基于Matlab的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析【實(shí)用文檔】doc

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基于Maｔｌａb的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析基于Matlab的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載PRＳhａｒma＊1，NａrenderＨooda2法里達(dá)巴德ＹＭCA科技大學(xué)，印度DCＲ科技大學(xué),Mｕrthal摘要:本文介紹了多機(jī)系統(tǒng)與基于Sｉmｕlｉnk模型的幫助下暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是基于從時(shí)域仿真輸出得到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度。IEEE9條公交系統(tǒng)的自給自足的模式已經(jīng)給出充分的細(xì)節(jié)，通過在不同的故障清除時(shí)間(ＦCT）的暫態(tài)穩(wěn)定性分析，結(jié)果相對(duì)于模型在PＳpｉce等電磁暫態(tài)仿真程序更準(zhǔn)確和令人滿意。關(guān)鍵詞:MAＴLAＢ；Simuｌink;FCT；暫態(tài)穩(wěn)定1。簡(jiǎn)介現(xiàn)代電力系統(tǒng)由于安裝大型發(fā)電機(jī)組、特高壓聯(lián)絡(luò)線是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng).由于增加了操作可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)高度危險(xiǎn)的狀態(tài),所以對(duì)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的需要是在不斷增加的。暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估（ＴSA）是電力系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)保持平衡的能力的進(jìn)化時(shí)受到擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)安全評(píng)估的一部分。系統(tǒng)反應(yīng)這類大的變化對(duì)轉(zhuǎn)子角、功率流母線電壓和其他系統(tǒng)變量對(duì)系統(tǒng)的干擾.暫態(tài)穩(wěn)定性是表征經(jīng)受故障電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的情況下，初始狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行故障是平衡的。如果一個(gè)系統(tǒng)故障后能保持同步運(yùn)行并返回到初始狀態(tài)或接近它可認(rèn)為該系統(tǒng)具有暫態(tài)穩(wěn)定性。暫態(tài)穩(wěn)定性是兩個(gè)操作條件和干擾的功能。這使得暫態(tài)穩(wěn)定分析的復(fù)雜系統(tǒng)的非線性關(guān)系不可忽視。在穩(wěn)定評(píng)估臨界清除時(shí)間(ＣCＴ）是為了維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常重要的參數(shù).CCT是最大持續(xù)時(shí)間發(fā)生在電力系統(tǒng)的失穩(wěn)可能故障。故障清除時(shí)間是隨機(jī)設(shè)置的.如果故障清除時(shí)間(ＦCT）比CCT更那么相對(duì)轉(zhuǎn)子角度會(huì)失去穩(wěn)定和系統(tǒng)將失去穩(wěn)定.通常用來查明了ＴＳA的方法是通過使用時(shí)域仿真,直接和人工智能的方法.時(shí)域仿真方法實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)空間微分的求解方法.Simulｉｎk是一個(gè)互動(dòng)的環(huán)境建模和模擬各種各樣的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)是容易模塊構(gòu)建和迅速顯示出結(jié)果來。