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1、第37卷第11期人 民 长 江Vol.37,No.112006年11月YangtzeRiverNov.,2006文章编号:1001-4179(2006)11-0041-02MATLAB在电力系统仿真中的运用曾江华 陈晓明 金 伟 江万里 李远青(长江水利委员会设计院,湖北武汉430010)摘要:MATLAB是将计算、可视化、程序设计融合在一起的功能强大的平台,其在科学计算、工程设计和系统仿真中运用很广泛。电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,由于电力系统是个复杂的系统,运行方式也十分复杂,因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大,也不直观。
2、MATLAB的出现给电力系统仿真带来了新的方法和手段。通过MATLAB的POWERSYSTEMBLOCK对避雷器在有电抗器补偿的电力系统中的应用进行仿真,从而说明其在电力系统仿真中的运用。关 键 词:MATLAB;电力系统;仿真;运用中图分类号:TM76文献标识码:A1 概述2 电力系统元件库MATLAB是由美国Mathworks公司开发的大型软件,它是以电力系统元件库包括了电路、电力电子、电机和电力系统等矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合在一个交互的常用的基本元件和系统的仿真模型。其包含以下库元件:工作环境中,在此环境中可以实现工程计算、算法研究、建模和(
3、1)电源元件。包括了交流电压源和电流源、直流电压源、仿真、应用程序开发等。在MATLAB中包括了两大部分,数学计可控电源及三相电源等产生电信号的元件。算和工程仿真,其中在工程仿真方面,MATLAB提供的软件支持(2)线路元件。包括各种线性网络电路元件和非线性网络涉及到各个工程领域,并且在不断完善。MATLAB所具有的程电路元件。序设计灵活,直观,图形功能强大的优点使其已经发展成为多学(3)电力电子元件。包括如二级管、晶闸管等各种电力电科,多平台的强大的大型软件。MATLAB提供的Simulink工具箱子元件。是一个在MATLAB环境下用于对动态系统进行建模、仿真和分(
4、4)电机元件。包括各种电机模型元件。析的软件包,它提供了用方框图进行建模的接口,与传统的仿真(5)连接器元件。包含有在各种不同情况下用于相互连接建模相比,更加直观、灵活。Simulink的作用是在程序块间的互的元件。联基础上建立起一个系统。每个程序块由输入向量,输出向量(6)电路测量元件。包括电压表、电流表、阻抗表和万用表以及表示状态变量的向量等3个要素组成。在计算前,需要初等测量元件。始化并赋初值,程序块按照需要更新的次序分类,然后用ODE(7)附加元件。包括三相电路、功率表,直流电机等元件。计算程序通过数值积分来模拟系统。MATLAN含有大量的ODE(8)电力图形
5、用户接口。用于电力系统稳态分析。计算程序,有固定步长的,有可变步长的,为求解复杂的系统提(9)电力系统元件库模型。包含了电力系统各种非线性模供了方便。块的仿真模型。MATLAB在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿3 系统仿真真模块(PowerSystemBlockset)来完成,PowerSystemBlock是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在Simulink环境下下面就用MATLBA来对避雷器在有电抗器补偿的系统中的使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续应用进行仿真,PSB中的氧化锌避雷器的模型实际上是过电压系统进行精确的仿
6、真,并精确地检测出断点和开关发生时刻,保护的非线性电阻器,其阀片的非线性伏安特性是用UPUref=1PαPSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程(ki(IPIref))i表示,其中Uref,Iref代表参考电压和电流,ki与αi序块,通过PSB可以迅速建立模型,并立即仿真。PSB程序块程为各个区域的系数(i=1为小电流区域,i=2为非线性区,iα序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间连=3为饱和区),避雷器的伏安特性则表示为U=cI,c为阀片接作用。电阻的材料系数,α为阀片的非线性系数。参考电压是当避雷收稿日期:2006-
7、08-25作者简介:曾江华,女,长江水利委员会设计院机电处,工程师,硕士。42 人 民 长 江2006年器通过参考电流时避雷器上的电压,当避雷器上电压大于参考器动作,限制了电容器上的过电压(见图3)。同时在电抗器上电压时,电流将随电压的升高而迅速增大。的电压降低为0。当断路器1跳闸,故障切除后,电流为0,此时被仿真的系统为以735kV系统通过200km输电线路向负在并联电抗器上会产生过电压,当期峰值超过1081kV时,保护荷供电,在线路的中点设有串连电容补偿,在负荷侧并联有电抗电抗器的避雷器动作,因此会产生脉冲电流(见图4)。器补偿,串联的电容器
