Matlab与机电系统仿真

1、课程名称：Matlab与机电系统仿真总学时：32授课班级：电气071-3作业内容作业要求电力系统稳态分析（p88页例3-3）110kV系统结线如图所示,发电厂A装有QF2-12-2型发电机 两台，均满载运行，除供应发电机电压负荷10+j8MVA外， 余下均通过两台SF7-10000/110型变压器输入系统，变压 器变比为121/6.3kV。LGJ-70/10LGJ-70/10LGJ-70/10 2） 80km50km50km116kV_Li g g : 20+jl5MVA +10+j8MVA| Q 8+j6MVA变电所I装设两台SF7-16000/110型变压器，变比为115.5/11kV，有

2、如下实验数据Pk=86KW； Uk%=10.5； P0 = 23.5kW； I0%=0.9变电所II装设一台SF7-10000/110型变压器，变比为110/11kV，有如下实验数据Pk=59KW； Uk%=10.5； P0 = 16.5kW； I0% = 1.0发电厂A装设的两台SF7-10000/110型变压器的实验数据 与变电所II的变压器相同。每个变电所负荷、线路长度和 选用导线均已示于图中，设图中与等值系统S连接处母线 电压为116kV。根据上述内容，建立其 Matlab/simulink 仿真模型，（说 明参数设置）利用Powergui模块进行潮流 分布及电机初始化设置（说明 分析

3、结果）进行仿真分析，观测发电机 端AB间线电压和变电所II低 压侧母线AB间线电压的有效 值和相角。利用Powergui模块观测发电 机端母线电压和变电所II低压 侧母线电压，判断与3问中实 测结果是否相同。利用Powergui模块观测变电 所I高压侧阻抗的低频特性。如果变电所A高压侧在0.2秒 发生三相接地故障，0.1秒后故 障排除，观测发电机A相电流、 转速及电磁功率的变化。利用Powergui模块，对变电 所A高压侧A相电压进行FFT 分析。1仿真模型:LGJ-7&10LGJ-70.-I-5LGJ-7a-10SF7-W1102*16 MVA115.&11 kV一、参数计算SF7-10Cm

4、1102*10HVA6.3/!121 kV1、发电厂发电机：Sn=2*15MVA,Un=6.3KV2、发电厂负载:Un=6.3KV,Pn=10MVA,Qn=8Mvar3、变电所一负载：Un=11KV ,Pn=20MVA,Qn=15Mvar4、变电所二负载：Un=11KV,Pn=8MVAQn=6Mvar5、发电厂变压器A及变电所I :S = 10MVATAK eN1000 S 2591000*10U K (%) U 2T1TAN100 S*T10.105100* pi6、变电所变压器二：S = 10MVAavRT2K N1000 S 2U (%) KU2100 S86100*16*16= 0.1

5、05T 2 Z100* pi7、线路参数：r=0.45。/km x=0.433。/km g=0 b=2.62* 10 6 S/km二、潮流分布及电机初始化设置打开Powergui模块，点击“潮流计算和电机初始化”按键，进入潮流计算 和电机初始化设置窗口，如图所示。该窗口只显示了一个电机模块，名为A,选 中该模块，将节点类型选为“P&Q节点”，Uab设置为“6300V”，有功功率设为 “24MW”，并点击“Update Load Flow”按键，进行负荷潮流，窗口左侧将显示 更新后的负荷潮流分布情况。之后重新打开同步发电机参数对话窗口，可以看到， 初始状态已自动更新了。从初始化设置得到的参数可知

6、PN=24MW,QN=18MVar,cos=0.8.与实际的同 步发电机参数对比得出初始化设置正确。结果如图2-1图2-1三、（1）测量发电机端AB间线电压的有效值时，可以用三相电压电流表模块V-I-M加有效值测量模块RMS来进行测量。发电机端AB间线电压有效值测量如图3-1分析：从发电机的潮流分布可见，发电机端AB间线电压应该为6300V， 从仿真结果可见，电压在6000V附近有很小的波动，所以仿真结果虽有很小的 偏差，但符合理论实际。（2）测量变电所II低压侧母线AB间线电压有效值和相角时，可以用万用 表模块选择T2的低压侧母线AB间线电压，用傅立叶分析模块进行分析，可以 将电压分解为相角

