matlab电力系统仿真元件

Matlab中的电力系统仿真方法引言：随着电力系统的迅速发展和复杂性增加，电力系统仿真成为电力工程研究和设计的重要工具。

Matlab作为一种强大的数学计算工具，为电力系统仿真提供了丰富的功能和灵活性。

本文将探讨在Matlab中进行电力系统仿真的方法和技术，以及如何利用Matlab解决电力系统设计和优化的问题。

一、概述电力系统仿真是一种模拟电力系统运行和行为的技术，能够帮助分析和解决电力系统中的各种问题。

Matlab在电力系统仿真中具有广泛的应用，提供了强大的建模和计算功能。

利用Matlab进行电力系统仿真可以有效地模拟电力系统的运行和优化算法的性能，为电力系统的设计和运行提供重要参考。

二、电力系统建模在进行电力系统仿真之前，需要对电力系统进行准确的建模。

Matlab提供了各种建模工具和函数，可以用于描述电力系统中的各种元件和拓扑结构。

例如，可以使用Matlab的电路元件库模型化发电机、变压器、线路和负荷等元件，并使用节点和支路等数据结构描述电力系统的拓扑。

同时，Matlab还提供了用于构建电力系统模型的函数和工具箱，如Power System Toolbox和Simulink Power System Blockset。

这些工具提供了模型建立、参数设定和仿真运行等功能，方便用户创建和分析电力系统模型。

三、电力系统仿真技术1. 静态潮流计算静态潮流计算是电力系统仿真中常用的一种方法，用于研究电力系统的潮流分布和电压稳定性等问题。

Matlab提供了多种求解潮流计算的方法，例如基于牛顿-拉夫逊法的Power Flow Toolbox和基于改进迭代法的Fast-Decoupled Power Flow。

这些方法可以通过Matlab编程实现，计算电力系统中各节点的电压、相角和功率等参数。

利用这些计算结果，可以评估电力系统的稳定性、检测潮流拥挤和进行电力负荷分析等。

2. 动态稳定分析动态稳定分析是研究电力系统在暂态和稳态过程中的稳定性问题。

本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。

随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。

近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。

MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。

MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。

在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。

MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。

如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。

MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。

现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。

基于MATLAB的电力系统新型元件的仿真建模及分析汤亚芳，施怀瑾，杨赢(贵州工业大学电工学院，贵州贵阳550003)摘要：提出了利用MATLAB来建立用户自定义模型的两种方法，并用方法二建立了新型静止无功补偿器(ASVG)的仿真模型。

对一个含有ASVG勺简单的电力系统进行了仿真分析，取得了满意的仿真结果。

关键词：电力系统；仿真；建模；MATLAB新型静止无功补偿器(ASVG)中图分类号：TM743 TM761 文献标识码：A0引言电力系统动态仿真已成为电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可缺的工具，特别是电力系统新技术的开发研究、新装置设计、参数确定更是需要仿真来进行确认。

目前常用的电力系统的仿真软件有EMTPNETOMACPSASP等。

1998年Mathworks公司推出MATLAB Version 5.2 ，它增加的power system block(PSB) 是针对电力系统而设计的仿真软件模块，它的元件模型比较多，功能也比较全面，目前许多电力系统的研究工作已开始用它作为仿真分析软件，见文献］4］、: 5］。

MATLAB具有较强的开放性，用户可以利用它设计全新的元件(包括元件的图形显示、所需参数、内部算法等)。

2000年MATLAB Version 5.3 推出，PSB得到了一定的完善，本文主要介绍利用MATLAB Version 5.3 来建立新型静止无功补偿器(Advantage static var generator:ASVG)的仿真模型，并对一个含有ASVG的电力系统进行了仿真研究，同时指出了在利用MATLABS行电力系统仿真时应注意的问题。

1在MATLAB^建立电力系统新元件模型的方法在MATLAB^建立电力系统新元件模型可归纳为以下两种方法：(1) 物理建模方法：利用MATLA田SB中固有元件模型(如电阻、电感、，电力电子器件等)构建新元件的物理模型。

模型构建完毕后，可以直接利用Create subsystem "建立模块，并利用Edit mask' 对该模块进行参数设定、模型图形显示的编辑。

1.目前常用的电力系统仿真软件有：BPA 程序和EMTP(程序；PSCAD /EMTDC; NETOMAC;PSASP;MATLAB2.SimPowerSystems库产品SimPowerSystems 4.0中含有130 多个模块，分布在7个可用子库中。

