基于Matlab的发电机并网过程仿真分析.pdf

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系统仿真技术及其应用第11卷基于Matlab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。

443002：

2湖南澧县供电局，湖南，常德，415500：

3涧南围网宝泉抽水蓄能有限公司河南，新乡。

453636）摘要：

介绍了电力系统仿真、MatlabGUI（GraphUserInterface）的尽奉特点及应用Matlab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SimuLink仿真分析模型，设计了发电机并网过程分析GUI仿真界面，并将simulink仿真分析的结果显示在GUI界面上仿真分析的结果逼进实际系统行为，说明Maflab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；Matlab；仿真；GUI中田分类号：

TM743；TP3919SimulationandAnalysisofGeneratorsParallelBasedonMatlabLiuPin91LiHu：

LiuPeng10n93（1CollegeofElectrcalEngineering&InformationTechnologyChinaThreeGorgesUniversity，Hubel，Yichang-443002）（2HunanLixianPowerSupplyCompany，HunanChangde，415500：

3StateGridHenanBaoquanPumpedStorageCo，Ltd。

，Henan。

Xinxiang453636）Abstract,ThebasiccharacteristicsofMatlabGUl（GraphUserInterface）andthebasicmethodandprocessofapplicationofMatlabinthesimulationofpowersystemareintroducedAone-machineinfinite-bussystemwasgivenasanexampletobuildSimuLinkmodelsanddesignaGUIforgeneratorparalleloperationThesimulationresultsindifferentconditionsapproachingtheresultsofactualsystemshowthatMatlabhavemoreadvantagesinanalysisandsimulationofpowersystem。

KeywordstGeneratorParallel：

Matlab：

Simulation：

GUIl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。

Matlab是高性能数值计算和可视化软件产品。

它由作者简介：

羽平（197卜），男，湖北枝江人。

讲师。

硕士。

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（1984一），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（1982-）男，安徽合肥人，助工。

学士，从事电厂运行与监控方lf【f的研究。

主包、Simulink及功能各异的工具箱组成。

从Matlab52版本开始增加了一个专用于电力系统分析的PSB（电力系统模块，PowerSystemBiockset）。

PSB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Simulink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Matlab环境下使用GUI、SimLink、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GUI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powcrJib中inductivesolli-c,ewithneutral模块表示。

娈压器模型”tmd朋；调速系统模型：

hydraulicturbineandgovernor即HTGI系统负荷100MW、50MWBusty雌pogenerator。

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200MW：

Uab-L38kv；Xd=l305：

肘=0296；Xa=0252：

月萨0474；肋”-0243；X1=0I8；Ta-10l；Td一005孔Ra佃P28544E-3。

变匝器：

容量2LOMW：

变比13_8kV230kV；RI（pu）=R2（po）=00027=（pIl=比（pu）=008：

Rm（pu）=500；抽产0053；connection=YgY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05Hz、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10v、频差为051-1z、_ffI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。

mo卜L_oL1厂圉2单机一无蜘系绕3ISimuLink建模使用Matin65中的SimuLink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SimuLink仿真模型发电机节点设为Pu节点，敷电机装墩有励磁系统荆调速器系统先通过POWERGU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ode23tb。

32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10，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in口#nm*lI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。

4hqmsFgx-09口nFf、Fgufugo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GUI界【巾波形显月匠仿真条件世咒医，运行控制区驶辅助功能lE纽成，如图6所。

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、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SimuLink下构建的发电机在并种条件下进行井呵的仿真横型。

北有lO个mdl文件分别对应币同的井条件，与GUI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、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呈仿真分折系统具有简单直观、能灵活选择仿真条件等优点，-咀用f分析多种条件下发电机井同时电力系统的影响也可用于相戈谍程的教学及工程培训。

砸着新设榀、新技术不断应用干电力系统电力系统变得卜1益复杂和庞大这也埘屯山系统的协真提出了更高的要求Mallab作为电力系统仿真软件之有着茸jB用户并面设计方便、仿真建模模块化、档程简单等优点是电山系统协真分析的理想工具但Mall曲也有仿真建艘较世、对复朵电山系统仿真较圃难菩缺陷总的来说，Mallmb还是一个电力系统仿真分折的有力：

共，黼着版木的月绂模块结构的优化以及计算机技术的裳腱相信Mallab的仿真性能会越来越卓越。

参考文献IlI忠礼段棼哒等MIIhIb应用技术一在电气I程自动化专业中的应mMI祈#人学m版社2007-121商田才lU力系统自功化【Ml夭律：

*津人学I版钍-1999【3】刘兴杰韭设基于Mall曲的发IU帆井州动卷仿真分析PlU山科学峙I程，2003-f4h68-70一橐一；一一橐一专一一雪基于Matlab的发电机并网过程仿真分析基于Matlab的发电机并网过程仿真分析作者：

刘平，李辉，刘鹏龙作者单位：

刘平（三蛱大学电气信息学院，湖北，宜昌，443002），李辉（湖南澧县供电局，湖南，常德，415500），刘鹏龙（河南国宝泉抽水蓄能有限公司，河南，新乡，453636）本文读者也读过（4条）本文读者也读过（4条）1.王宝安.汪楠楠发电机并网模型建立与仿真研究会议论文-20082.刘兴杰.田建设.丁波.邓键应用Matlab进行电力系统分析和动态仿真期刊论文-电力自动化设备2004,24（3）3.刘兴杰.田建设基于Matlab的发电机并网动态仿真分析期刊论文-电力科学与工程2003（4）4.曾翔君.刘国伟.申忠如.霍大渭发电机并网的仿真研究期刊论文-西北电力技术2001,29（6）本文链接：

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