Sｉmｕlink中用于研究系統(tǒng)的非線性的影響，并因此是一種理想的研究工具.Siｍｕlink中的用途是在電力系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且也是在其他領(lǐng)域迅速發(fā)展的研究工作.在本文中的多機(jī)9臺(tái)總線系統(tǒng)在Matlab／Simulｉnk和暫態(tài)穩(wěn)定分析與位于總線故障進(jìn)行建模。2。系統(tǒng)建模該系統(tǒng)使用ＩEEE9總線系統(tǒng)有三臺(tái)發(fā)電機(jī)，六傳行,三負(fù)荷和三的變壓器,如圖1所示.該基地是１0０MＶA,系統(tǒng)頻率為60Hz。系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示在附錄１，故障發(fā)生在節(jié)點(diǎn)7而且故障時(shí)間是在節(jié)點(diǎn)5到節(jié)點(diǎn)7之間清除的。故障清除時(shí)間是隨機(jī)設(shè)置的.整個(gè)系統(tǒng)用數(shù)學(xué)方程在Simulｉｎk中建模。所有節(jié)點(diǎn)除了電機(jī)節(jié)點(diǎn)外都被消除故障而且多端口表示的發(fā)電機(jī)內(nèi)部沒有得到。利用自動(dòng)和傳輸導(dǎo)納參數(shù)，可以得到發(fā)電機(jī)的電氣網(wǎng)絡(luò)的電力輸出的自導(dǎo)納參數(shù)。在附錄中給出了減少導(dǎo)納矩陣的程序。導(dǎo)納矩陣是增加了包括發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗.讓后的負(fù)載阻抗包含被劃分為（1）其中子矩陣M階×Ｍ和對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和、、是其他子矩陣。然后增廣節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,把地面作為參考將表示為：(2）矩陣采用克朗減少公式消除所有巴士降低期望母線。為對(duì)稱的三階段，在總線上的總線,對(duì)應(yīng)于總線的行和列設(shè)置為零,在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)減少。在穩(wěn)定性分析中，需要計(jì)算出三個(gè)減少矩陣的故障，故障和故障后的電力系統(tǒng)。FigureSEQFiｇure\*ARＡBＩC1ＷSＣC3機(jī)９節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)每個(gè)機(jī)器的發(fā)電機(jī)的電力輸出是由以下公式計(jì)算：（3)這里：（4）下面給出了運(yùn)動(dòng)方程：(5)和：（6)值得注意的是，在故障前(t＝0）下標(biāo)0是用來表示預(yù)條件的。由于網(wǎng)絡(luò)的變化，由于故障,相應(yīng)的值將改變上述方程。3．Simｕlｉｎk模型完整的三個(gè)發(fā)電系統(tǒng)示于fｉg１已作為模擬仿真單積分模型。圖2為暫態(tài)穩(wěn)定研究的系統(tǒng)框圖。子系統(tǒng)1是用來計(jì)算每個(gè)發(fā)電機(jī)的電力輸出。該模型也有利于模擬參數(shù)的選擇，如啟動(dòng)時(shí)間，停止時(shí)間,求解器等。FiguｒeSEＱＦigｕｒe\＊AＲAＢIC２暫態(tài)穩(wěn)定分析的完整系統(tǒng)模型FｉｇuｒeＳEＱFｉｇure\*ＡRABＩC3Sｉｍｕｌｉnk模型計(jì)算的電力發(fā)電機(jī)1的輸出4。仿真結(jié)果系統(tǒng)反應(yīng)了ＦＣＴ值不同。故障發(fā)生在節(jié)點(diǎn)7而且故障時(shí)間是在節(jié)點(diǎn)5到節(jié)點(diǎn)７之間清除的。圖4（a）和（b）顯示發(fā)電機(jī)的相對(duì)角位置，以發(fā)電機(jī)為基準(zhǔn)，每個(gè)發(fā)電機(jī)的角度。圖（c)和(d）顯示加速的力量和各發(fā)電機(jī)的角速度為FCT等于０.1圖表明,轉(zhuǎn)子角彼此同步地使系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，故障清除時(shí)間是０。1ｓeｃ.aｓFＣＴ增加系統(tǒng)將朝著不穩(wěn)定的FCT越大,CCT。當(dāng)FCT在0.3秒.系統(tǒng)不穩(wěn)定。圖５(a）－(d）顯示的加速能力,相對(duì)角位置和角速度的發(fā)電機(jī)和圖５（ｂ)顯示的故障清除時(shí)間增加發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度去同步和系統(tǒng)失穩(wěn)。