基于matlab的发电机并网过程仿真分析.pdf

系统仿真技术及其应用·第1 1 卷基于M a t l a b 的发电机并网过程仿真分析刘平1李辉2刘鹏龙3( 1 ．- - 峡大学电气信息学院，湖北，宜昌4 4 3 0 0 2 ：2 ．湖南澧县供电局，湖南，常德，4 1 5 5 0 0 ：3 ．涧『南围网宝泉抽水蓄能有限公司．河南，新乡4 5 3 6 3 6 )摘要：介绍了电力系统仿真、M a t l a b ／G U I ( G r a p h U s e r I n t e r f a c e ) 的尽奉特点及应用M a t l a b 进行电力系统仿真分析的基本方法．以一个单机一无穷大系统为例，构建了电力系统发电机并网过程的S i m u L i n k 仿真分析模型，设计了发电机并网过程分析G U I 仿真界面，并将s i m u l i n k 仿真分析的结果显示在G U I 界面上．仿真分析的结果逼进实际系统行为，说明M a f l a b 在电力系统分析与仿真上有很好的应用前景．关犍词：发电机并网；M a t l a b ；仿真；G U I中田分类号：T M 7 4 3 ；T P 3 9 1 ．9．S i m u l a t i o na n dA n a l y s i so fG e n e r a t o r sP a r a l l e lB a s e do nM a t l a bL i uP i n 9 1L iH u ：L i uP e n g ．1 0 n 9 3( 1 ．C o l l e g eo f E l e c t r ／c a lE n g i n e e r i n g & I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y ·C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y ，H u b e l ，Y i c h a n g - 4 4 3 0 0 2 )( 2 ．H u n a nL i x i a nP o w e rS u p p l yC o m p a n y ，H u n a n ·C h a n g d e ，4 1 5 5 0 0 ：3 ．S t a t eG r i dH e n a nB a o q u a nP u m p e dS t o r a g eC o ．，L t d 。

H e n a n X i n x i a n g ·4 5 3 6 3 6 )A b s t r a c t , T h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so f M a t l a b ／G U l ( G r a p hU s e rI n t e r f a c e ) a n dt h eb a s i cm e t h o da n dp r o c e s so f a p p l i c a t i o no f M a t l a bi nt h es i m u l a t i o no fp o w e rs y s t e ma r ei n t r o d u c e d ．Ao n e - m a c h i n ei n f i n i t e - b u ss y s t e mw a sg i v e na sa ne x a m p l et ob u i l dS i m u L i n km o d e l sa n dd e s i g naG U If o rg e n e r a t o rp a r a l l e lo p e r a t i o n ．T h es i m u l a t i o nr e s u l t si nd i f f e r e n tc o n d i t i o n sa p p r o a c h i n gt h er e s u l t so fa c t u a ls y s t e ms h o wt h a tM a t l a bh a v em o r ea d v a n t a g e si na n a l y s i sa n ds i m u l a t i o no f p o w e rs y s t e m 。

K e yw o r d s tG e n e r a t o rP a r a l l e l ：M a t l a b ：S i m u l a t i o n ：G U Il引言计算机仿真技术已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段由于电力系统的特殊性，很多研究无法采用实验的方法进行，仿真分析显得尤为重要发动机并网是电力系统中常见而重要的一项操作，不恰当的并列操作将导致严重的后果因此，对同步发电机的并列操作进行研究，提高并列操作的准确度和可靠性对于系统的可靠运行具有很大的现实意义M a t l a b 是高性能数值计算和可视化软件产品它由作者简介：羽平( 1 9 7 卜) ，男，湖北枝江人从事自动控 制理论、虚拟仪器及计算机控制与仿真方面的研究：李辉( 19 8 4 一) ，女， 湖北孝感人助工，学士，主要从事电力系统运行及管理方面的1 = 作： 刘囊龙( 1 9 8 2 - ) ．男，安徽合肥人，助工学士，从事电厂运行与监控方l f 【f 的研究主包、S i m u l i n k 及功能各异的工具箱组成从M a t l a b 5 ．2版本开始增加了一个专用于电力系统分析的P S B ( 电力系统模块，P o w e rS y s t e mB i o c k s e t ) 。

P S B 中主要有同步机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性、有名的和标么值系统的、不同仿真精度的设备模型库；单相、三相的分布和集中参数的传输线；单相，三相断路器及各种电力系统的负荷模型、电力半导体器件库以及控制和测量环节再借助其他模块库或工具箱，在S i m u l i n k 环境下，可以进行电力系统的仿真计算并可方便地对各种波形进行图形显示本文以一单机一无穷大系统为模型，在M a t l a b 环境下使用G U I 、S i m L i n k 、m 语言等创建一发电机并网过程分析与仿真系统该系统可以对多种情况下的发电机并网过程进行仿真分析，并将仿真结果显示于G U I 界面2 发电机并网条件分析同步发电帆并嘲运行时，若要碱小电删与蛙电机组纽成的州踏内产生的瞬时冲击电流，必须保证同步欲电机的电压与电网电压在井刚的瞬时相等，由此得出同步发电机井网运行的删想条件：( 1 ) 般方麻有一致的相序：( 2 ) 烈方应有相等的电瓜有效值：( 3 ) 取方应有相同或者十分接近的频率∞l 相位咀上三个条件中，相序一致是必须满足的．晰其他两个条件要辱量满足下面分析在满足褶序一致条件下，其他两个桀件宋满足叶对同步发电机并网运行的影响。

