电力系统仿真实验指导书 - 图文

电力系统仿真实验指导书

杨静 编

南京工业大学

电气工程与控制科学学院

2015年5月

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目 录

实验一 大电流接地系统短路故障仿真实验 ........................... 3 实验二 简单电力系统暂态稳定性仿真 ................................. 11 实验三 电力系统潮流计算仿真实验 ..................................... 19 参考资料.................................................................................... 29

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实验一 大电流接地系统短路故障仿真实验

一、实验目的与要求

通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统各类短路故障的特点，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对大电流接地系统进行输电线路短路故障仿真实验，以达到理论联系实际的效果，提高学生的感性认识及对电力系统仿真过程的分析能力。

本实验要求学生掌握Simulink中电力系统常用元件的模型及使用方法，并了解建模的基本过程，以及完成模型的仿真，结合短路相关的理论知识对仿真结果加以分析。 二、实验内容

搭建如图1-1所示的系统模型并仿真，该系统有3个电源，4条输电线路，在Line1

的末端设置各种类型的短路故障，观察示波器中的电压和电流波形，记录下故障电压电流的有效值。

图1-1 大电流接地系统短路故障的Simulink仿真模型

三、实验仪器设备及耗材

1.每组计算机1台、软件Matlab7.0套。 四、实验原理

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1、SimuLink简要说明

SimuLink是基于 MATLAB的图形化仿真设计环境，它是MATLAB提供对系统进行建模、

仿真和分析的一个软件包。它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并在此基础之上采用MATLAB引擎对动态系统在时域内进行求解。

进入SimuLink的2种方法：

1)在MATLAB命令行中敲出SimuLink，回车，就打开了SimuLink。 2)点击工具栏中的按钮，看图：

图1-2 进入Simulink

2、SimPowerSystems说明

SimuLink下的SimPowerSystems可以实现电路、电力系统、电机、电力电子电路的建模与仿真分析，它提供了典型的电气设备和元件，比如变压器、传输线、电机、电力电子器件等等。

进入SimPowerSystems的2种方法：

1)在MATLAB命令行中敲出powerlib，回车，就打开了SimPowerSystems的元件库。 2)进入simulink环境，从左侧的选出SimPowerSystems，看图：

图1-3 进入SimPowerSystems

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Electrical Sources，电源库，有各种电源，交流电压源、交流电流源、直流电压源、受控电压源、受控电流源、电池、三相电源、三相可编程电压源。

Elements，元件库，有开关、传输线、电阻、电感、电容、变压器、故障等。

Machines，电机库，里面有各种各样的电机，同步、异步、永磁、步进等，还分别给出了部分电机的简化模型和详细模型，SI单位制模型和标幺值模型。

Measurements，测量库，里面有各种测量设备，电压、电流、阻抗测量，三相电流电压测量，还有万用表。

Power Electronics，电力电子库，里面包括二极管、晶闸管、理想开关、通用桥、IGBT等电力电子器件。

Application，应用库，这里面是一些整合的应用小系统，有风力发电机、特种电机等。 Extra Library，附加库。含有control block、discrete control block、discrete measurements、measurements、phasor library等子库。中间就有PLL，单稳态、PWM发生器、FFT、有功无功测量、有效值、平均值、相量测量等等非常有用的模块 五、主要技术重点、难点

设置算法、故障模块使用、连线的分支 六、实验步骤

1、新建一个simulink model文件。首先进入simulink界面。就像其他windows应用程序一样，可以通过点击“新建”快捷菜单，这个图标长的和Word中的新建是很像的；可以使用快捷键Ctrl+N；可以通过file->new->model。

2、保存新建的文件。文件格式为mdl。保存有三种操作方法：快捷菜单、快捷键和菜单操作。 3、按照实验内容要求，将需要的模块“拖出来”。拖出来的分解动作是：左键选中模块，按住左键将其拖拉到工作空间中。

仿真电路中各模块名称及提取路径 模块名 电源Three-phase source 线路Distributed Parameters Line 提取路径 SimPowerSystems/Eletrical Sources SimPowerSystems/Elements 三相压电流测量模块Three?PhaseV?I Measurement SimPowerSystems/Measurements 三相故障模块Three?Phase Fault 有效值测量模块RMS SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Exira Library/ Measurements 5