FｉｇurｅSEQFigure\＊ＡRABIC４ａ角相對(duì)角位置（故障清除在0．1s)Fｉgure4b單個(gè)發(fā)電機(jī)的角位置(故障清除在0。1s)Ｆiguｒe4ｃ發(fā)電機(jī)加速能力（故障清除在0.1s）Ｆｉｇurｅ４ｄ發(fā)電機(jī)角速度（故障清除在０。1s)ＦiｇurｅＳEQFigｕｒe\＊AＲABIC５a加快電力發(fā)電機(jī)(故障清除在０.３s)Figuｒe5ｂ發(fā)電機(jī)相對(duì)角位置(故障清除在０.3s）Figuｒe5ｃ單個(gè)發(fā)電機(jī)的角速度（故障清除在０。３s）圖6（a）—(b）示出了相對(duì)轉(zhuǎn)子角度和發(fā)電機(jī)的加速功率。圖6（a)顯示轉(zhuǎn)子角同步使系統(tǒng)不穩(wěn)定。FigureSEQFiguｒe＼＊ARABIC6a相對(duì)角（故障清除在0.5s）Fiｇure6ｂ加速功率的發(fā)電機(jī)（故障清除在0．5s）5。結(jié)論一個(gè)完整的模型來研究多機(jī)系統(tǒng)的暫態(tài)性能的開發(fā)利用Sｉmulink。它基本上是一個(gè)傳遞函數(shù)和塊圖表示的系統(tǒng)方程.模擬不同的FCT系統(tǒng)和結(jié)果是非常令人滿意的。仿真模型是非常用戶友好和暫態(tài)穩(wěn)定分析模型為非線性微分方程的快速和精確解。Aｐpendixｎ=9；Y=zerｏs（n）；ｎ=ｎ-1;i＝1；k＝1；foｒｉｉ=１：locs；ａdｄ=ｌoc（ii+1）-loｃ（iｉ）；fｏrkk=１:add;Ｊ＝c(ｋ）;Y（i,i）=Y(ｉ，i）+1/e（k）;ifJ==0；dｉsｐ（'branch’)k=k+1;elｓeY（J，Ｊ）＝Ｙ(Ｊ，J)+1/e（k);Ｙ（i,Ｊ）=Ｙ（i，Ｊ）—1/e(k）;Y(J,i）=Y（i，Ｊ）;k=k＋1;ｅndenｄｉ=i+1；ｅndY參考文獻(xiàn)：［1］P.Kｕndur，PｏweｒｓｙsteｍＳtabiliｔyanｄconｔrｏl,ＥPRIPoweｒＳytｅｍＥngｉｎeeｒiｎｇSｅries.［2］I.J．NagrathanｄD。P．Kothaｒｉ，PowersystemEnｇiｎｅe(cuò)ｒｉng［３］?Ｌoｕis—ADessaｉｎtetal。，‘ＰｏwesｙstemsimulaｔｉontoolbasｅdonSｉｍulinｋ，IEEETｒaｎs.IndusｔrｉａlElectronica１999，１252—1254[4] 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dòng)作來保護(hù)電力系統(tǒng),所以電壓恢復(fù)故障之前的三相對(duì)稱狀態(tài),而電流因?yàn)檩旊娋€路斷開從而趨于0，另一方面，由于輸電線路與負(fù)荷斷開使得電源發(fā)出的功率也逐步為0.其仿真波形如圖５所示。圖５Ａ相接地故障時(shí)各電氣量變化規(guī)律在上述波形中：橫坐標(biāo)單位為(S)，選取時(shí)間范圍是0(S）到０．5（S);縱坐標(biāo)各變量單位為Ｖs（kV)、Is（kA)、Pｓ（MW）、Ｑs（MＶaｒ）；三相電壓和電流中藍(lán)色表示A相，綠色表示B相，紅色表示C相.在控制系統(tǒng)中,最后一個(gè)或門所輸出的邏輯電平TS和控制斷路器的兩開關(guān)的邏輯狀態(tài)輸出B1如圖6所示。在故障未發(fā)生之前，斷路器是閉合的故而是低電平，同時(shí)控制系統(tǒng)的邏輯輸出也是低電平，但是故障發(fā)生后,由于測(cè)量阻抗在阻抗圓內(nèi)，故而控制系統(tǒng)輸出高電平，即B1為１,使得兩輸入選擇器選擇A端與常數(shù)相連接變?yōu)椋?這一信號(hào)傳給斷路器,最終使得斷路器在短路瞬間保護(hù)動(dòng)作而斷開。圖6控制觸發(fā)信號(hào)上述兩個(gè)波形是重合的,其中TＳ表示或門所輸出的邏輯電平，B1表示兩開關(guān)的邏輯狀態(tài)，在０.２（S）以前輸出邏輯“０”，之后為“１"。對(duì)三相電壓和電流的幅值相角進(jìn)行仿真分析，由波形可知其幅值開始是平穩(wěn)的,但是在故障發(fā)生后就突然發(fā)生很大的波動(dòng)，故障消失后,由于斷路器的保護(hù)斷開使得電流幅值也趨于0，而電壓基本不受影響,使用FＦＴ組件進(jìn)行快速傅里葉變換來得到三相電壓基頻的幅值和相角如圖7所示,此外圖中也給出了控制故障源發(fā)生故障的時(shí)序控制ｆlt的波形，在０.2（S）發(fā)生故障,為高電平，其持續(xù)時(shí)間也是0。2(S)。