直流配电网电磁暂态仿真算法研究

PSCAD在电力系统电磁暂态仿真的应用

引言 电力工业是国民经济发展的基础工业。随着经济建设的发展，发电设备的容量也在相应增大。为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，我们应该考虑任何电力系统故障的情况，并加以研究。 电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。在供电系统中，短路冲击电流会使两相邻导体间产生巨大的电动力，使元件损坏；大的短路电流将使导体温度急剧上升，会使元件烧毁；阻抗电压大幅下降，影响系统稳定性。发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。所以有必要对电力系统电磁暂态进行研究。 目前，电力系统暂态分析的研究理论已越来越完善，但基本上是通过建立数学模型，并解数学方程来分析的。这让我们很难理解其推导过程，所以很有必要利用直观的方法来分析并得出相同的结论。 本设计利用PSCAD软件建立了简单电力系统和复杂电力系统两个仿真模型。简单电力系统模型包括：同步发电机模型、负荷模型等；复杂电力系统模型包括：同步发电机模型、变压器模型、输电线模型、负荷模型等。 本设计通过运用EMTDC模块对电力系统仿真进行计算，并分析其电磁暂态稳定性，其中计算了发生四类短路故障时的暂态参数，并对其分析比较，来研究电力系统的这四类短路之间的异同和暂态对电力系统的影响。 通过此次设计进一步巩固和加强了四年来所学的知识，并得到了实际工作经验。设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了四年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。 由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。

第1章-电力系统电磁暂态概述

第1章电力系统电磁暂态概述 1.1 电力系统电磁暂态现象.................................................................................... 1.2 电力系统电磁暂态分析的目的........................................................................ 1.3 电力系统电磁暂态研究的方法........................................................................ 1.4 电力系统电磁暂态仿真的特点........................................................................ 1.5 电力系统数字仿真............................................................................................ 思考与练习题 1.1 电力系统电磁暂态现象 (2) 1.2 电力系统电磁暂态分析的目的 (4) 1.3 电力系统电磁暂态研究的方法 (5) 1.4 电力系统电磁暂态的特点 (7) 1.4.1 频率范围广 (7) 1.4.2 元件模型因计算目的而异 (8) 1.4.3 行波现象和分布参数 (10) 1.4.4 非线性元件和开关操作 (16) 1.4.5 元件参数的频率特性 (17) 1.4.6 时间跨度的要求 (18) 1.5 电力系统数字仿真 (18) 1.5.1 电力系统数字仿真的分类 (18) 1.5.2 电力系统数字仿真的优点 (20) 1.5.3 电力系统数字仿真软件 (21)

国内外电力系统仿真技术

1国内外电力系统仿真技术 1.1电力系统仿真技术发展概述 目前，电力系统的仿真技术主要有三大类，即电力系统动态模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿真技术以及电力系统全数字仿真技术。 1.1.1电力系统动态模拟仿真技术 电力系统动态模拟仿真技术采用动态模拟装置，也就是物理仿真系统。20世纪60年代以前，电力系统仿真主要采用这种全物理的动态模拟装置。其原理是用比原型系统在规格上缩减一定比例的方法建立物理模型系统，通过在物理模型上做试验代替在实际系统中的试验。其优点是可以较真实的反映被研究系统的全动态过程，现象直观明了，物理意义明确，缺点是仿真的规模受实验室设备和场地限制，而且每一次不同类型的试验都要重新进行电气接线，耗力耗时，另外，可扩展性和兼容性差。 1.1.2电力系统数模混合式仿真技术 电力系统数模混合式技术采用数模混合仿真系统，这种技术一般是用数字仿真模型模拟发电机、电动机、控制系统等，变压器、交流输电线路、直流输电换流阀组和控制装置等元件仍采用物理模型。其优点是综合了数字仿真和物理仿真优势，能够较真实地模拟一些系统电气元件，准确地反映系统的动态过程，缺点是接口环节多、试验接线工作量大和仿真规模受限。 1.1.3电力系统全数字仿真技术 电力系统全数字仿真系统是进入20世纪90年代以来发展起来的一种仿真技术。全数字仿真系统内所有元件都采用数字仿真模型。这种仿真系统对于计算方法和计算机运算处理速度的要求很高。全数字仿真系统的优点是不受被研究系统规模和结构复杂性的限制，计算速度快、使用灵活、扩展方便、成本相对低廉，