7、，对相角直接进行分析，在外用表模块加有效值测量模块对 线电压的有效值进行仿真。变电所II低压侧母线AB间线电压有效值和相角的测量如图3-2观察到的Uab=10959V左右，相角-2.01栏中，选择稳态电压电流分析“Steady-State Voltage and Currents”选项.四、双击 Powergui 模块图标，在弹山的土窗 口的分析工具 Analysis Tooies打开稳态电压电流分析窗口后，在“单位”(Unite)下拉框选择显示电压 的“有效值”(RMS).在“频率(Frequence)下拉框选择将显示的电压的频 率。其他选项采用默认值。内容设置完后，选中“更新稳态值(Upd

8、ate Steady State Values)按键，重新计算并显示稳态电压，电流值。具体如图4-1图4-1在Powergui中可观测到发电机端母线电压和变电所II低压侧母线电压的有效值为为6.3KV/Vab = 5.9035e+003 V rms -2.13Uab_w2= 1.0959e+004 V rms -2.01在第三问中，从示波器上观测到发电机端AB间线电压有效值6.3KV/Vab 在6000V附近变化，在变电所II低压侧母线AB间线电压有效值和相角分别为 10959V、-2.01 .分析可得，在Powergui中观测到发电机端母线电压、变电 所II低压侧母线电压有效值及相角与三问中

9、用测量模块所测得的结果很接近， 只是存在一定的小偏差。五、利用Powergui模块观测变电所I高压侧阻抗的依频特性在变电所I高压侧接入阻抗测量模块，仿真结果如下：Grid：； Logarithmic Frequency(： Linear Frequency：/： Logarithmic Impedance： Linear ImpedanceParazDEterEPhase A Fault jPhase E FaultPhase C FaultFault TeEiEtance-E Eon CchzDE Cancel.图5-1三相故障模块的参数设置infSnutbers Capacitance C

10、p (Farad1e-ESnubters re s 1st ano e Rp 上+i*；1 OEzternal Ec-ntxol of fault:TzanEitiDn status 14 Ou 1 .):0. OOl回 GrLLnd FaultGrc-LLnd reEistanse:上杞驼0. 001(EELIOJ 小oUEPcudE-、六HHHanasurs.Impedance200300Frequency (Hz)PhaseRange (Hz): 0:2:500Save data when updated Workspace variable name:Trans it ion tizi

11、eE : e):并且加入对发电机A相电流、转速及电磁功率观测的测量模块，见模型总图。设定仿真时间为2S，进行仿真，结果如图5-2。由图可见，在0.2S发生三相故障时，发电机A相电流、转速及电磁功率 都变得不稳定，并且震荡越来越严重。当到达0.3S时故障切除，它的电流、 转速及电磁功率都经过一段时间最终以衰减震荡的形式回到稳定状态。图5-2七、对变电所A高压侧A相电压和进行FFT分析。打开观测A相电压示波器的参数对话框，选中“数据历史(Data history)标签页，如图所示，在“变量名(Variable name)文本框中输入该结构变量的名称，在“存储格式” (Format)下拉框中选择“带时间的结构变量”(Structure with time)。打开“FFT分析”窗口如图所示，变量中会出现保存的变量，将周期数改为2,频率改为50Hz，点击“Display”，将出现分析结果。如图7-1MhPowergui : FFT ToolsScupeData2InpLJt:inpLJt 1Signal number:1_dStructure :Start time (s):Number of cycles:Fundamental (50Hz) = 9.174e404 . THD= 1.11%Display FFT window1.5(-EluaEEPLmLL.M邕