圖7A相接地故障時(shí)電壓的幅值和相角變化曲線在上圖中,橫軸單位為秒（S)，vｍ表示三相電壓的幅值(kV)，vｐ表示三相電壓的相角（ｒaｄ)，fit的縱軸表示故障的邏輯選通“0”表示關(guān)斷故障,而“1"表示出現(xiàn)故障，藍(lán)色表示A相,綠色表示Ｂ相，紅色表示C相.3．２相間故障的分析將模型中的三相故障源的故障類型設(shè)置成AＢ相間短路,其他參數(shù)不變。仿真得到如圖8所示的電壓電流、波形以及功率波形，其變化規(guī)律與單相接地大致相同,主要是故障期間波形的不太一樣，因?yàn)槲窗l(fā)生故障時(shí)兩者的負(fù)荷以及輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變,但是故障期間由于短路時(shí)等效接地電阻等因素不同而使得短路電流有所不同。圖8AＢ短路時(shí)各電氣量變化規(guī)律在上述波形中：橫坐標(biāo)單位為(S)，選取時(shí)間范圍是0(S）到0．5(S)；縱坐標(biāo)各變量單位為Vs（ｋV）、Is(kA）、Ｐs（MＷ）、Qｓ(MVaｒ）；三相電壓和電流中藍(lán)色表示A相,綠色表示B相，紅色表示C相.結(jié)語本文利用PSCAD4。2軟件搭建了電力系統(tǒng)距離保護(hù)的模型,能夠正確反映保護(hù)范圍內(nèi)的各種相間故障和接地故障，并對(duì)模型進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明該軟件對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程仿真有很好的作用,從而驗(yàn)證了該模型是能夠準(zhǔn)確反應(yīng)距離保護(hù)的作用機(jī)理。進(jìn)一步表明了ＰSCAＤ4．2對(duì)電網(wǎng)的仿真運(yùn)行分析提供了一種光明前景，使得電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。參考文獻(xiàn)[1］李曉明．Ⅲ段距離保護(hù)作為后備保護(hù)的性能分析[Ｊ］.繼電器,2005，3３（1５）:９－12。[2］楊蘭，楊廷芳.Matlab／SIMULINＫ在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2０06，２8（1):53-55．［3]劉強(qiáng).基于Mａt(yī)laｂ的微機(jī)保護(hù)原理教學(xué)仿真平臺(tái)［Ｊ］。電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，２007，29（3)：9５－９８。[4]索南加樂，許慶強(qiáng)．自適應(yīng)接地距離繼電器［Ｊ]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，２0０5，29(17）：54-５8．[5]李巖，陳德樹，尹項(xiàng)根等。新型自適應(yīng)姆歐繼電器的研究[J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，20０3，23（1）:80—8３．[6]沈冰，何奔騰，張武軍。新型自適應(yīng)繼電器［J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007,31(7）:39－44．［７］李廣凱，李庚銀。電力系統(tǒng)仿真軟件綜述[J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(3):６１－65．［８］李學(xué)生．PＳCAD建模與仿真［Ｍ］．北京:中國(guó)電力出版社,2013.[9]賀家李，李永麗，董新洲等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M］。北京：中國(guó)電力出版社，２0１0。[10]張保會(huì)，尹項(xiàng)根．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，２０05?！峨娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)》報(bào)告題目：基于MATLAB的電力系統(tǒng)仿學(xué)院：電子信息與電氣工程學(xué)院班級(jí):13級(jí)電氣1班姓名:田震學(xué)號(hào)：20131090124日期：2015年12月6日基于MATLAB的電力系統(tǒng)仿真摘要：目前,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電能需求量的日益增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)規(guī)模越來越龐大,超高壓遠(yuǎn)距離輸電、大容量發(fā)電機(jī)組、各種新型控制裝置得到了廣泛的應(yīng)用，這對(duì)于合理利用能源，充分挖掘現(xiàn)有的輸電潛力和保護(hù)環(huán)境都有重要意義。