是当前电力系统仿真系统发展的主要方向。尤其是近年来随着数字计算机和并行技术的发展而出现的基于高性能PC机群的全数字仿真系统使得其价格低廉、升级扩展方便的优势更为突出，电力系统全数字实时仿真得到了越来越广泛的应用。 全数字仿真系统优势明显，是当前仿真系统的发展趋势。随着电力系统的发展，系统规模和复杂程度的增加，采取物理模拟的方法对实际系统进行仿真受到限制。由于电力系统数字仿真具有不受原有系统规模和结构复杂性的限制、保证被研究和试验系统的安全性、具有良好的经济性和便利性、可用于对设计未来系统性能的预测等优点，现已成为分析、研究电力系统必不可少的工具。随着计算机和数值计算技术的飞速发展，为电力系统数字仿真的发展提供了坚实的基础，使得电力系统数字仿真技术得到了迅速地发展。电力系统数字仿真包括离线数字仿真和实时数字仿真。 电力系统离线数字仿真是在计算机技术发展的基础上，建立电力系统物理过程的数学模型，用求解数学方程的方法来进行仿真研究。电力系统仿真软件根据动态过程中系统模型和仿真方法的不同，离线数字仿真可以分为电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真和中长期动态过程仿真。电磁暂态数字仿真是用数值计算方法对电力系统中从数微秒至数秒之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。电磁暂态仿真程序普遍采用的是电磁暂态程序（简称为EMTP），中国电力科学研究院在EMTP基础上开发了EMTPE。另外，加拿大Manitoba直流研究中心的EMTDC、加拿大哥伦比亚大学的MicroTran和德国西门子的NETOMAC，都具有与EMTP 相似的软件功能；机电暂态数字仿真主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。国际上常用的机电暂态仿真程序有美国的PSS/E和ETMSP、ABB的SYMPOW、西门子的NETOMAC，国内主要采用中国电科院的PSASP和中国版的BPA；电力系统中长期动态过程仿真是电力系统受到扰动后较长过程的动态仿真，主要用来分析电力系统内较长时间的动态特性。国际上主要采用的中长期动态过程仿真程序有EUROSTAG程序、LTSP程序、EXTAB程序，另外PSS/E和MODES程序也具有长过程动态稳定计算功能。 电力系统实时数字仿真系统是基于现代计算机技术开发的体系机构和大型电力系统电磁暂态仿真软件系统，可以进行电力系统电磁暂态的全过程实时模

电力系统暂态稳定仿真研究

毕业论文题目电力系统暂态稳定仿真研究 学院信息与控制学院 专业电气工程与自动化

目录 1绪论 (1) 1.1背景介绍与研究意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 2电力系统暂态稳定的研究内容 (1) 2.1电力系统暂态稳定概述 (1) 2.2简单系统的暂态稳定分析 (2) 2.2.1功——角特性变化 (2) 2.2.2大扰动后发电机转子的相对运动 (3) 2.2.3等面积定则 (4) 2.3分析电力系统暂态稳定的线性方法 (4) 2.4提高电力系统暂态稳定方法 (6) 3电力系统暂态稳定仿真 (7) 3.1单机无穷大系统建模 (7) 3.2采用的模块及其参数设置 (8) 3.3电力系统暂态稳定性仿真 (10) 3.3.1 变压器经小电阻接地 (10) 3.3.2快速切除故障 (10) 3.3.3投入自动重合闸 (12) 4仿真结果及分析 (12) 4.1系统不稳定 (12) 4.4自动重合闸 (16) 5总结 (17) 参考文献： (17) 致谢 (19)

电力系统暂态稳定仿真研究 严正风 南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京 210044 摘要：本文核心是对电力系统暂态稳定问题的探究。概述了电力系统暂态稳定，着重于保持电力系统暂态稳定的措施。并且通过MATLAB的应用平台组成了三种系统仿真模型，主要采用了快速切除故障、变压器中性点经小电阻接地以及投入重合闸这三种手段，分析各自对电力系统暂态稳定的帮助。通过对仿真结果分析，从而对核心问题作出诠释且得出更好解决问题的措施。 关键词：电力系统；暂态稳定；MATLAB

