Ｖｏ １ ． ９ ＮＯ ． ２ 来自Ａｐ ｒ ．２ ０１ ３
基 于 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 的 电力 系统 稳态 仿 真 分 析
李丽 霞 ， 李 凯 ， 路 静 ， 姚 兴佳
（ １ ． 沈 阳工程 学院 自动控 制工程 系 ， 沈阳 １ １ ０ １ ３ ６ ； ２ ． 沈 阳工 业大 学 风 能技术 研 究所 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ２ ３ ； ３ ． 沈 阳晟 昱咨询 有 限公 司 ， 沈阳 １ １ ０ １ ６ ８ ）
一
统上 来 ； ② 可 以大大 降低 动态数 字仿 真 的运算量 ， 提 高
仿真速度 ， 并很好地满足继电保护测试要求．
引起大扰动的原因主要包括 ： ①发生短路故障 ； ②
切 除或投 入 系统 的主要 元件 ， 如 发 电机 ， 变 压器 以及线 路； ③负 荷 的突然 变化 ， 如 大用户 的投 入 ．
第 ９卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
沈 阳工程 学院学报 （自然科 学版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
摘 要 ：通过 ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ中的 ｓ ｕ ｍ ｉ ｌ ｉ ｎ ｋ电力 系统仿 真模块 ， 搭建 了一个单机无 穷大系统 ， 设 置短路故 障并采取 电力 系统稳性
措施 ， 通过仿真 系统输 出相 角、 电压、 转速 的波形进行 对比分析 ， 结果表明 ： 电力 系统稳 定器、 快速切除故障 、 故障 限流 器、 能够提 高电力 系统暂 态稳定性． 关键 词 ： Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ； 仿真 ； 单机 一无穷大 系统 ； 暂 态稳定 中图分类号 ： Ｔ Ｍ８ ６ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ３—１ ６ ０ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ １ ４ ３— ０ ４
力系统的正常运行和电气设 备的危害很大 ， 短路 电流
可 达几 万甚 至几 十万 安培 ， 产生 热效 应和 电动 力 冲击 ．
分析电路暂态现象时， 可建立电流电压微分方程 ， 并按
初 始来 求解 ． 对 于 稳态 一 般 用 快 速 而 准 确 的 ｏ ｄ ｅ ４ ５函 数， 对 于暂态 用 ｏ ｄ ｅ ２ ３函数．
图 １ 单 机 一无 穷 大 系统
无穷大 母线
其中发生短路故障的危害最大 ， 单相短路接地 占
大 多数 ， 约为 ６ ５ ％， 而 三相 短路 的几 率 虽然 小 ， 但 是 后 果 最为 严重 ， 短路 的特 征是 故 障点 电压降低 ． 短 路对 电
应用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ中的 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ软件 可 以用 图形 建 立仿 真模 型 ， 直接 用 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ环境 中 的菜单 启 动 仿 真 过程 ， 结 果就 显示 在示 波器上 ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中能 对调 节 器 的参 数进 行调 整 ， 得 到很 清 晰的仿 真结果 ． 目前 我 国以
沈 阳工程 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
第９ 卷
Ｃ０
Ｐｏ
图２ Ｓ Ｐ ｓ单 机 一无 穷大 系统 仿 真 模 型
３ 单 机 一无 穷 大 系统 仿 真 模 型 参 数 设 ４ 各 种 提 高 暂 态 稳 定 性 措 施 的 运 行 效 且 果仿 真
口口
３ ． １ 图中各模 块参 数设置
１ 电力 系统 的 暂 态 稳 定性
电力系统 暂 态 稳 定 性 是 指 电力 系 统 受 到 大 扰 动 后， 各 同步发 电机保 持 同步 运 行并 过 渡 到 新 的运行 状 态 或恢 复到初 始运 行状 态 的能力 ．
定代表性的 ， 主要基于以下 ２点考虑 ： ①复杂系统都 可 以通过 等值 的第 复方法 归结 到这一 模 型或者双 机 系
于电力是 国名经济 的支柱和命脉 ， 实际考核电力 系统
稳定 性将 对经 济 和人身 安全 带来损 失 ． 因此 ， 这里 利用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 的动态仿 真软 件 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ搭 建 了含发 电机 、 变压 器 、 输 电线 路 等 的单 机 一无穷 大 系统仿 真模 型 ， 对 短路 故 障时所 采取 的不 同措施 的结 果进 行 了仿 真．
电力 系统稳 定 运行 的第一 道 防线是 电力 系统 暂态 功角稳 定 控制 ． 电力 系统 发生 短路 故 障时 ， 暂 态稳 定性 会 受 到干 扰 ， 提 高 电力系 统暂 态稳定 性 的方 法很 多 ， 由
２ 基 于 ＭＡＴ ＬＡ Ｂ 的 单机 无 穷大 系统 模
型
电力 系统运行稳定 分析 中， 常 应 用 的 系 统 是 单 机一 无穷 大系 统 ， 即功率无 穷大 ， 频率 恒定 ， 电压 恒定 ， 如 图 １所示 ． 单机一 无 穷大 系统 ． 同时也 是 工程上 常采 用的， 也是 电力 系统仿 真模 拟最 基本 、 最简单 的运 行方 式． 对 实 际系统 近似 处 理 ， 用 来 简化 模 型 ， 方 便 得 出结 论， 有 利 于计 算 过程 的简 化． 单 机一无 穷大 系统是 具有
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三相短路作为考查 电力 系统暂 态稳定扰 动的方式之 因此仿真过程 中设置短路故障为主要 的故障方式．
一 ．
图２ 应用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ电力系统单机 一 无穷大系统仿真 模型．
基金项 目： 辽 宁省教育厅资助项 目（ 项 目编号 Ｌ ２ ０ １ ２ ４ ６ ３ ） 作者简介 ： 李丽霞 （ １ ９ ７ ９一 ） ， 女， 辽宁灯塔人 ， 讲师 ， 博士研究生 ， 主要从事控制理论 、 电力电子变流技术 的研究