电力系统仿真实验指导书 - 图文(3)

实验二 简单电力系统暂态稳定性仿真

一、实验目的与要求

通过实验教学加深学生的基本概念，了解系统遭受大干扰后(比如短路故障)系统能否稳定运行与故障切除时间等因素紧密相关，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对简单电力系统暂态稳定仿真实验，以达到理论联系实际的效果，增强对系统稳定性的认识与理解，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

对如图2-1所示的单机无穷大系统，分析在f点发生短路故障，通过线路两侧开关同

时断开切除线路后，系统的暂态稳定性。

图2-1 单机无穷大系统原理图

发电机的参数：

SGN=352.5MWA,PGN=300MW,UGN=10.5Kv,xd=1,xd’=0.25,xd”=0.252,xq=0.6,xl=0.18, Td’=1.01,Td”=0.053,Tq0”=0.1,Rs=0.0028,H(s)=4s;TJN=8s,负序电抗：x2=0.2 变压器T-1的参数:STN1=360MVA,UST1%=14%,KT1=10.5/242; 变压器T-2的参数:STN2=360MVA,UST2%=14%,KT2=220/121;

线路的参数：l=250km,UN=220K,XL=0.41欧/km，rL=0.07欧/km，线路的零序电抗为正序电抗的5倍。

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

1、powergui说明

powergui是一个环境模块，它利用Simulink功能连接不同的电气元件，是分析电力系统

11

模型有效的图形化用户接口工具。任何一个含有SimPowerSystems模块的模型中必须含有一个。它储存了电路模型的等效数学模型（状态空间方程）。没有它，仿真不能启动，会给出一个错误提示。

1）powergui模块可以显示系统处于稳定状态时的电流和电压及电路所有状态的变量值。 为了执行仿真，powergui模块允许修改初始状态。

2）Powergui可以执行负载潮流计算。

3）当电路中出现阻抗测量模块时，powergui也可以显示阻抗随频率变化的波形。 4）可以生成扩展名为rep的结果报告文件。

powergui指定了解电路的方法。主要有：1)使用变步长Simulink求解策略的（时间）连续方法；2）理想开关（时间）连续方法；3）固定时间步长的（时间）离散方法；4）相量方法。

找到powergui的2种方法：

1）在simulink库浏览器的树形目录左侧点一下SimPowerSystems,右侧显示出来的图表中最后一个就是它。

2）直接在MATLAB的命令行里敲进powerlib，调出powerlib库，它也是出现在最后一个。 2、SimPowerSystems工作机制

每次仿真的时候，都要调用一个特殊的初始化机制。这个初始化机制计算出电路模型的状态空间模型，搭建出可以供Simulink软件仿真的等价模型。这个机制的等效步骤是这样的： 1) 将所有的SimPowerSystems模块分为线性和非线性两类，提取模块的参数，得出模型的网络拓扑结构。每一个电气节点自动赋予一个节点标号。

2) 网络拓扑得到后，线性模块的状态空间模型（矩阵A、B、C、D）被计算。本阶段，同时完成所有的稳态计算和初始化。

3) 搭建起电路模型的Simulink模型，将其存储于Powergui模块中。 五、主要技术重点、难点

同步发电机模块、调速器模块、励磁控制器模块、发电机参数输出模块的使用 六、实验步骤

12

仿真电路中各模块名称及提取路径 模块名 发电机模块Synchronous Machine pu Standard 发电机调速器模块Hydrauic Turbine and Governor 发电机励磁模块Excitation System 提取路径 SimPowerSystems/machines SimPowerSystems/machines SimPowerSystems/machines SimPowerSystems/Elements 三相双绕组变压器Three-Phase Transformer(Two Windings) 电力图形用户界面模块Powergui Bus Selector模块 三相电源模块Three-phase source 输电线路模块Three-phase PI Line 三相RLC并联负荷模块Three-Phase Parallel RLC Load 三相压电流测量模块Three?PhaseV?I Measurement 三相故障模块Three?Phase Fault 三相断路器模块Three-Phase Breaker 终端连接器模块Terminator 示波器模块Scope SimPowerSystems 或者 输入命令powerlib Simulink/Single Routing SimPowerSystems/Eletrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Elements Simulink/Sinks Simulink/Sinks 1、按照图2-2把各个模块从Sinmulink库中提取出来，放在合适的位置。

图2-2 暂态稳定性SimuLink仿真模型图

13

图2-3 发电机模块参数设置

2、设置各模块参数

1)在仿真模型中，发电机采用” Synchronous Machine pu Standard”模型，额定容量为352.5MWA，额定电压为10.5Kv,参数设置如图3-3所示。 发电机调速器模块设置如图2-4所示：

14

图2-4 发电机调速器模块参数设置

发电机励磁控制系统模块设置如图2-5所示：

图2-5 发电机励磁控制模块参数设置

发电机模块输出参数m由两个Bus Selector引出，一个Bus Selector将运行参数反馈到调速器和励磁系统，另一个Bus Selector将信号输出到 Scope显示。其中一Bus Selector设置如

15