Study on Transient Stability Simulation of Power System YanZhengFeng School of Information and Control，NUIST, Nanjing 210044,China Abstract:The core of this paper is to investigate the transient stability of power system. The transient stability of power system is summarized, and the measures to maintain the transient stability of power system are summarized. And through the MATLAB application platform is composed of three kinds of system simulation model, mainly by the rapid removal of fault, three methods of transformer neutral grounding via low resistance and input reclosing, the respective analysis on transient stability of power system with the help of. Through the analysis of the simulation results, to interpret the core issues, and to get better solution to the problem. Key words: power system; transient stability; MATLAB

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真

中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文(设计) 论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真 学生姓名李妞妞 指导老师 学院中南大学继续教育学院 专业班级电气工程及其自动化2014专升本 完成时间2016年5月1日

毕业论文（设计）任务书 函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化 注：本任务书由指导教师填写并经审查后，一份由学生装订在毕业设计（论文）的封面之后，原件存函授站。

毕业设计（论文）成绩单

摘要 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。 本文做的主要工作有： （1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 （2）系统故障仿真测试分析 通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词:电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真概述

重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 学生所在院校 批次层次专业 学号 学生 指导教师 起止日期2013.07.08-2013.09.15

简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 摘要 电力系统是一个复杂的动态系统，系统一旦出现稳定性问题，可能会在较短的时间内发生严重后果。随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大损失，因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，本文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机无穷大电力系统的仿真模型，对其暂态稳定性进行仿真分析，仿真结果表明：故障切除时间越短，发电机阻尼越大，系统越容易稳定。 关键词：电力系统事故单机无穷大电力系统暂态稳定性 MATLAB 仿真模型

目录 摘要 (Ⅰ) 1引言 (1) 2电力系统的暂态稳定性简介 (1) 2.1 电力系统暂态稳定 (1) 2.2 电力系统暂态稳定研究的目的及意义 (2) 2.2.1 目的 (2) 2.2.2 意义 (2) 2.3 国内外现状及发展趋势 (2) 2.4 电力系统暂态稳定性探析 (6) 2.4.1 引起电力系统大扰动的主要原因 (6) 2.4.2 提高电力系统暂态稳定性的措施 (6) 2.4.3 系统在不同状态下发电机的功率特性 (6) 2.5 小结 (9) 3简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 (9) 3.1系统选定 (9) 3.2网络参数及运行参数计算 (10) 3.2.1各元件参数归算后的标幺值 (10) 3.2.2 运算参数的计算结果 (11) 3.3系统转移电抗和功率特性计算 (11) 3.4系统极限切除角计算 (12) 3.5 发电机摇摆曲线δ-t计算 (12) 3.6 Simulink模型及仿真结果 (16) 3.7 小结 (19) 4结论与展望 (19) 参考文献 (20)

电力系统仿真软件介绍

电力系统仿真软件 电力系统仿真软件简介 一、PSAPAC 简介: 由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。 功能：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。 LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。 IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。 TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。 DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。 LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。 VSTAB（Voltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。 ETMSP（Extended Transient midterm Stability Program）：EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。 SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。MASS程序采用了QR变换法计算矩阵的所有特征值，由于系统的所有模式都计算，它对控制的设计和协调是理想的工具；PEALS使用了两种技术：AESOPS算法和改进Arnoldi 方法，这两种算法高效、可靠，而且在满足大型复杂电力系统的小信号稳定性分析的要求上互为补充。 二、EMTP/ATP 简介: EMTP是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP 的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。 ATP（The alternative Transients Program）是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本, 它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP程序正式诞生于1984年，由Drs.

