s a three-phase parallel RLC load.ParametersConfiguration Y (ground已d)ITojninal plias et o-phas e vclt age Vn (Vrms) 10000Woiinal frequency fn :50Act ive poier P (W);2303. 5Inductiwe reactive Power QL positiwe var): 758. 76Capacitive reactive poiuer Qc (negative var): 0(6) 三相故障模块时间设置设置如下：0.2s开始故障，0.35s故障切除，故障持续0.15s。Transit ion tin已甘(3):0.2 . 35二、仿真、理论分析及对比(1)利用powergui计算该系统的稳态潮流情况根据POWERGUI计算得发电机潮流情况:P实际=2714.7W Q 实际=1005.7Var理论分析的整个系统消耗：=384.75 + 2308.5 = 2693.25W2308.52 + 758.7628102=126.46 +x (585.612 +xx 103)+ 758.76 = 968.3996而尸100002100 9.72所以t际 P理论Q实际 Q理论，误差不大，符合要求。发电机实际转速最终稳定在1500R/min 如图所示：Scope3鸯匿Q用® A ®利用powergui将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程EJ Povergui Initial! States Setting Tool, model: zjf一 -Initial electrical state values for Eimulsticin:Force initial electrical states:)Td Stesdy StateRe load states:Format-112.3 (best of)sort values by:State numberSet sslscte-d efectrical&tate:From File.From diagramSave In加I States.OKCancelHelpApply系统电流仿真模拟：(Scope)系统电流有个逐渐衰减至稳定的过程，由于发电机频率的下降，使得系统的有功在零初 始状态至稳态的过程中随着频率的下降而下降，最终平衡，系统电流曲线也在此过程中逐渐 衰减并最终稳定。系统电压仿真模拟：(Scope1)系统电压基本保持不变，由于设置发电机为平衡节点，发电机机端电压大小、相位保持 不变，且系统无功基本平衡，所以说系统电压曲线基本保持稳定。三、利用powergui将系统设置为稳态，仿真k点发生三相短路、 持续0.15秒后切除的系统过渡过程，要求输出短路电流的波形。用powergui将系统设置为稳态Scope的波形为：从系统电流波形上得出：在短路设置的时间上0.2到0.35秒内系统电流瞬间扩大为冲 击电流，大小为/御实际二2.408A，而在0.35秒后故障切除，因而电流恢复到原来的水平。IB *理论计算:S x 103 = 823.045N巨 x 400I = _Pm 理论 容 X：R 2 +(X& + Xt)2=0.2297AIimp理论=(1 - exp 0.01x100 x R) x I = 7.6661x 0.2297 = 1.7609AXl + 乂丁Pm最终理论冲击电流大小为1.76A略小于2.4A，在检查电压的波形后发现短路后发电机的机 端电压有了个较大的降低。所以造成了电流的误差存在。下图为电压的波形图四、心得体会
