基于Matlab的電力系統(tǒng)自動重合閘建模與仿真-圖文

實踐課程設計報告分析了單相自動重合閘的工作特性，并利用MATLAB軟件搭建了220kv電力系統(tǒng)的自動重合閘的仿真模型，模擬系統(tǒng)發(fā)生單相接地、三相相間短路故障，斷路器跳閘后自動重合閘的工作過程。關鍵詞：電力系統(tǒng)自動重合閘MATLAB短路故障 12模型中主要模塊的選擇和參數(shù) 22.1同步發(fā)電機模塊 22.2變壓器模塊 22.3輸電線路模塊 32.3.1150km線路模塊 32.3.2100km線路模塊 42.1電源模塊 52.3負載模塊 62.3.1三相串聯(lián)RLC負載Load1 62.3.2三相串聯(lián)RLC負載Load4 72.4斷路器模塊 82.5測量模塊 92.6顯示模塊 92.7其他模塊 92.8仿真參數(shù)設置 3仿真結(jié)果及波形分析 3.1線路單相重合閘 3.2線路三相重合閘 總結(jié) 參考文獻 1基于Matlab的電力系統(tǒng)自動重合閘隨著技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越復雜。從實際條件與安全角度考慮，不太可能進行電力系統(tǒng)科研實驗，因而電力系統(tǒng)數(shù)字仿真成為了電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃和設計的重要手段。電力系統(tǒng)仿真軟件如BPA,EMTP,PSCAD/EMTDC,NETOMAC,PSASP,MATLAB等，正向著多功能，具有更高的可移植性方向發(fā)展。其中在MATLAB中，電力系統(tǒng)模型可以在Simulink環(huán)境下直接搭建，Simulink電力系統(tǒng)元件庫中有多種多樣的電氣模塊，電力系統(tǒng)大多數(shù)元件都包含。其中，可以直接調(diào)用。電力系統(tǒng)大部分故障是瞬時性故障，因此采用自動重合閘后，電力系統(tǒng)發(fā)生瞬時性故障時供電的連續(xù)性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到很大的提高。此外，自動重合閘有效糾正由于斷路器或繼電保護誤動作引起的誤跳閘。本文以MATLAB為工具，對簡單系統(tǒng)的線路單相重合閘和線路三相重合閘進行分析與研究。1.1仿真模型的設計和實現(xiàn)電力系統(tǒng)正常運行時可以認為是三相對稱的，即電壓、電流對稱，且具有正弦波形。下圖為理想情況下220kv電力系統(tǒng)的模型。座季22模型中主要模塊的選擇和參數(shù)同步發(fā)電機(Simplified連接類型：3線Y型連接；額定參數(shù)：[500e613.8e350];機械參數(shù)：[562900.32]內(nèi)部阻抗：[1.9845263.15e-3];BlockParameters:SimplifiedSSimplifiedSynchronousMachine(mask)(link)Implementsa3-phasesimplifiedsynchronousmachine.MachineismodelledasaninternalvoltagebehindaR-Limpedance.StatorwindingsareconnectedinwyeUsethisblockifyouwanttospecifySIparameters.Connectiontype:3-wireYMechanicalinput:MechanicalpowerPmNominalpower,line-to-linevoltage,andfrequency[Pn(VA)Vn(Vrms)fn(Hz)]:Inertia,dampingfactorandpairsofpoles[J(kg.m^2)Kd(pu_T/pu_w)p()]Internalimpedance[R(ohm)L(H)]:Initialconditions[dw(%)th(deg)ia,ib,ic(A)pha,phb,phe(deg)]:Sampletime(-1forinherited)QKCancelHelpApply圖2同步發(fā)電機的參數(shù)設置三相變壓器(3-PhaseTransformer)如圖3:額定功率和頻率：[500e650];3一次繞組連接方式：三角形連接；二次繞組連接方式：星形連接；飽和鐵芯：對三相變壓器的飽和特性進行仿真；BlockParameters;TpopuptoconfirmtheconversionofparameteWinding1parameters[VWinding2parameters[V2Ph-Ph(Vrms),R2(pu),L2(pu)]#MagnetizationresistanceRm(pu)#Saturationcharacteristic[il,phil;i2,phi2;...](pum圖3三相變壓器的參數(shù)設置2.3.1150km線路模塊等值線路元件(DistributedPara4線路長度：150km;測量：選擇不測量電氣量；ortterspeUIiyCumPTCCEINANJMatTTccsuisimpiycnccrscqueIUparametersvectors:thepositiveandzerosequenceparametersforatwo-phaseorthree-phasetransposedline,plusthemutualzero-sequenceforasix-phasetransposedline(2coupled3-phaselines).ParametersNumberofphasesNInductanceperunitlength(H/km)[N*NmatrixCapacitanceperunitlength(F/km)[N*NmaQKCancelHelpApplx圖4150km分布參數(shù)線路的參數(shù)設置2.3.2100km線路模塊等值線路元件(DistributedParametersLine)如圖5:線路相數(shù)：3;頻率：50HZ;線路長度：100km;5測量：選擇不測量電氣量；BlockParameters:100km1eitherspecifycomplete[NxN]matricesorsimplyenteparametersvectors:thepositiveandzerosequenceparametersforatwo-phaseorthree-phasetransposedline,plusthemutualphaselines).ParametersNumberofphasesN3Resistanceperunitlength(0hms/km)[N*Nmatrix]or[R1R0R0mInductanceperunitlength(H/km)[N*NmatriCapacitanceperunitlength(F/km)[N*Nmatrix]orQKCancelHelpBpply圖5100km分布參數(shù)線路的參數(shù)設置2.1電源模塊三相電壓源(3-PhaseSource)如圖6:相電壓有效值：220e3V;頻率：50HZ;內(nèi)部連接方式：Y型(表示三相電源Y型連接，中性點不接地);三相短路電壓：200e6;基準電壓：220e6;6BlockParameters:3-PhaseSourceThree-PhaseSource(mask)(link)ParametersPhaseangleofphaseA(degrees):0Frequency(Hz):Internalconnection:Yg?Specifyimpedanceusingshort-circuitlevel220e3QKCancelHelpApply圖6三相電源的參數(shù)設置相電壓：220e3V;頻率：50HZ;三相有功功率：200e6/250W;感性無功功率：200e6Var;容性無功功率：0Var;7Implementsathree-phaseseriesRLCload.ParametersNominalphase-to-phasevoltageVn(Vrms)ActivepowerP(W):0QKCancelHelpApply圖7三相串聯(lián)RLC負載Load1的參數(shù)設置相電壓：13.8e3V;頻率：50HZ;三相有功功率：200e6W;感性無功功率：0Var;容性無功功率：0Var;8BlockBlockParameters:Load4Implementsathree-phaseseriesRLClParametersConfigurationY(grounded)Nominalphase-to-phasevoltageVn(Vrms)Nominalfrequencyfn(Hz):ActivepowerP(W):InductivereactivepowerQL(positivevar):0CapacitivereactivepowerQc(negativevar):0QKCancelHelpApply圖8三相串聯(lián)RLC負載Load4的參數(shù)設置9youwanttoswitch.Youcandefinethebreakertimingsignal.IfyouInitialstatusofbreakersclosedSwitchingofPhaseBSwitchingofphaseCExternalcontrolofswitchingtimesSnubbergcapacitanceCp(Farad)inf圖9斷路器參數(shù)設置從電路測量中選擇三相電壓電流測量(3-PhaseVIMeasurement);從SIMULINK元件庫SINKS目錄下選擇示波器(SCOPE),分別改名為：V-I:用于電壓源出口處三相電流和電壓的顯示。輸入軸為2;2.7其他模塊相應的接地元件、節(jié)點等，以及電力系統(tǒng)分析工具。當電路圖設計完成后，對其進行仿真，已達到觀察短路接地電路中暫態(tài)變化情況，如圖11:開始時間：0s;固定步長：50e-6;ulatianian)mg*iagtanhintanipintiasapttannfetuattosaelhtieH=riataikingwotsegtrzothetogtettieelaatBenchStgtiaeit.1m)TmoCrpwrnianGSlectineagfatertHatsIsurn/fryirtGmmsttmimt3仿真結(jié)果及波形分析3.1線路單相重合閘在電路圖參數(shù)進行設置時，將斷路器的故障相選為A相，斷路器的初始條件狀態(tài)為閉合，說明線路正常工作；斷路器的轉(zhuǎn)換時間設置為[0.040.08],即線路在0.04s時發(fā)生A相接地短路，斷路器斷開，在0.08s時斷路器重合，相當于臨時故障切除后線路進行重合閘。線路單相接地短路時，母線的電壓和電流如圖12所示。自的事心量上系的具言圖12單相重合閘母線端的電壓和電流pmnnphaasghas*用 srlrasxmms:DseethoseV-TtetstemJitmrneBuaseYI自的事心量上系的具言圖12單相重合閘母線端的電壓和電流pmnnphaasghas*用 srlrasxmms:DseethoseV-TtetstemJitmrneBuaseYIHarasntC:teestBhassY-;NsAssteantbm的《1指24A11要黑要要《言集高48.24**禁.-n4namPmsuutea.ndjhmatsarnn-15.01*45.01*二1.10*f1i圖13A相短路時穩(wěn)態(tài)電流電壓對話框由圖12、圖13可以得出以下結(jié)論：由于系統(tǒng)為雙電源供電系統(tǒng)，因此當線路發(fā)生單相接地短路時，斷路器斷開切除故障點，母線電壓并沒有多大的改變；在單相接地短路期間(0.04~0.08),斷路器A相斷開，A相電流為0,非故障相的電流幅值減?。辉诠收锨谐?0.08s后),重合閘成功，三相電流經(jīng)過暫態(tài)后又恢復為穩(wěn)定工作狀態(tài)，從穩(wěn)態(tài)電流對話框中三相電流的幅值和相角可以看出，達到新的穩(wěn)態(tài)后，三相電流保持對稱，相角互差120度。容言事年的喻名貌行9mh2212容言事年的喻名貌行9mh2212的;班AFPEhaae-HaaseV-1Heasarexesthhzee-fhasev-i料*2222***5(1*xinee-F2s5eV-1Hngu?*mt71convt- 8:4575774.0N*28806112wosrghme11…00相T2ting21Itannte3-