电力系统电磁暂态与EMTP仿真

电力系统电磁暂态与EMTP仿真 仿真一 不考虑线路分布参数特性 打开ATPDraw软件，依次从元件库中选取三相交流电源、三相耦合RLC支路、多想耦合RL电路、三相时控开关和三相π形电路，选取节点电压测量仪进行测量，仿真计算接线图如下图一所示： 图一仿真一仿真计算接线图 参数设定：首先是电源，电源为500KV三相交流电源，电源幅值设定为500KV，频率设为520HZ，选择为三相电路，如下图二所示：

图二电源参数设置窗口 电源内阻抗，三相RLC中，设置电阻为200Ω，电感和电容为零；三相等效耦合RLC电路参数如下图三所示； 图三三相RLC参数设置窗口 三相时控开关，开关设备初始状态设定为打开状态，它们在一下时间闭合，相角为零时，A相：20ms，B相：20.67ms，C相：33.33ms。使得各相电路都是在电压达到峰值时合闸。 主要的是三相π电路的参数计算和设定，本提为三相均匀换位线路，L=0.00128167H/km，M=0.00039667H/km，C=0.0118061uF/km，K=0.0013696uF/km，线路长度为200km，经计算后的参数为下图四所示：

图四三相π形电路参数设置窗口 最后，再设定仿真参数，步长为 1.0E-5s，计算终止时间为0.2s。运行ATP，再运行Plot，选取适当坐标，图形输出结果如下图五所示： 图五θ=0时500kV空载线路侧首端A相电压当改变电源相角，把θ为0时候改成为30，三相时控开关A 相：21.67ms，B相：22.34ms，C相：35.00ms，输出结果如下图六所示：

图六θ=30时500kV空载线路侧首端A相电压 仿真二 考虑线路分布参数特性 500kV架空输电线路JMartin线路模型：在Lines/Cables中选取电缆模型[LCC]，其他元件可以参照仿真一选取。仿真电路如下图 七所示： 双击“LCC”图标，打开架空线路参数对话框，如图八所示，其

电力系统电磁暂态概述资料

电力系统电磁暂态概 述

第1章电力系统电磁暂态概述 1.1 电力系统电磁暂态现象..................................................................................... 1.2 电力系统电磁暂态分析的目的......................................................................... 1.3 电力系统电磁暂态研究的方法......................................................................... 1.4 电力系统电磁暂态仿真的特点......................................................................... 1.5 电力系统数字仿真............................................................................................. 思考与练习题 1.1 电力系统电磁暂态现象 (3) 1.2 电力系统电磁暂态分析的目的 (6) 1.3 电力系统电磁暂态研究的方法 (7) 1.4 电力系统电磁暂态的特点 (9) 1.4.1 频率范围广 (9) 1.4.2 元件模型因计算目的而异 (11) 1.4.3 行波现象和分布参数 (13) 1.4.4 非线性元件和开关操作 (20) 1.4.5 元件参数的频率特性 (21) 1.4.6 时间跨度的要求 (22) 1.5 电力系统数字仿真 (22) 1.5.1 电力系统数字仿真的分类 (22) 1.5.2 电力系统数字仿真的优点 (24) 1.5.3 电力系统数字仿真软件 (25)

实验报告2：电力系统暂态稳定性仿真

《电力系统暂态分析》课程实验报告 姓名：学号： 一、实验目的 1、掌握PSS/E软件的使用，能够熟练地在仿真环境中建立仿真模型， 并导入数据； 2、掌握暂态仿真步骤和故障设置方法； 3、能够分析仿真数据，利用等面积定则原理总结故障切除时间对暂态稳 定的影响。 二、实验内容及步骤 1.在PSS/E软件中搭建如图1所示仿真模型。其详细数据见文件 1mach1bus.raw。 图1 仿真模型示意图 2.导入数据文件。打开PSS/E程序，加载数据文件1mach1bus.raw； 3.计算潮流。点击Power flow→Solution→Solve(……)，点击Solve按钮， Close退出； 4.显示潮流结果。点击Power flow→Reports→Bus based reports，点击Go 按钮，Close退出；潮流结果截图如图2所示。

