基于Matlab的电力系统分析工具包PSAT及其有效性检验(精)

基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
一、概述
电力系统短路分析是一种建立在电力系统的潮流计算基础上的,用于
分析电力系统在短路故障时的状态的技术.有鉴于此，它对设计、运营和
维护电力系统有重要的意义。

短路分析的重要性在于：1）在设计的时候，可以分析电网的抗冲击和抗短路能力，为电网设计提供参考；2）在运行中，可以评价电网工作安全性，诊断各线路的灵敏性、以及电网在短路状
态下的运行特性；3）在系统检修的时候，可以分析电网故障状态，以便
检修或改造系统。

电力系统短路分析可以用各种软件进行，如MATLAB。

MATLAB是一种
大型实用的软件，主要用来处理、分析和可视化复杂的数据，而近年来，
它也在进军电力系统仿真领域，为电力系统研究与仿真提供了更加可靠的
工具。

MATLAB的电力系统仿真平台可以进行短路分析、潮流计算、功率
自动稳定分析、功率调度和电力系统控制与仿真等，结果得到了进一步的
应用。

二、MATLAB电力系统短路分析仿真步骤
1）编写MATLAB电力系统仿真脚本：用户首先需要编写MATLAB脚本，输入系统参数信息，如电力系统结构，拓扑信息，支路数据（变压器，线路，电容器。

基于PSAT的电力系统低频振荡分析论文定稿LT目录摘要.......................................... 错误!未定义书签。

ABSTRACT....................................... 错误!未定义书签。

第1章绪论. (1)1.1 电力系统低频振荡综述及研究意义 (1)1.1.1 电力系统低频振荡综述 (1)1.1.2 电力系统低频振荡研究意义 (1)1.2 电力系统分析工具PSAT的简要介绍 (2)1.3 本文主要工作 (2)第2章电力系统低频振荡概述 (4)2.1 低频振荡的研究背景 (4)2.2 低频振荡的产生原因 (4)2.3 低频振荡的定义及分类 (4)2.3.1 低频振荡的定义 (4)2.3.2 低频振荡的分类 (5)2.4 低频振荡的机理 (5)2.4.1 基于阻尼转矩的原理 (5)2.4.2 基于强迫振荡的原理 (5)2.4.3 基于强谐振的原理 (6)2.4.4 分岔理论 (6)2.4.5 混沌现象理论 (6)2.5 低频振荡的分析方法 (6)2.5.1特征分析法 (7)2.5.2 时域仿真法 (9)2.5.3 基于正规形理论的方法 (9)2.5.4 基于量测的方法 (10)2.6 低频振荡的抑制措施 (10)2.6.1 一次系统策略 (10)2.6.2 二次系统策略 (10)2.7 本章小结 (12)第3章 PSAT在电力系统分析中的应用 (13)3.1 Matlab中PSAT的概述 (13)3.2 PSAT中主要功能模块介绍 (13)3.2.1 系统模型库及主界面 (13)3.2.2 潮流计算 (14)3.2.3 最优潮流 (14)3.2.4 小信号分析 (15)3.2.5 时域仿真分析 (15)3.3 本章小结 (15)第4章基于PSAT的电力系统低频振荡分析 (16)4.1 模型的建立 (16)4.2 运用PSAT计算潮流解 (19)4.3 计算特征值以及各机组参与因子 (20)4.4 励磁装置对电力系统低频振荡的影响分析 (21)4.4.1 励磁系统对低频振荡影响原理 (21)4.4.2 PSAT对励磁分析结果 (22)4.5 加装PSS对电力系统低频振荡的影响 (22)4.5.1 PSS抑制低频振荡的原理 (22)4.5.2 PSAT对加装PSS分析结果 (23)4.6 本章小结 (24)第5章结论与展望 (25)参考文献 (26)附录 (29)致谢 (55)第1章绪论1.1 电力系统低频振荡综述及研究意义1.1.1 电力系统低频振荡综述电力系统低频振荡的问题是随着电网互联而产生的。

基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析电力系统暂态稳定仿真分析是电力系统运行与控制中的重要内容之一、它通过模拟电力系统的暂态运行过程，分析系统在不同故障条件下的动态响应，评估系统的稳定性，并提供相应的控制与保护策略。

MATLAB作为一种功能强大的数学建模与仿真工具，被广泛应用于电力系统暂态稳定仿真分析中。

下面将分别从模型建立、仿真分析和结果评估三个方面，介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析。

