Matlab 在电力系统仿真中的应用

Matlab 在电力系统仿真中的应用

摘要Matlab在电力系统仿真研究中应用范围越来越广泛，为电力系统自动化分析带来了极大方便。利用电力系统仿真模块系统，可以方便地实现各种要求的非线性电源运用到电力网自动化控制中，拓宽了PSB活用范围。运用实例仿真，该方法能够分析正确，使用便捷，在实际仿真过程中经检验切实可行。

关健词Matlab；仿真；电力系统；非线性电源

电源在电力系统分析和设计中是必不可少的组成部分，每个仿真模型都对电源有着不同的要求。一般而言，大多数仿真模型使用都是通过交流电或直流电源来实现的。但根据实际工程实践情况来看，理想的交流或直流电源，有时候也是不能很好地模拟出实际工程情况的，需要通过仿真来实现。

通过以下几个方面，来阐述Matlab 在电力系统仿真领域中的应用。

1）实际工程中的电源不可能是理想的交流或直流电，电源经常会出现波动或突变，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。

2）在实际工程中，电力系统经常用到非交流性电源或直流电源，类如雷电冲击电流实验等。一些实验需要特殊的电源来测试，因些这些实验品具有许多特殊性能，如：绝缘材料耐压性所需要用到缓慢递增电源。因此，电力系统需要考虑使用其它方法，来实际真正意义上能够满足要求的非线性电源。

1可按电压、电流源的应用到电力系统中

在PSB系统模型库中，提供了一个可控电源，该电源除了有和普通电源一样的输入、输出信号端口外，还有一个普通电源不具备的端口，即“S-端口”。该端口作为一个控制信号输入端口，可控电源输出的电压、电流波形，就是基于该控制信号作用的。

1.1可控电源在仿真模型中的连接

可控电源有三个端口，其中的“+”“-”端口和普通电源端口是一致的，可以和普通电源一样直接连接在仿真模型电路中。其中的“+”端口相当于电源的正极，而“-”端口相当于电源的负极。但这样的连接是没有电信号的，需要在可控电源的特殊端口处，即“S”端口输入一个可控制信号，根据仿真结果来看，输出电压波形和该控制信号波形是一致的，也就是说，可控制电源信号变换成仿真模型中的电信号。

1.2可控电源与普通电源的比较

选取可控电压源和单相电压源，从时域和频域两方面进行比较，从而确定可

控电源与一般电源的相同特性。

在时域内，可控电源与普通电源电路的电流、电压波形，不论在频率上，还是相位上、幅值上，都是完全一样的，因此可以作为很好的替换性电源。

1.3可控电源的不足之处

根据可控电源和不同电源比较来看，可控电源与普通电源基本是一致的，同时对外的表现功能也基本是一致的。但如果对仿真（采样方式和采样频率）系统进行适应性修改，仿真电流波就会发生一定的变化。对仿真模型采样方式、采样频率再进行适当的纠正，修改后可控电源模型仿真结果进行放大，就可以发现电源波在早期时有一定规模的小频震荡。

这是由于信号源与可控电源连接后，作为电源时，频谱与普通电源是有一定区别的，而高频含量主要集中在仿真前四分之一周期内。因此，在特定条件，该高频时段会很明显的表现出来，这就给仿真的准确性和真实性所带来了影响。

为了保证仿真的准确性和真实性，可以用下面两种方面避免和修正高频振动。

1）根据仿真模型的具体要求，合理选择采样方式和采样频率，这样可以避免高频信号对仿真结果的影响。

2）由于高频主要集中在开始的四分之一周期内，可以适当延迟一段时间，这样就避免了高频出现的时间，从而避免了高频对仿真结果的影响。

根据上述分析，可以认为可控电源，可以通过适当的调整采样方式和频率，或是避开起始点，从而来替代普通电源。因此，对于不能通过普通电源实现的非线性电源，也可以使用可控电源很好地实现。

2仿真实例

为了更清楚的体现可控电源的非线性应用，我们相应地建立起仿真模型，通过做雷击试验来建立冲击仿真模型。

1）仿真模型的建立。按照仿真原理，将所需要的电器元件进行

连接。

电网系统专业首先开始的工作是厂用电源的受电工作，根据受电系统的试验范围、工期安排和安装，来合理安排电网方式，以检验仿真冲击，首先安排电网的保护装置、DCS系统的实验，其次是安排启备变本体试验，最后安排电流、电压回路试验和整体传动试验。在工作中，我们应重点注意保护传动试验和电流、电压回路试验。在条件允许情况下，还可进行一次回路通流试验，通过试验来检

查Matlab在仿真中的应用。

2）对所有模块进行参数设置。实例中，把电源作为斜波信号进行输入，用以来模拟时间冲击试验，将斜波信号通过函数斜率形式进行设置，并用作待处理信号。在该实例中，我们可以采用信号来变换试验模块，通过该模块来检验试验结果，试验中，我们按照一定的函数关系，将输入信号变换成所要求的输出信号，也就是将输入信号的时间，通过函数变换的方式，变换为雷击冲击函数，即冲击电压随时间按照一定关系变换的形式。

受电电压工程结束后，进入分步试验阶段，我们可以根据调试工期，进行必要的质量冲击管理和调试作业冲击管理。

在UPS试验中，直流系统绝缘情况、快切试验、保护传动试验、励磁系统小电流试验，同期装置带断路器试验、保安电源试验。重点检查各系统电气设备的保护、控制、测量、信号系统是否正常，审核电气DCS逻辑，优化电源系统。

3）根据仿真的波形，可以看出电压、电流波形满足一般雷电冲击仿真要求，可以在仿真中用作冲击电压发生器。

电气一次系统和二次回路试验中，包括：短路实验、空载实验、励磁系统实验、同期系统试验和快切实验。

实验中，要定期采录系统运行数据，电流、电压波形成要有详细的记录，认真履行试验所需程序，在实验中，还要向有关单位提交设计修改及设备更换资料，协助整理和提交调试报告，验评文件，负责进行实验时未完成的试验项目。

3结束语

通过以上实验证明，将可控电源和一般电源做细致比较，从时域和频域两个方面给出了比较结果，对于可控电源的可靠性和可替代一般电源的特点，给出了准确的结论。同时用雷电冲击仿真实验作为实例，对于可控电源的非线性应用做了详细地介绍，而根据仿真结果来看，效果是令人满意的。该实例充分证明，可控电源在电力系统和电力电子仿真、模型模拟中可以用作非线性电源。

参考文献

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