图2 潮流计算结果 5.转换发电机类型。点击Power flow→Convert loads and generators，选择 Generators，再选Use Zsorce，点击Convert按钮即可，Close退出； 6.导入动态数据。点击File→Open，导入1mach1bus.dyr，点击OK退出； 7.设置仿真步长。点击Dynamics→Simulation→Solution parameters，在 Simulation parameters下面的Delta中填写步长为0.01，在Freq. filter 中填写频率增量最大值为0.02，点击OK即可； 8.设置要输出的变量。点击Dynamics→Define simulation output（CHAN） →Machine quantity，选择母线1和4上发电机的相应Angle变量即可； 9.选择输出文件，初始化并且运行到故障起始时刻。点击Dynamics→ Simulation→Perform simulation（STRT/RUN），在Channel output file中选择要输出到的out文件，比如选择a20（默认为a20.out）。在Run to 框中填写故障起始时刻，通常为0。再点击Initialize，然后点击Run，即可完成，Close退出。初始化结果截图如图3所示。 图3 初始化结果 10.设置故障。点击Disturbance设置，比如选择Line fault，在From bus 框中填写2，在to bus框中3，在Admittance的R框中填写2E9，在X

基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究

基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究 摘要 电磁暂态的研究主要是针对电力系统出现故障时对系统参数进行分析。本文根据电力系统的故障分析理论，运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和系统仿真软件MATLAB，以双电源供电系统为模型分别对其进行了单相接地、两相相间短路及三相接地故障条件下的电磁暂态仿真分析，通过仿真结果比较，得出两种仿真环境下的仿真波形几乎一致，与故障分析算例基本吻合，这说明这两种仿真环境都适用于电力系统的电磁暂态仿真，但在故障设置方面，PSCAD的设置更为灵活方便。同时，由PSCAD建立一个简单的交直流传输系统为模型，根据PSCAD-MATLAB接口技术原理，实现了接口环境下的电磁暂态仿真研究，这说明了PSCAD-MATLAB接口仿真技术在电磁暂态分析中的有效性。 关键字：电磁暂态；PSCAD；MATLAB；接口技术

The simulation study for electromagnetic transient in power system based on PSCAD and MATLAB Abstract Electro-magnetic transient research mainly aims at power system which for analysis of system parameters when it is malfunctioning. Based on the theory of fault analysis in power system, the usage of Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients in DC system and Matrix Laboratory, as well as the model of two-source supply system, this paper mainly illustrates the simulation for electromagnetic transients through the application of a variety of faults, such as single-phase earth fault, inter-phase short circuit, and three-phase grounding fault. By the comparison of simulation outcomes, it showed that the simulation waveforms under two kinds of simulation environment does almost unanimously which is similar to the example of fault analysis, the two simulation environments are suitable for the research of electromagnetic transients in power system. But in fault setting, the setting of PSCAD is more agile and convenient . Meanwhile, it presented the implementation of the simulation study for electromagnetic transient with the basis of the principle of PSCAD-MATLAB interface techniques and the model established by PSCAD of a simple AC/DC transmission system, which has shown that the effectiveness of PSCAD-MA TLAB interface techniques in the study of electromagnetic transients. Key words: electromagnetic transients; PSCAD; MATLAB; interface techniques

机电暂态和电磁暂态

电磁暂态过程数字仿真是用数值计算方法对电力系统中从数微秒至数秒之间的电磁暂 态过程进行仿真模拟。电磁暂态过程仿真必须考虑输电线路分布参数特性和参数的频 率特性、发电机的电磁和机电暂态过程以及一系列元件(避雷器、变压器、电抗器等 )的非线性特性。因此，电磁暂态仿真的数学模型必须建立这些元件和系统的代数或 微分、偏微分方程。一般采用的数值积分方法为隐式积分法。 由于电磁暂态仿真不仅要求对电力系统的动态元件采用详细的非线性模型，还要计及 网络的暂态过程，也需采用微分方程描述，使得电磁暂态仿真程序的仿真规模受到了 限制。一般进行电磁暂态仿真时，都要对电力系统进行等值化简。 电磁暂态仿真程序目前普遍采用的是电磁暂态程序(electromagnetic transients program ，简称为EMTP)，1987年以来，EMTP的版本更新工作在多国合作的基础上继续发展，中国电力科学研究院(简称电科院)在EMTP的基础上开发了EMTPE。具有与EMTP相似功能的程序还有加拿大Manitoba直流研究中心的EMTDC／PSCAD、加拿大哥伦比亚大学的MicroTran、德国西门子的NETOMAC等。 机电暂态过程的仿真，主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的 静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除线路、发 电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为 和保持同步稳定运行的能力。 电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组，以获得 物理量的时域解。微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉法、龙格 -库塔法等，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应用。代数方 程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。按照微分方程和代数 方程的求解顺序可分为交替解法和联立解法。 目前，国内常用的机电暂态仿真程序是电力系统综合程序(PSASP)和中国版BPA电力系统分析程序。国际上常用的有美国PTI公司的PSS／E，美国EPRI的ETMSP，以及国际电 气产业公司开发的程序如：ABB的SIMPOW程序、德国西门子的NETOMAC也有机电暂态仿 真功能。