下图是几种不同情况下滑差电压的波彤统模型用p o w c r J i b 中i n d u c t i v es o l l i - c , e w i t hn e u t r a l 模块表 示娈压器模型‰”t m ％⋯d 朋；调速系统模型：h y d r a u l i c t u r b i n ea n dg o v e r n o r 即H T G I 系统负荷1 0 0 M W 、5 0 M W ．B u s t y 雌∞p og e n e r a t o r 再模块选定蚍后，还需对他WJ 进行参数设置根据需要．牡木参数设置如下同步发电机：容量2 0 0 M W ：U a b - L 38 k v ；X d = l3 0 5 ： 肘= 02 9 6 ；X a “ ’= 02 5 2 ：月萨04 7 4 ；肋”- - 0 2 4 3 ；X 1 = 0 I8 ；T a ' - 10 l ；T d “ 一00 5 孔R a 佃“ P28 5 4 4 E - 3 变匝器：容量2 L O M W ：变比1 3 _ 8 k V ／2 3 0 k V ；R I ( p u ) = R 2 ( p o ) = 0 ．0 0 2 7 = ¨( p I l ' = 比( p u ) = 00 8 ：R m ( p u ) = 5 0 0 ；抽㈣产0 ．0 5 3 ；c o n n e c t i o n = Y g Y ·{ 熏麟降：崮黼孵昔～嘣：翱黼蝴群螨幽I 不同条件下的滑差咆压波形从图中可咀看出，当颡差为05 H z 、压差和相位差为霉擅频差为O5 、压差为零目l 相位差为∞o 时，持差电瓜被形的乜络线总是有过零点，只要控制在过零点时台闸就没有冲击屯流。

而当压差为1 0v 、频差为0 ．5 1 - 1 z 、_ f f I位差为零时滑盖只有最小值但没有过零点，所以即使在册差最小时台刚也存在冲击电流，不利于系统的稳定3 发电机井冈过程仿真分析以创2 所示单机一无穷大系统为模型来对发动机并网过程进行仿真分析 m o —卜①≯—L _ o ⋯L 1厂⋯圉2 单机一无蜘^ 系绕3 ．IS i m u L i n k 建模使用M a t i n 65 中的S i m uL i n k 建立单机一无穷大系统的仿真模型扣图3 所示单机即同步发电机，无穷太系图3 拉电机井刚S i m u L i n k 仿真模型发电机节点设为P u 节点，敷电机装墩有励磁系统荆调速器系统．先通过P O W E R G U [ 进行潮流计算并设置韧始状态，使它满足设疟的条件后扑始仿真，相当于艇电机并阿厉的动态过程仿真算法采用o d e 2 3 t b 3 ．2 仿真结果及分析运行_ _ f } = 同条件下的发电机井M 过程仿真，并将发电机功率、转建、励磁电压等重要参数咀波形的形式显示出来如图4 、圈5 所币如上幽所示．当发电机和系统的频差为5 ％时t 经过一个短暂的震荡址程，系统可将发电机拉八同步运行。

合闸后存在定的冲T } } 电流符合发动机实际并网过程的动忐变化肖发电机和系统的频差为1 0 ％，存在较大的并列谩差时，合闸后发电机一直震荡砌无法进入稳定状态状态，系统无法将发电机拉^ 同步运行．由图5 可以看出，当同时存在压差和额差，目频差较小时．择过一个轻微的震赫过枵．也能将笈电机拉^同步运行晰当发电机mJ 系统的爪差不为0 且频差较大( 频差为％5 ) 时井网．合闸后产生较大太的冲击电流，发电机一i n 口# ㈣# n m ·* l I {直处f 震荡状巷而无法稳定，系统无池将发电机拉入同步运行通过改变发动机艇最统的参数没艘，还可以进{ 亍其他多种条件下的j { ：H 过程仿真分析存此4 ：赘述4h q m s F g ~ ／／x - 0 9 口nF f 、、F gu f u g ．o 雪= o幽4 存d 颠艘时并M幽6 ( ，u 【仿真烊l 自】裳电机井嘲过程仿真分折G U I 界【Ⅲ巾波形显月{ 匠．仿真条件世咒医，运行控制区驶辅助功能l E 纽成，如图6所Ⅲ城彤轻示皿通过半标系让日i 雨要变鲑波蟛幽仿真条件世用噬采用下拉框设靴频率、电Ⅱ、相位等几个霭要的井嘲条件：运行控制区用按钮实现“，r 蛐仿真”，“盎看诚J 口”、“进出”等几十生璺帕运行控制功能；轴助功能区实现放大，还繇、加，士栅格等轴助功能。

4 , 2 功能实现系统内棱有哺大部分模型立件和甬数文件幔型文件日I 是在S i m u L i n k 下构建的发电机在并种条件下进行井呵的仿真横型北有l O 个m d l 文件．分别对应币同的井¨条件，与G U I 界血仿真条件设臀眄的频率选扦、电压地扦、相位地择的水同纽台相对戍．函数文件包含主撺函数、Ⅻ啊函数和通用绘幽函数．主挣函数宴现界面切换功能．州调函数用来实现羿舭l ：各控件的动作响应．绘图函数实现仿真被彤目的绘％“5 结束语本文所设计的牡电机并州过} 。