Matlab與機(jī)電系統(tǒng)仿真

1、課程名稱：Matlab與機(jī)電系統(tǒng)仿真總學(xué)時(shí)：32授課班級(jí)：電氣071-3作業(yè)內(nèi)容作業(yè)要求電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（p88頁例3-3）110kV系統(tǒng)結(jié)線如圖所示,發(fā)電廠A裝有QF2-12-2型發(fā)電機(jī) 兩臺(tái)，均滿載運(yùn)行，除供應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷10+j8MVA外， 余下均通過兩臺(tái)SF7-10000/110型變壓器輸入系統(tǒng)，變壓 器變比為121/6.3kV。LGJ-70/10LGJ-70/10LGJ-70/10 2） 80km50km50km116kV_Li g g : 20+jl5MVA +10+j8MVA| Q 8+j6MVA變電所I裝設(shè)兩臺(tái)SF7-16000/110型變壓器，變比為115.5/11kV，有

2、如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Pk=86KW； Uk%=10.5； P0 = 23.5kW； I0%=0.9變電所II裝設(shè)一臺(tái)SF7-10000/110型變壓器，變比為110/11kV，有如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Pk=59KW； Uk%=10.5； P0 = 16.5kW； I0% = 1.0發(fā)電廠A裝設(shè)的兩臺(tái)SF7-10000/110型變壓器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 與變電所II的變壓器相同。每個(gè)變電所負(fù)荷、線路長(zhǎng)度和 選用導(dǎo)線均已示于圖中，設(shè)圖中與等值系統(tǒng)S連接處母線 電壓為116kV。根據(jù)上述內(nèi)容，建立其 Matlab/simulink 仿真模型，（說 明參數(shù)設(shè)置）利用Powergui模塊進(jìn)行潮流 分布及電機(jī)初始化設(shè)置（說明 分析

3、結(jié)果）進(jìn)行仿真分析，觀測(cè)發(fā)電機(jī) 端AB間線電壓和變電所II低 壓側(cè)母線AB間線電壓的有效 值和相角。利用Powergui模塊觀測(cè)發(fā)電 機(jī)端母線電壓和變電所II低壓 側(cè)母線電壓，判斷與3問中實(shí) 測(cè)結(jié)果是否相同。利用Powergui模塊觀測(cè)變電 所I高壓側(cè)阻抗的低頻特性。如果變電所A高壓側(cè)在0.2秒 發(fā)生三相接地故障，0.1秒后故 障排除，觀測(cè)發(fā)電機(jī)A相電流、 轉(zhuǎn)速及電磁功率的變化。利用Powergui模塊，對(duì)變電 所A高壓側(cè)A相電壓進(jìn)行FFT 分析。1仿真模型:LGJ-7&10LGJ-70.-I-5LGJ-7a-10SF7-W1102*16 MVA115.&11 kV一、參數(shù)計(jì)算SF7-10Cm

4、1102*10HVA6.3/!121 kV1、發(fā)電廠發(fā)電機(jī)：Sn=2*15MVA,Un=6.3KV2、發(fā)電廠負(fù)載:Un=6.3KV,Pn=10MVA,Qn=8Mvar3、變電所一負(fù)載：Un=11KV ,Pn=20MVA,Qn=15Mvar4、變電所二負(fù)載：Un=11KV,Pn=8MVAQn=6Mvar5、發(fā)電廠變壓器A及變電所I :S = 10MVATAK eN1000 S 2591000*10U K (%) U 2T1TAN100 S*T10.105100* pi6、變電所變壓器二：S = 10MVAavRT2K N1000 S 2U (%) KU2100 S86100*16*16= 0.1

5、05T 2 Z100* pi7、線路參數(shù)：r=0.45。/km x=0.433。/km g=0 b=2.62* 10 6 S/km二、潮流分布及電機(jī)初始化設(shè)置打開Powergui模塊，點(diǎn)擊“潮流計(jì)算和電機(jī)初始化”按鍵，進(jìn)入潮流計(jì)算 和電機(jī)初始化設(shè)置窗口，如圖所示。該窗口只顯示了一個(gè)電機(jī)模塊，名為A,選 中該模塊，將節(jié)點(diǎn)類型選為“P&Q節(jié)點(diǎn)”，Uab設(shè)置為“6300V”，有功功率設(shè)為 “24MW”，并點(diǎn)擊“Update Load Flow”按鍵，進(jìn)行負(fù)荷潮流，窗口左側(cè)將顯示 更新后的負(fù)荷潮流分布情況。之后重新打開同步發(fā)電機(jī)參數(shù)對(duì)話窗口，可以看到， 初始狀態(tài)已自動(dòng)更新了。從初始化設(shè)置得到的參數(shù)可知

