《Matlab电力系统工具箱在发电机进相运行仿真中的应用》.pdf

第33 卷 第20 期 继 电器 Vol. 33 No. 20 2005年10 月16 日 RELAY Oct . 16 ，2 0 0 5 53 Matlab 电力系统工具箱在发电机进相运行仿真中的应用 向婉芹，盛四清 （华北电力大学电力工程系，河北 保定07 1003 ） 摘要：首先对Matlab6. 0/ Simulink 中的电力系统工具箱（SPS ），与Matalb5. x/ Simulink 中的PSB 进行比较，分 析SPS 相对于PSB 的优点。然后利用SPS 建立单机- 无穷大系统中各元件的仿真模型和系统模型。最后对 系统在发电机由迟相运行转为进相运行时，不同的有功功率和不同的外部系统阻抗两种情况进行仿真，并根 据所得的仿真数据，对影响发电机进相运行的深度和稳定性进行分析。 关键词：Matlab ； 进相运行； 仿真； SPS 中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1003-4897 （2005 ）20-0053-04 级提高到毫秒级，从而减少了仿真步数、缩短了仿真 0 引言 时间。 Matlab 是 Mathwork 公司推出的一套高效率的 2 ）求解相量方程时SPS 采用了隐式梯形法，将 数值计算和可视化软件，适用于多种学科的大型仿 微分方程在每一时步上差分化为代数方程，同潮流 真软件。它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形 方程一起用牛顿- 拉夫逊法解算，这不但克服了微 显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环 分与代数方程之间的交接误差而且具有良好的稳定 境。为了准确地建立系统模型和进行仿真分析， 性。由于对步长具有较好的鲁棒性，用户可以选择 Mathworks 在Matlab 中提供了系统模型图形输入和 Simulink 微分方程解算器提供的专门针对刚性系统 仿真工具- Simulink 。从 Matlab5 . 2 开始又增加了 的变步长数值积分方法，使解算器视状态量变化趋 一个专用于电力系统分析的电力系统模块（PSB ）， 势自动选择每一步的步长，而无须通过试算确 从Matlab6 . 0 开始又将其命名为SPS （SimPowerSys- 定［1］。 ［1］ tems ） ，它为电气工作者提供了一个现代化的设计 2 SPS 工具箱的优点 工具，不但电路模型能够快速建立起来，而且与之相 联系的机械、热力、控制系统及其他设备的分析均包 1）Matlab 具有更开放性，用户不但可以设计全 含在其中［2 ］。借助其他模块库或者工具箱以及自 新的元件（包括元件的图形显示，所需参数内部算法、 己在Simulink 下搭建的模块，在提供的仿真平台上 内部算法等，并将其加入到元件库中，还可通过Edit 可以进行电力系统的仿真计算［3 ］。 Mask 对已有的元件的所有方面进行查看和修改。 2 ）使用Matlab 进行仿真速度比较慢，这与其状 1 SPS 工具箱及其特点 态变量的计算方法有关。MATLAB 将计算过程建立 SPS 包含的元件模型与PSB 相同。SPS 包含丰 在最基本的电路原理和微分方程求解的基础之上，将 富的元件模型，包括同步机、异步机、变压器、直流 电磁过程和机电过程同步计算，几乎没有考虑电力系 机、特殊电