这7个子库分别为“应用子库(Application Libraries)”、“电源子库(Electrical Sources)”、“元件子库(Elements)”、“附加子库(Extra Library)”、“电机子库(Machines)”、“测量子库(Measure-ments)”和“电力电子子库(Power Electronics)”。

此外，SimPowerSystems 4.0中还含有一个功能强大的图形用户分析工具Powergui和一个废弃的“相量子库”(Phasor Elements)3.MATLAB的特点:(1) 提供了便利的开发环境。

(2) 提供了强大的数学应用功能。

(3) 编程语言简易高效。

(4) 图形功能强大(5) 提供了功能强大的工具箱。

(6) 应用程序接口功能强大。

(7) MATLAB的缺点。

和其它高级程序相比，MATLAB程序的执行速度较慢。

4.SIMULINK的特点:(1) 建立动态系统的模型并进行仿真。

(2) 以直观的方式建模。

(3) 增添定制模块元件和用户代码。

(4) 快速、准确地进行设计模拟。

(5) 分层次地表达复杂系统。

(6) 交互式的仿真分析。

5.SimPowerSystems库的特点:(1) 使用标准电气符号进行电力系统的拓扑图形建模和仿真。

(2) 标准的AC和DC电机模型模块、变压器、输电线路、信号和脉冲发生器、HVDC 控制、IGBT 模块和大量设备模型。

(3) 使用SIMULINK强有力的变步长积分器和零点穿越检测功能，给出高度精确的电力系统仿真计算结果。

(4) 利用定步长梯形积分算法进行离散仿真计算，为快速仿真和实时仿真提供模型离散化方法(5) 利用Powergui交互式工具模块可以修改模型的初始状态，从任何起始条件开始进行仿真分析(6) 提供了扩展的电力系统设备模块，如电力机械、功率电子元件、控制测量模块和三相元器件。

基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。

另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。

随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。

本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。

通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。

5、2电力系统元件库5、2、1启动电力系统元件库启动电力系统元件库得方法有几种,下面介绍两种最简单得方法。

利用指令窗口(mand Windows)启动:在指令窗口中键入powerlib单击回车,则Matlab软件中弹出电力系统元件对话框。

5、2、2电力系统元件库得简介在电力系统元件库对话框中包含了8类库元件,分别就是电源元件(Electrical Sources)、基本元器件(Elements)、电力电子元件(Power Electronics)、电机元件(Machines)、电路测量仪器(Measurements)、应用元件库(Application Libraries)、附加元件库(Extras Library)、电力图形用户接口(Powergui)。

5、3同步发电机系统短路算例图为了排除一些干扰,在仿真中得到理想得数据及波形,在本篇论文中,选择了最具有代表性得典型得电力系统——单机无穷大系统。

该系统认为功率无穷大,频率恒定,电压恒定,即对现实进行近似处理,以简化模型,更有利于得出结论,简化计算过程。

设计电力系统算例图如下图5、1所示。

图5、1电力系统得算例图5、4选用模块5、4、1同步电机模块在电机元件库中,同步电机得模型有五个,即两个简化模型、一个实名制下得原理模型、一个标幺值下得原理模型与一个标幺值下得标准模型。

我选用得就是标幺值下得简化得同步电机单元(Simplified Synchronous Machine pu Units)。

其可调节参数为连接形式(Connection type),额定功率、额定电压、额定频率(Nom、power,L-L volt,and freq),惯性分量、阻尼因素、极对数(Inertia,damping factor and pairs of poles),内部阻抗(Internal impedance),初始状态(Init、cond、)。

同步电机得输出端包括了三相输出端子(A、B、C)与测量端子(m)、通过测量端子,可以观测到同步电机得电压、电流、功率、转子等22个数值。

Matlab 在电力系统仿真中的应用摘要Matlab在电力系统仿真研究中应用范围越来越广泛，为电力系统自动化分析带来了极大方便。

利用电力系统仿真模块系统，可以方便地实现各种要求的非线性电源运用到电力网自动化控制中，拓宽了PSB活用范围。

运用实例仿真，该方法能够分析正确，使用便捷，在实际仿真过程中经检验切实可行。

关健词Matlab；仿真；电力系统；非线性电源电源在电力系统分析和设计中是必不可少的组成部分，每个仿真模型都对电源有着不同的要求。

一般而言，大多数仿真模型使用都是通过交流电或直流电源来实现的。

但根据实际工程实践情况来看，理想的交流或直流电源，有时候也是不能很好地模拟出实际工程情况的，需要通过仿真来实现。

通过以下几个方面，来阐述Matlab 在电力系统仿真领域中的应用。

1）实际工程中的电源不可能是理想的交流或直流电，电源经常会出现波动或突变，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。