6、PN=24MW,QN=18MVar,cos=0.8.與實(shí)際的同 步發(fā)電機(jī)參數(shù)對(duì)比得出初始化設(shè)置正確。結(jié)果如圖2-1圖2-1三、（1）測(cè)量發(fā)電機(jī)端AB間線電壓的有效值時(shí)，可以用三相電壓電流表模塊V-I-M加有效值測(cè)量模塊RMS來進(jìn)行測(cè)量。發(fā)電機(jī)端AB間線電壓有效值測(cè)量如圖3-1分析：從發(fā)電機(jī)的潮流分布可見，發(fā)電機(jī)端AB間線電壓應(yīng)該為6300V， 從仿真結(jié)果可見，電壓在6000V附近有很小的波動(dòng)，所以仿真結(jié)果雖有很小的 偏差，但符合理論實(shí)際。（2）測(cè)量變電所II低壓側(cè)母線AB間線電壓有效值和相角時(shí)，可以用萬用 表模塊選擇T2的低壓側(cè)母線AB間線電壓，用傅立葉分析模塊進(jìn)行分析，可以 將電壓分解為相角

7、，對(duì)相角直接進(jìn)行分析，在外用表模塊加有效值測(cè)量模塊對(duì) 線電壓的有效值進(jìn)行仿真。變電所II低壓側(cè)母線AB間線電壓有效值和相角的測(cè)量如圖3-2觀察到的Uab=10959V左右，相角-2.01欄中，選擇穩(wěn)態(tài)電壓電流分析“Steady-State Voltage and Currents”選項(xiàng).四、雙擊 Powergui 模塊圖標(biāo)，在彈山的土窗 口的分析工具 Analysis Tooies打開穩(wěn)態(tài)電壓電流分析窗口后，在“單位”(Unite)下拉框選擇顯示電壓 的“有效值”(RMS).在“頻率(Frequence)下拉框選擇將顯示的電壓的頻 率。其他選項(xiàng)采用默認(rèn)值。內(nèi)容設(shè)置完后，選中“更新穩(wěn)態(tài)值(Upd

8、ate Steady State Values)按鍵，重新計(jì)算并顯示穩(wěn)態(tài)電壓，電流值。具體如圖4-1圖4-1在Powergui中可觀測(cè)到發(fā)電機(jī)端母線電壓和變電所II低壓側(cè)母線電壓的有效值為為6.3KV/Vab = 5.9035e+003 V rms -2.13Uab_w2= 1.0959e+004 V rms -2.01在第三問中，從示波器上觀測(cè)到發(fā)電機(jī)端AB間線電壓有效值6.3KV/Vab 在6000V附近變化，在變電所II低壓側(cè)母線AB間線電壓有效值和相角分別為 10959V、-2.01 .分析可得，在Powergui中觀測(cè)到發(fā)電機(jī)端母線電壓、變電 所II低壓側(cè)母線電壓有效值及相角與三問中

9、用測(cè)量模塊所測(cè)得的結(jié)果很接近， 只是存在一定的小偏差。五、利用Powergui模塊觀測(cè)變電所I高壓側(cè)阻抗的依頻特性在變電所I高壓側(cè)接入阻抗測(cè)量模塊，仿真結(jié)果如下：Grid：； Logarithmic Frequency(： Linear Frequency：/： Logarithmic Impedance： Linear ImpedanceParazDEterEPhase A Fault jPhase E FaultPhase C FaultFault TeEiEtance-E Eon CchzDE Cancel.圖5-1三相故障模塊的參數(shù)設(shè)置infSnutbers Capacitance C

10、p (Farad1e-ESnubters re s 1st ano e Rp 上+i*；1 OEzternal Ec-ntxol of fault:TzanEitiDn status 14 Ou 1 .):0. OOl回 GrLLnd FaultGrc-LLnd reEistanse:上杞駝0. 001(EELIOJ 小oUEPcudE-、六HHHanasurs.Impedance200300Frequency (Hz)PhaseRange (Hz): 0:2:500Save data when updated Workspace variable name:Trans it ion tizi

11、eE : e):并且加入對(duì)發(fā)電機(jī)A相電流、轉(zhuǎn)速及電磁功率觀測(cè)的測(cè)量模塊，見模型總圖。設(shè)定仿真時(shí)間為2S，進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5-2。由圖可見，在0.2S發(fā)生三相故障時(shí)，發(fā)電機(jī)A相電流、轉(zhuǎn)速及電磁功率 都變得不穩(wěn)定，并且震蕩越來越嚴(yán)重。當(dāng)?shù)竭_(dá)0.3S時(shí)故障切除，它的電流、 轉(zhuǎn)速及電磁功率都經(jīng)過一段時(shí)間最終以衰減震蕩的形式回到穩(wěn)定狀態(tài)。圖5-2七、對(duì)變電所A高壓側(cè)A相電壓和進(jìn)行FFT分析。打開觀測(cè)A相電壓示波器的參數(shù)對(duì)話框，選中“數(shù)據(jù)歷史(Data history)標(biāo)簽頁，如圖所示，在“變量名(Variable name)文本框中輸入該結(jié)構(gòu)變量的名稱，在“存儲(chǔ)格式” (Format)下拉框中選擇“帶時(shí)間的結(jié)構(gòu)變量”(Structure with time)。打開“FFT分析”窗口如圖所示，變量中會(huì)出現(xiàn)保存的變量，將周期數(shù)改為2,頻率改為50Hz，點(diǎn)擊“Display”，將出現(xiàn)分析結(jié)果。如圖7-1MhPowergui : FFT ToolsScupeData2InpLJt:inpLJt 1Signal number:1_dStructure :Start time (s):Number of cycles:Fundamental (50Hz) = 9.174e404 . THD= 1.11%Display FFT window1.5(-EluaEEPLmLL.M邕