一、模型建立电力系统一般包括发电机、变电站、输电线路、负荷等元件。

在MATLAB中，可以通过建立系统的节点、支路和设备等模型，构建电力系统的仿真模型。

1.节点模型：电力系统的节点通常由发电机、负荷和母线组成。

在MATLAB中，可以通过定义节点的功率平衡方程和节点电压方程，建立节点模型。

2.支路模型：电力系统的支路一般包括输电线路、变压器和同步电动机等。

在MATLAB中，可以通过定义支路的电流-电压特性、阻抗和传输参数等，建立支路模型。

3.设备模型：电力系统的设备主要包括发电机、变压器和负荷等。

在MATLAB中，可以通过定义设备的功率-电流特性、阻抗和传输参数等，建立设备模型。

二、仿真分析建立电力系统的仿真模型后，可以使用MATLAB提供的仿真工具，进行仿真分析。

1.静态稳定分析：通过输入节点的电压和负载条件，计算各节点的电压和功率平衡，评估系统的静态稳定性。

2.动态稳定分析：在系统发生故障或负荷变化时，通过输入相应的故障或负荷变化信号，模拟系统的动态响应，并分析系统的中断时间和振荡特性等。

3.频域分析：通过对系统的输入和输出信号进行频谱分析，研究系统的频率特性和谐波性能，并评估系统的抗扰性能。

三、结果评估完成仿真分析后，需要对结果进行评估和优化。

1.稳定性评估：通过对系统的动态响应进行分析，评估系统在不同故障条件下的稳定性，并确定系统的稳定边界和临界条件。

2.控制与保护优化：根据仿真结果，确定适当的控制与保护策略，提高系统的稳定性和可靠性。

在MATLAB中进行电力系统稳定性分析电力系统稳定性是电力系统运行过程中的一个重要问题。

稳定性分析是指通过对电力系统的各个参数进行计算和仿真，评估系统在不同工作状态下的稳定性能力。

MATLAB作为一款强大的数学软件，提供了许多功能和工具，可以用于进行电力系统稳定性分析。

一、电力系统稳定性简介电力系统稳定性是指电力系统在受到故障扰动后，恢复到合理且可靠的工作状态的能力。

稳定性包括功率稳定性、电压稳定性和频率稳定性。

功率稳定性是指电力系统在故障发生后，能够保持节点功率的平衡；电压稳定性是指电力系统在故障发生后，能够保持各个节点电压的合理范围；频率稳定性是指电力系统在故障发生后，能够保持系统频率的稳定。

二、电力系统稳定性分析方法1. 线性稳定性分析线性稳定性分析方法是指在电力系统小扰动范围内，将系统的非线性特性线性化，分析系统的稳定性。

其中，最常用的方法是潮流灵敏度分析和特征值分析。

潮流灵敏度分析可以通过求解雅可比矩阵进而得到节点电压变化情况，分析功率稳定性和电压稳定性。

MATLAB提供了m文件函数可以方便地进行潮流灵敏度分析。

特征值分析是通过求解电力系统的状态方程和特征方程，得到系统的特征值，进而判断系统的稳定性。

MATLAB提供了特征值求解工具，方便进行特征值分析。

2. 非线性稳定性分析非线性稳定性分析方法主要应用于大扰动条件下的系统稳定性分析，其中最常用的方法是切割法。

切割法是将电力系统分割为多个子系统，分别进行稳定性分析，然后将子系统的稳定性结果进行整合，评估系统的整体稳定性。

MATLAB提供了强大的仿真工具SIMULINK，可以方便地进行系统的划分和仿真。

三、MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用1. 系统模型建立在进行电力系统稳定性分析之前，需要建立系统的数学模型。

MATLAB提供了SimPowerSystems工具箱，可以方便地建立电力系统模型，并进行可靠的仿真。

2. 稳定性分析MATLAB提供了多种算法和函数，用于进行电力系统稳定性分析。

电⽓论⽂基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析《电⼒系统建模及仿真课程设计》总结报告题⽬：基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析姓名某某某学号200x0417xxx院系⾃机学院班级 0x级电⽓x班指导教师某某莫摘要：本次课程设计是结合《电⼒系统分析》的理论教学进⾏的⼀个实践课程。

电⼒系统短路故障，故障电流中必定有零序分量存在，零序分量可以⽤来判断故障的类型，故障的地点等，零序分量作为电⼒系统继电保护的⼀个重要分析量。

运⽤Matlab 电⼒系统仿真程序SimPowerSystems⼯具箱构建设计要求所给的电⼒系统模型，并在此基础上对电⼒系统多中故障进⾏仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明⽤Matlab对电⼒系统故障分析的有效性。