2）在实际工程中，电力系统经常用到非交流性电源或直流电源，类如雷电冲击电流实验等。

一些实验需要特殊的电源来测试，因些这些实验品具有许多特殊性能，如：绝缘材料耐压性所需要用到缓慢递增电源。

因此，电力系统需要考虑使用其它方法，来实际真正意义上能够满足要求的非线性电源。

1可按电压、电流源的应用到电力系统中在PSB系统模型库中，提供了一个可控电源，该电源除了有和普通电源一样的输入、输出信号端口外，还有一个普通电源不具备的端口，即“S-端口”。

该端口作为一个控制信号输入端口，可控电源输出的电压、电流波形，就是基于该控制信号作用的。

1.1可控电源在仿真模型中的连接可控电源有三个端口，其中的“+”“-”端口和普通电源端口是一致的，可以和普通电源一样直接连接在仿真模型电路中。

其中的“+”端口相当于电源的正极，而“-”端口相当于电源的负极。

但这样的连接是没有电信号的，需要在可控电源的特殊端口处，即“S”端口输入一个可控制信号，根据仿真结果来看，输出电压波形和该控制信号波形是一致的，也就是说，可控制电源信号变换成仿真模型中的电信号。

基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。

另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。

随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。

本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。

通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。

可编辑修改精选全文完整版基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真一、实验目的电力系统的动态仿真研究将不能在实验室中进行的电力系统运行模拟得以实现。

在判定一个电力系统设计的可行性时，都可以首先在计算机机上进行动态仿真研究，它的突出优点是可行、简便、经济的。

本实验目的是通过MATLAB的simulink环境对一个典型的工厂供电系统进行仿真，以熟悉供电系统在发生各种短路故障时的分析方法并与课堂知识进行对比学习。

二、预习与思考1、建立仿真模型，对不同短路形式进行仿真，截取仿真结果图，补充报告中每个仿真图形的名称。

2 数值仿真实验结果与课堂推导结果有什么区别与联系？3 典型的短路形式包括几种？4 根据仿真结果，说明短路时零序电流存在的必要条件？三、MATLAB PSB简介Matlab PSB(Sim Power Systems)以simulink为运行环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型，它主要由6个子模块库组成。

(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路，还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模，如风力发电系统、机器人控制系统等等。

四、仿真模型的设计和实现在三相电力系统中，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，并伴随着复杂的暂态现象。

5.2电力系统元件库5.2.1启动电力系统元件库启动电力系统元件库的方法有几种，下面介绍两种最简单的方法。

利用指令窗口(Command Windows)启动：在指令窗口中键入powerlib单击回车，则Matlab软件中弹出电力系统元件对话框。

5.2.2电力系统元件库的简介在电力系统元件库对话框中包含了8类库元件，分别是电源元件(Electrical Sources)、基本元器件(Elements)、电力电子元件(Power Electronics)、电机元件(Machines)、电路测量仪器(Measurements)、应用元件库(Application Libraries)、附加元件库(Extras Library)、电力图形用户接口(Powergui)。

5.3同步发电机系统短路算例图为了排除一些干扰，在仿真中得到理想的数据及波形，在本篇论文中，选择了最具有代表性的典型的电力系统——单机无穷大系统。

该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程。

设计电力系统算例图如下图5.1所示。

图5.1 电力系统的算例图5.4选用模块5.4.1同步电机模块在电机元件库中，同步电机的模型有五个，即两个简化模型、一个实名制下的原理模型、一个标幺值下的原理模型和一个标幺值下的标准模型。

我选用的是标幺值下的简化的同步电机单元(Simplified Synchronous Machine pu Units)。

其可调节参数为连接形式（Connection type），额定功率、额定电压、额定频率（Nom.power,L-L volt,and freq），惯性分量、阻尼因素、极对数（Inertia,damping factor and pairs of poles），内部阻抗（Internal impedance），初始状态（Init.cond.）。

同步电机的输出端包括了三相输出端子（A、B、C）和测量端子（m）.通过测量端子，可以观测到同步电机的电压、电流、功率、转子等22个数值。