电力系统暂态稳定性研究

摘要 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。 本文做的主要工作有： （1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 （2）系统故障仿真测试分析 通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；

Abstract With the rapid development of power industry, the scale of power system is increasingly large and complex, all kinds of fault, to power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accident, from the technical and safety considering direct electricity experiment was carried out on the possibility is very small, urge electric power simulation are used to solve these problems, according to the power supply system of power grid power circuit model, as a result, paper use MATLAB dynamic simulation software Simulink has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the needs of the running of a fault may encounter a variety of ways. Paper R2009b with MATLAB toolbox power system as a platform, through SimPowerSyetem set up power system in the operation of the common single - infinity system model, design the various kinds of short-circuit ground fault occurs in the system and simulation results of fault removed. The main work is : (1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink (2) Fault simulation test analysis of system Through examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance. keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelet transform

基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析

MATLAB电气应用训练 2014年3月07日

目录 1 任务和要求 (1) 2 总体方案设计与选择 (1) 2.1题目剖析及分析 (1) 2.2暂态稳定仿真流程 (2) 3 单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (2) 3.1复杂电力系统暂态稳定性分析 (2) 3.2单机—无穷大系统原理 (3) 4 Simulink下SimPowerSystem模型应用 (4) 4.1 Simulink仿真模型仿真模型的搭建 (4) 4.2各种提高暂态稳定性措施的运行效果仿真 (6) 5 设计总结 (8) 参考文献 (10)

1任务和要求 (1)任务：本次仿真以单机—无穷大系统或两极系统为对象进行仿真。分析了运行故障对稳态的干扰，对实际电力系统暂态稳定具有参考价值，仿真实践表明，MATLAB 是电力系统机电暂态稳定分析的有力工具。 (2)基本要求 ?Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建。 ?系统故障仿真测试分析。 ?通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测。 2 总体方案设计与选择 2.1题目剖析及分析 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网在其可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009a电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，实验得到了在该系统发生各种短路接地故障并由断路器自动跳闸隔离故障的仿真结果。并利用小波分析具有很强的信号特征提取能力，尤其对暂态突变信号或微弱变化信号的处理变现出明显的优势，达到了仿真的目的。 MATLAB环境下的Simulink 是用于对复杂动态系统进行建模和仿真的图形化交互式平台。运行于Simulink下的PSB（Power System Blockset）是针对电力系统的工具箱，从Matlab 6.0开始它被重新命名为SPS（SimPowerSystem）。SimPowerSystem是以Hydro-Quebec'研究中心的专家为主的MATLAB的开发的工具箱，主要用于电力系统电力，电子电路的仿真。随着MATLAB的不断升级，SimPowerSystem也得到了很大的发展。现在，从MATLAB13版的开始，SimPowerSystem和SimMechanies一起作为现实模型产品族的成员，结合Simulink的使用，可以仿真电气，机械以及控制系统。使用SimPowerSystem，不需要学习复杂的软件命令，编写软件代码，用户可以专注于物理模型本身，通过与实际电路图非常相似的符号，表示复杂的电网，这有助于大大提高仿真的效率。

