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本文用Matlab进行编程实现电力系统暂态仿真,所用模型为经典的IEEE3机9节点系统,发电机用二阶模型,负载用恒定阻抗模型,模拟系统发生金属性三相短路,过0.87秒后切除故障的这个暂态过程。其中的具体参考书籍安德森伏阿德《电力系统的控制与稳定》这本书书,并根据文献《MATLAB/Simulink-based transient stability analysis of a multimachine power system》(Ramnarayan Patel, T. S. Bhatti and D. P. Kothari)做了一处修正。仿真结果正确,希望对你有帮助。
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电力系统三机九节点暂态
稳定性仿真
姓名:
学号:
时间: 2014.6
指导老师:
本文用Matlab进行编程实现电力系统暂态仿真,所用模型为经典的IEEE3机9节点系统,发
电机用二阶模型,负载用恒定阻抗模型,模拟系统发生金属性三相短路,过0.87秒后切除故障
的这个暂态过程。其中的具体参考书籍安德森伏阿德《电力系统的控制与稳定》这本书书,并
根据文献《MATLAB/Simulink-based transient stability analysis of a multimachine power
system》(Ramnarayan Patel, T. S. Bhatti and D. P. Kothari)做了一处修正。仿真结果正
确,希望对你有帮助。
另,参考文献忘记标注了,参考文献如上。
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摘 要
电力系统仿真计算已经成为电力系统设计、运行与控制中不可缺少的手段。
通过设置不同故障类型、不同故障地点运用仿真技术可以对电力系统的暂态稳
定进行分析。本文采用 IEEE 3 机 9 节点的经典多机模型,基于隐式梯形积分法
对系统发生三相金属性短路故障进行仿真,分析系统在这种情况下的暂态稳定。
发电机模型采用经典的二阶模型;负荷采用恒定阻抗负荷。在 Matlab2010b 上
编写程序进行调试和运行。
通过仿真计算分析说明,此仿真方法可以进行简单的电力系统暂态分析,
对提高电力系统暂态稳定具有重要意义。
关键词: 3 机 9 节点模型;牛顿拉夫逊算法;潮流计算;暂态稳定;
一、 实例问题
本文采用 IEEE 3 机 9 节点的的经典多机模型,模型的系统如图 1-1 所示,
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18kV
230kV
13.8kV
16.5kV
图 1-1 3 机 9 节点系统
假设此系统在 0s 时的 7 号节点出口处发生三相金属性接地永久故障,并在
0.083s 时将故障切除,即断开 5 号节点和 7 号节点之间的线路。对此情况进行
仿真,并分析其暂态稳定。
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二、 仿真框架
在仿真之前,首先,应明确仿真的所要到达的结果,即仿真目标:本此仿
真的结果主要是得到发电机攻角、转速随时间变化的值,包括故障前、故障中、
故障后。故障前,系统处于稳定状态,发电机的攻角、转速基本稳定。而当系
统发生故障以及故障切除,系统结构拓扑发生变化,系统的状态也将随时间发
生变化,为了求取系统状态的变化,我们通过对系统进行简化建立数学模型,
得到相关的代数-微分方程组,进行数值计算,从而得到系统状态的随时间的变
化值。此次仿真的系统以发电机二阶经典模型来进行系统是数学建模,系统的
状态量为发电机攻角、发电机转速。
其次,当明确仿真目标后,我们就得明确大体的仿真框架流程,仿真流程
图如图 2-1 所示。
数据准备
(支路、节点、发电机)
潮流计算
(得Vi0、Thati0)
发电机初值计算
(得Ep0、Deltai0、Pei0)
计算故障前中后发电机
内节点的导纳矩阵
调用Ode45计算发电攻角、
转速变化情况
后处理
列写系统状态方程
(转子运动方程)
图 2-1 仿真流程图
Step1:数据准备,需要用到的数据为系统节点数据、支路数据以及发电机
的数据。
Step2:潮流计算,潮流计算是用来计算系统稳态下的系统各个节点的节点
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电压及相角。其是根据所提供的已知系统各节点的注入的有功功率、无功功率、
节点电压及相角,并列写功率平衡方程,然后运用牛顿拉夫逊逼近求解。当然,
潮流计算除了可以用牛顿拉夫逊算法还可以用 P-Q 分解法。潮流计算后可以求
得系统中各节点的电压幅值及相角。
Step3:计算缩收导纳矩阵,计算故障前、故障中、故障后的仅包含发电机
内节点的缩收导纳矩阵。发电机采用经典的二阶模型,用恒压源串电抗来等效。
其中恒压源的电压值由下一步计算得出,而等效电抗为发电机的暂态电抗,由
发电机数据表提供。
Step4:计算发电机初始值,根据潮流计算得来的各个节点的电压幅值、相
角、节点注入的有功功率、无功功率,可计算得发电机支路的电流,然后考虑
发电机的等效电抗,便可求得发电机内节点的电压幅值及相角。求得的电压幅
值便可认为是用来等效发电机的恒压源的电压值,这个值不随系统拓扑结构的
变化而变化。
Step5:列写系统状态方程,亦即发电机转子运动方程。由系统的状态量求
出下一步系统状态的偏差量的一个方程,其中需要受到功率平衡的约束。其本
质是一个微分-代数方程。
Step6:调用 ode45 求解方程,上一步写出了需要求解的微分代数方程,按
照一定的形式,调用 ode45 便可求得系统状态量随时间变化的情况。ode45 是
一个常微分方程的数值求解器,其算法采用的是 4 阶-5 阶龙格库塔法,它用 4
阶方法提供候选解,5 阶方法控制误差,是一种自适应步长(变步长)的常微
分方程数值解法。求解后便可得到发电机攻角、转速随时间变化的值。
Step7:后处理,比较直观地画出发电机攻角变化曲线,转速变化曲线以及
各发电机间的相对攻角变化曲线。之后便可对数据和曲线图进行分析,分析系
统的暂态稳定。
三、 仿真模型
在电力系统的机电暂态仿真中,常根据实际要求的不同,采用不同时间尺度
的仿真模型,而仿真算法和采用的模型有直接的关系,下面就本次仿真实例机
电暂态过程的仿真模型及其仿真算法。
1、稳态潮流计算
由于本文以三机九节点为模型,假定节点一为参考节点,这样就有 2 两个
发电机的 PV 节点,6 个 PQ 节点,未知量为 8 个节点(包括 2 个 PV 节点和 6
个 PQ 节点)的电压相角,还有 6 个节点(PQ 节点)的电压幅值。
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资源评论
- yitianzhi2014-07-16比较简单的,要是有考虑励磁的程序就更好了
- wpwp1992112017-09-05要是有教程就好了
- dayjumpin2016-03-09还不错吧,有一点问题
heitu1990
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