另一方面，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，以城市為中心的區(qū)域性用電增長(zhǎng)越來越快,大電網(wǎng)負(fù)荷中心的用電容量越來越大,長(zhǎng)距離重負(fù)荷輸電的情況日益普遍，電力系統(tǒng)在人們的生活和工作中擔(dān)任重要角色,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響著人們的日常生活。從技術(shù)和安全上考慮直接進(jìn)行電力試驗(yàn)可能性很小，因此迫切要求運(yùn)用電力仿真來解決這些問題.電力系統(tǒng)仿真是將電力系統(tǒng)的模型化、數(shù)學(xué)化來模擬實(shí)際的電力系統(tǒng)的運(yùn)行,可以幫助人們通過計(jì)算機(jī)手段分析實(shí)際電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行情況，從而有效的了解電力系統(tǒng)概況。本文根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，利用MATLAB的動(dòng)態(tài)仿真軟件Simulink搭建了無窮大電源的系統(tǒng)仿真模型，得到了在該系統(tǒng)主供電線路電源端發(fā)生三相短路接地故障并由故障器自動(dòng)跳閘隔離故障的仿真結(jié)果，并分析了這一暫態(tài)過程。通過仿真結(jié)果說明MATLAB電力系統(tǒng)工具箱是分析電力系統(tǒng)的有效工具。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；三相短路;故障分析；MATLAB仿真目錄HYPERLINK\l”_Toc437449423"一．前言 2二．無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建 3HYPERLINK\l”_Toc437449425"1.總電路圖的設(shè)計(jì) 3HYPERLINK\l”_Toc437449426"2.各個(gè)元件的參數(shù)設(shè)定 42。1供電模塊的參數(shù)設(shè)定 4_Toc437449429”2.3輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置 5_Toc437449431"2.5三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置 6_Toc437449433"3。仿真結(jié)果 7一．前言：電力系統(tǒng)故障分析主要是研究電力系統(tǒng)中由于故障所引起的電磁暫態(tài)過程，搞清楚暫態(tài)發(fā)生的原因、發(fā)展過程及后果，從而為防止電力系統(tǒng)故障、減小故障損失提供必要的理論知識(shí).電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障類別比較多，一般可分為簡(jiǎn)單故障和復(fù)合故障。簡(jiǎn)單故障指的是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)某一處發(fā)生短路或斷相故障，而復(fù)合故障則是指兩個(gè)或兩個(gè)以上簡(jiǎn)單故障組合。在這些故障中,三相短路故障是電力系統(tǒng)中危害最嚴(yán)重的故障.本次通過對(duì)無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路仿真,來簡(jiǎn)要的介紹下MATLAB在電力系統(tǒng)故障分析中的應(yīng)用。短路問題是電力技術(shù)方面的基本問題之一.在發(fā)電廠、變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作中,都必須事先進(jìn)行短路計(jì)算和仿真,以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度的電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體、確定限制短路電流的措施、在電力系統(tǒng)中合理地配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)等的重要依據(jù)。