基于MATLAB的电力系统短路故障下暂态稳定性的仿真分析.pdf

在电力系统研究中，暂态稳定性分析是保证电网安全可靠运行的重要环节。暂态稳定性主要指电力系统在经受了像短路故障这样的大型干扰后，能否在有限的时间内恢复到接近故障前的运行状态。短路故障是电力系统中最常见且可能造成严重后果的一种电气故障，包括单相接地短路、两相短路、两相接地短路和三相短路等。 本文通过MATLAB软件对电力系统在短路故障下的暂态稳定性进行了仿真分析。MATLAB是一种广泛应用于数学计算、算法开发、数据分析和图形可视化的高性能编程语言和环境，它提供了丰富的工具箱，比如Simulink，专门用于仿真动态系统。 仿真分析首先是通过建立单机无穷大系统模型来模拟真实的电力系统。在这一模型中，无穷大系统代表电网的其余部分，而单机则代表了发电机组。单机无穷大系统的优点在于其简单易懂，能较好地反映电网的基本特性，同时便于在MATLAB/Simulink环境下进行仿真。 在仿真中，对于不同类型的短路故障，会测量并记录发电机的摇摆图，也就是发电机转子的角度随时间的变化情况。这是评估电力系统稳定性的关键指标，因为摇摆图能直观地反映出系统受扰动后恢复稳定的能力。 文章中指出，三相短路对于电力系统的暂态稳定性影响最大，可能导致发电机完全失稳，从而造成大面积停电甚至系统崩溃。相对而言，单相接地短路对系统的稳定性影响最小，因为此时的短路电流较小，系统其他部分的继电器有足够的时间响应，实施继电保护措施。 为了更深入地分析电力系统的暂态稳定性，文章中还利用电机转速变化波形图进行对比研究。通过Simulink工具，可以模拟电机在不同切除时间条件下的转速变化，进而推断系统的暂态稳定性。这表明在仿真中控制好故障切除的时间对于确保系统的暂态稳定性至关重要。 文章中提到的“摇摆曲线”指的是在电力系统暂态过程中，发电机组的转子摇摆角度随时间变化的曲线。通过MATLAB的优化功能，可以对发电机组的摇摆曲线进行优化分析，从而找到改善电力系统暂态稳定性的有效方法。 此外，论文还提到了基于M函数的方法来处理短路故障下的暂态稳定性问题。M函数是MATLAB中用于编写自定义函数的文件，这使得研究人员可以根据具体问题编写特定的算法，以提高仿真分析的精确性和效率。 文章通过MATLAB软件对电力系统短路故障下的暂态稳定性进行了仿真分析，并得出了重要结论。这一工作不仅有助于及时切除故障，防止故障过晚切除带来的连锁反应，而且为电力系统设计和运行提供了科学依据，对于电力系统的安全稳定运行具有重大的现实意义。同时，这项研究也展示了MATLAB在电力系统仿真分析中的强大功能和灵活性。