实际中⽆法对故障进⾏实验，所以进⾏仿真实验可达到效果。

关键词：电⼒系统；仿真；短路故障；Matlab；SimPowerSystemsAbstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect.Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems⽬录⼀、引⾔............................................ - 3 -1、故障概述 (3)2、故障类型 (3)⼆、电⼒系统模型 .................................... - 4 -三、电⼒系统仿真模型的建⽴与分析..................... - 4 -3.1电⼒系统仿真模型 (5)3.2仿真参数设置 (6)3.3仿真结果分析 (8)3.3.1正常运⾏分析................................ - 8 -3.3.2单相接地短路故障分析........................ - 9 -3.3.3两相短路故障分析........................... - 12 -3.3.4两相接地短路故障分析....................... - 15 -3.3.5三相短路故障分析........................... - 18 -四、结论........................................... - 21 -五、参考⽂献 ....................................... - 21 -六、⼼得体会 ....................................... - 22 -⼀、引⾔1、故障概述短路是电⼒系统的严重故障。

如何使用Matlab进行电力系统稳定性分析使用Matlab进行电力系统稳定性分析引言电力系统是现代社会不可或缺的一部分，对于保持社会稳定运行至关重要。

然而，由于电力系统的复杂性和非线性特点，其稳定性问题一直备受关注。

为了解决电力系统稳定性问题，研究人员和工程师们借助计算机软件来进行分析和预测。

本文将介绍如何使用Matlab进行电力系统稳定性分析。

一、Matlab在电力系统稳定性分析中的应用Matlab是一种强大的数值计算和数据分析工具，其广泛应用于电力系统工程中。

在电力系统稳定性分析中，Matlab提供了丰富的函数和工具包，可以用于模拟和优化电力系统的稳定性。

1. 电力系统模型的建立首先，需要建立电力系统的数学模型。

在Matlab中，可以利用Simulink工具箱来建立系统模型。

Simulink提供了丰富的电力系统组件和拓扑结构，可以方便地组装和调整系统模型。

利用Simulink可以建立各种类型的电力系统模型，包括发电机、变压器、负载等。

同时，Simulink还提供了不同的模型解算器，可以用于模拟系统的动态响应。

2. 稳定性指标的计算在电力系统稳定性分析中，需要计算一系列稳定性指标，如潮流稳定裕度、暂态稳定裕度等。

Matlab提供了各种函数和工具包，可以用于计算这些稳定性指标。

例如，可以使用Matlab的Power System Toolbox中的函数来计算系统的频率响应和阻尼响应。

3. 稳定性分析方法的研究稳定性分析方法是电力系统稳定性研究的核心内容。

Matlab提供了丰富的工具和算法来研究不同的稳定性分析方法，如能量函数法、直接稳定法和间接稳定法等。

可以通过编写Matlab脚本来实现这些算法，并进行稳定性分析。

4. 优化算法的应用在电力系统的稳定性分析中，经常需要进行参数优化，以提高系统的稳定性。

Matlab提供了多种优化算法，如遗传算法、粒子群优化算法等，可以用于电力系统的参数调整。

这些优化算法可以与电力系统模型相结合，通过迭代求解来获得最佳参数。

基于Matlab工具的电力系统故障分析李小燕;高伟;辛华【摘要】基于Matlab工具构建有关电力系统故障分析模型是当前最为行之有效的一种技术手段,其实质是利用一种SIMULINK模块完成对不同设备地点多种故障类型的成因分析,对各种电力系统故障予以采样分析,预测各相波形并能对Matlab 工具涉及到的各种电力系统故障理论进行可行性预估.下文,将选取IEEE11节点作为研究对象,专门制作图形对话窗口,定位具体电力系统故障位置和故障类型,将电力系统故障的相波于图形对话窗口中加以显示,比对实际相波和理论相波之间的异同之处,最终提出与之相应的改良方法,仅供参考.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】3页(P56-58)【关键词】Matlab工具;电力系统故障;SIMULINK模块;IEEE11节点模型【作者】李小燕;高伟;辛华【作者单位】西安电力高等专科学校,陕西西安710032;国网宝鸡供电公司,陕西宝鸡721004;西安电力高等专科学校,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TM7.3历经“十一五”和“十二五”两个国家五年计划以后，我国电力产业发展已接近实现了全企规模化生产的目的，整体行业水平已经具备了一定的国际市场竞争实力。

Matlab工具一直以来都被视为一种功能多样化的工程类运算程序，它基于矩阵运算实现数学分析过程和可视化图形显示以及数学设计，为当前社会科学研究做出了极大的贡献。

Matlab程序中SIMULINK模块是一种极为关键的构造部件，其具备实现动态建模和分析仿真的大集成效应，可以对实际运行系统进行仿真模拟与特性响应，同时又能完成对整个电力系统的改良与优化，提升整个电力系统的运行性能，保证系统开发目标的完美实现。

1.1 仿真技术仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础，以计算机系统及仿真器为工具，利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合性技术[1]。

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。

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。