為此，掌握短路發(fā)生以后的物理過程以及對(duì)短路過程的仿真計(jì)算方法是非常必要的。二．無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建1.總電路圖的設(shè)計(jì)設(shè)線路參數(shù)為L(zhǎng)=50Km，,；變壓器的額定容量，短路電壓，短路損耗,空載損耗，空載電流,變比,高低壓繞組均為Y形聯(lián)接；并設(shè)供電點(diǎn)電壓為110kV。其對(duì)應(yīng)的Simulink仿真模型如下:圖1無窮大功率電源供電系統(tǒng)的Simulink仿真圖表1仿真電路中各模塊名稱及提取路徑模塊名提取路徑無窮大功率電源10000MV/A，110kVSourceSimPowerSystems/EletricalSources三相并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊5MWSimPowerSystems/Elements串聯(lián)RLC支路Three-PhaseSeriesRLCBranchSimPowerSystems/Elements雙繞組變壓器模塊Three-PhaseTransformerSimPowerSystems/Elements三相故障模塊Three-PhaseFaultSimPowerSystems/Elements三相電壓電流測(cè)量模塊Three—PhaseFaultSimPowerSystems/Measurements示波器模塊ScopeSimulink/Sinks電力系統(tǒng)圖形用戶截面PowerguiSimPowerSystems2。各個(gè)元件的參數(shù)設(shè)定2。1供電模塊的參數(shù)設(shè)定圖2供圖2供電模塊的參數(shù)設(shè)置2。2變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置變壓器T采用標(biāo)幺值，則在Simulink的三相變壓器模型中，一次、二次繞組漏感和電阻的標(biāo)幺值以額定功率和一次、二次側(cè)各自的額定線電壓為基準(zhǔn)值,勵(lì)磁電阻和勵(lì)磁電感以額定功率和一次側(cè)額定線電壓為基準(zhǔn)值。則一次側(cè)的基準(zhǔn)值為二次側(cè)的基準(zhǔn)值為因此,一次繞組漏感和電阻的標(biāo)幺值為同理，，，，，則變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置如下圖3所示：圖3采用標(biāo)幺值時(shí)變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置2.3輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置輸電線路L采用“Three—PhaseSeriesRLCBranch"模型。根據(jù)給定的參數(shù)計(jì)算可得:，輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置如下圖4所示:圖4輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置2。4三相電壓電流測(cè)量模塊三相電壓電流測(cè)量模塊“Three-PhaseV-1Measurement”將在變壓器低壓側(cè)測(cè)量到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成Simulink信號(hào)，相當(dāng)于電壓、電流互感器的作用，其參數(shù)設(shè)置如下圖5所示。圖5三相電壓電流測(cè)量模塊2。5三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置仿真時(shí),故障點(diǎn)的故障類型等參數(shù)采用三相線路故障模塊“Three—PhaseFault”來設(shè)置，如圖6所示.該模塊參數(shù)區(qū)域中的主要選項(xiàng)說明如下：1）PhaseAFault、PhaseBFault和PhaseCFault用來選擇短路故障相。2)Faultresistaances用來設(shè)置短路點(diǎn)的電阻,此值不能為零。3）GroundFault選項(xiàng)用來選擇短路故障是否為短路接地故障。4）Groundresistances當(dāng)故障類型是短路接地故障時(shí)顯示該項(xiàng)，用來設(shè)置接地故障時(shí)的大地電阻。5）Externalcontroloffaulttiming可以添加控制信號(hào)來控制該模塊故障的啟動(dòng)和停止.6）Transitionstatus和Transitiontimes用來設(shè)置轉(zhuǎn)換狀態(tài)和轉(zhuǎn)換時(shí)間；其中，Transitionstatus表示故障開關(guān)的狀態(tài),通常用“1"表示閉合，“0”表示斷開;Transitiontimes表示故障開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間；并且每個(gè)選項(xiàng)都有兩個(gè)數(shù)值，而且它們是一一對(duì)應(yīng)的.7)Snubbersresistance和snubbersCapacitance用來設(shè)置并聯(lián)緩沖電路中的過渡電阻和過渡電容.8)Measurements用來選擇測(cè)量量。6圖6三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置2。6三相并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊參數(shù)設(shè)置圖7三相并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊參數(shù)設(shè)置3.仿真結(jié)果圖中，黃色線電流數(shù)據(jù)，代表了“A"相閉合，“B、C”相斷開；藍(lán)色線電流數(shù)據(jù)，代表了“B"相閉合，“A、C”相斷開；紫絲線電流數(shù)據(jù),代表了“C”相閉合，“A、B”相斷開?；贖∞控制理論的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器蔡超豪,王奇１引言?電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）作為一種附加的勵(lì)磁控制裝置對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善具有重要作用。但由于它是在系統(tǒng)某典型運(yùn)行點(diǎn)將電力系統(tǒng)模型線性化而設(shè)計(jì)的，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)發(fā)生變化時(shí),PSＳ對(duì)振蕩的抑制作用會(huì)有所減弱，必須仔細(xì)選擇其參數(shù)才能使其具有較好的適應(yīng)性。H∞控制理論是當(dāng)代控制理論中一個(gè)引人注目的分支,它以某一閉環(huán)傳遞函數(shù)的Ｈ∞范數(shù)作為性能指標(biāo)謀求最優(yōu)控制,H∞控制理論可以解決具有建模誤差、參數(shù)不確定和干擾頻譜不固定系統(tǒng)的控制問題。將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計(jì)，可以將系統(tǒng)的非線性作為不確定因素計(jì)入設(shè)計(jì)方案，因而設(shè)計(jì)出的穩(wěn)定器具有很好的魯棒性。本文研究了H∞設(shè)計(jì)中權(quán)函數(shù)的選擇方法,應(yīng)用Matlab工具箱進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)。實(shí)例仿真表明,基于Ｈ∞控制理論的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器,配合PID電壓調(diào)節(jié)器使用，具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和調(diào)節(jié)精度，并能在較大的運(yùn)行范圍內(nèi)抑制振蕩，提高電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。為了方便起見本文將常規(guī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器簡(jiǎn)稱為CPＳS,而將按H∞控制理論設(shè)計(jì)的穩(wěn)定器簡(jiǎn)稱為HPSS。?2混合靈敏度問題

許多控制問題均可統(tǒng)一于標(biāo)準(zhǔn)H∞控制問題.在實(shí)際控制系統(tǒng)中,經(jīng)常是干擾和受控對(duì)象的不確定性同時(shí)存在。同時(shí)抑制干擾和受控對(duì)象的不確定性稱為H∞控制的混合靈敏度問題。以圖1的反饋控制系統(tǒng)為例，G（s）為被控對(duì)象的傳遞函數(shù),K（ｓ）為控制器，y為系統(tǒng)輸出信號(hào)，u為控制輸入，ｖ為對(duì)象輸出,r為參考輸入,e為控制誤差,d為加權(quán)后的干擾輸入。W1(s）、W２（s）、W３(s)、V（ｓ）為加權(quán)函數(shù)，w是加權(quán)前的干擾信號(hào)，ｚ1、z2、z3為加權(quán)后的輸出.如果不考慮加權(quán)函數(shù),干擾w到輸出z１、z２、z3的閉環(huán)傳遞函數(shù)絕對(duì)值分別稱為靈敏度函數(shù)S、輸入靈敏度函數(shù)R和互補(bǔ)靈敏度函數(shù)T:

S=(I＋GK）—１

Ｒ＝Ｋ（I＋ＧＫ)－1＝KSＴ=GＫ（I＋GK）—1＝I－S

∥S∥∞是閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)干擾抑制能力的度量，∥R∥∞是對(duì)加性攝動(dòng)（中低頻模型參數(shù)攝動(dòng)）G+ΔG中允許攝動(dòng)ΔG幅度大小的度量，而∥T∥∞是對(duì)乘性攝動(dòng)(高頻未建模不確定性）（I+Δ)G中允許攝動(dòng)Δ幅度大小的度量.?干擾w到輸出z1、z2、z3的傳遞函數(shù)陣為:混合靈敏度優(yōu)化問題就是尋求真實(shí)有理函數(shù)控制器K，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定,且滿足性能指標(biāo)這樣混合靈敏度問題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)H∞控制問題。由圖1也可得出:?式中P稱為增廣被控對(duì)象。增廣被控對(duì)象也可用狀態(tài)方程來表示：求解H∞控制問題經(jīng)常采用增廣對(duì)象的狀態(tài)空間表達(dá)式來進(jìn)行。所以先在頻率域內(nèi)選擇加權(quán)函數(shù)W1、W2、W3、Ｖ，使之滿足閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多目標(biāo)要求，然后轉(zhuǎn)化成狀態(tài)空間表達(dá)式,在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。Ｍatlａb魯棒控制工具箱中提供了專門的函數(shù)來構(gòu)造增廣對(duì)象的狀態(tài)空間表達(dá)式。由增廣對(duì)象求控制器K，需要解２個(gè)黎卡提方程,Matlaｂ工具箱中也設(shè)置了專門的函數(shù)來求解。?３加權(quán)函數(shù)選擇?３.１加權(quán)函數(shù)V（s)

V(ｓ)用來配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的極點(diǎn)。如果控制對(duì)象的開環(huán)系統(tǒng)具有弱阻尼極點(diǎn)(離虛軸很近）的話，在構(gòu)成控制器以后這些極點(diǎn)將作為閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)出現(xiàn),使設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)不能取得滿意的效果。為此采用部分極點(diǎn)配置技術(shù)，選擇加權(quán)函數(shù)V=M／E，用Ｅ抵消控制對(duì)象的弱阻尼極點(diǎn)，用M來重新安排開環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)的位置,增大極點(diǎn)的實(shí)部,使阻尼比達(dá)0．3以上。

3．2加權(quán)函數(shù)W1(s）

W１（s）是靈敏度函數(shù)S的加權(quán)函數(shù)。由于干擾通常發(fā)生在低頻范圍，為了抑制干擾，期望Ｓ在低頻段的增益盡量小,所以低頻段的加權(quán)值應(yīng)盡量大，故選W1(s)為具有低通性質(zhì)的真實(shí)有理函數(shù),即W1（s)反映了干擾的頻譜特性.如低頻干擾的頻率寬度為ω1，取W1(s)的轉(zhuǎn)折角頻率ω′１≥ω1,若不能滿足，則可將W1(s)取為二階函數(shù)。

3．3加權(quán)函數(shù)W3(s）?W3（ｓ）是互補(bǔ)靈敏度函數(shù)T的加權(quán)函數(shù)，為乘性攝動(dòng)的范數(shù)上界，并且有S+T＝Ｉ。對(duì)于給定的頻率ω,如果要求S的增益很小，那么T將近似為I，由性能指標(biāo)看出Ｗ3必須很小,從而降低了系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。相反地，如果要求系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒穩(wěn)定