电力系统高效电磁暂态仿真技术综述

电力系统高效电磁暂态仿真技术综述 摘要：电力系统，作为集发电、输电和用电多种设备于一体的综合型能源供给 系统，被认为是当今世界上最复杂的人造网络之一。电力系统的稳定运行也成为 国民经济发展的命脉。为避免系统故障引起的大停电，电力系统的规划、设计和 控制离不开对其精确暂态性能的了解。因此，电力系统电磁暂态仿真计算成为获 取电力系统精确动态特性最有效的工具。基于此，在接下来的文章中，将围绕电 力系统高效电磁暂态仿真技术展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。 关键词：电力系统；电磁暂态；仿真技术 引言：作为电力系统仿真的重要组成部分,电磁暂态仿真具有现象刻画准确、应用广泛、数值稳定性好等特点,并与机电暂态仿真共同构成了电力系统暂态仿真 的基础,其应用涵盖了电力系统规划、设计、运行及科学研究的各个方面,是了解 电力系统暂态复杂行为的必要工具。与机电暂态仿真不同,电磁暂态仿真在精确的 电路层面上对系统元件进行建模、分析,并计算得到各种暂态响应的时域波形。这 使得电磁暂态仿真从模型、算法到计算结果都有别于机电暂态仿真。 一、电力系统电磁暂态仿真内容简析 （一）传统并行仿真技术的局限 传统电力系统的电磁暂态实时仿真，主要是在多CPU计算架构上利用网络分 块实现的区域级并行仿真。传统互联电网电磁暂态的并行仿真主要包含两类方法。其一，是依赖长传输线的天然解耦特性实现分网并行计算；其二是利用网络分块 技术。其中徐政提出在系统分块后构建边界交接变量方程；还有学者提出的多端 口戴维南等值技术；另外还有人提出了类似的基于节点分裂法的分网并行技术。 上述分块技术均通过“分区侧-协调侧”两层计算实现并行计算。然而，此类并行技 术在实现大规模复杂电力系统的电磁暂态并行计算时，仍具有如下困难:第一，系统实时仿真规模扩展性受到限制。首先，在分块并行计算过程中，不同分区的计 算结果在每一时步仿真中均需要相互通信，而传统并行计算架构的通信代价高， 通信延时大。随着分块数目及层数的增多，通信延时将成为系统实时仿真规模增 大的最大瓶颈。其次，多CPU的并行计算架构硬件成本高，而不均匀的系统切分 会导致系统不同计算节点的计算负载不均衡，从而浪费了大量计算资源；第二， 系统仿真加速困难。传统电磁暂态并行仿真技术建立在EMTP算法上。对包含复 杂电力电子元件的电力系统进行仿真时，为得到正确的仿真结果，往往采用较小 的仿真步长，这更提升了加速仿真和实时仿真的难度。 （二）大规模电力系统电磁暂态仿真面临的挑战 大规模电力系统中，往往含有大量复杂元件，因此，实现大规模电力系统的 电磁暂态仿真面临着以下3个挑战。第一，如何解决EMTP求解流程的“碎片化” 与并行计算所需的“代数化”之间的矛盾。传统EMTP中，变流器的开关处理流程 包含开关次序判断、数值振荡抑制等多个串行的碎片化的求解环节。而并行计算 所要求的计算流程往往是代数化的方程求解。对于包含大量变流器的大规模复杂 电力系统，数以万计的开关元件处理过程在并行计算机上将产生大量的等待延时，从而降低了计算效率；第二，如何利用新型异构计算设备加速仿真。近年来，随 着计算机技术的发展，新型异构计算设备，如FPGA、GPU等逐渐成为高性能计 算的研究热点。特别是具有众核架构的图像处理器GPU在高性能计算中展现出出色的细粒度并行计算能力，使其在通用计算领域崭露头角，也为实现大规模电力

电力系统仿真实验指导书.doc

电力系统仿真实验指导书 杨静编 南京工业大学 电气工程与控制科学学院 2015年5月

目录 实验一大电流接地系统短路故障仿真实验... 错误 ! 未定义书 签。 实验二简单电力系统暂态稳定性仿真... 错误 !未定义书签。实验三电力系统潮流计算仿真实验....... 错误 !未定义书签。参考资料 ..................................................错误!未定义书签。

实验一大电流接地系统短路故障仿真实验 一、实验目的与要求 通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统各类短路故障的特点，使学生通过 系统进行物理模拟和数学模拟，对大电流接地系统进行输电线路短路故障仿真实验，以达 到理论联系实际的效果，提高学生的感性认识及对电力系统仿真过程的分析能力。 本实验要求学生掌握Simulink 中电力系统常用元件的模型及使用方法，并了解建模的 基本过程，以及完成模型的仿真，结合短路相关的理论知识对仿真结果加以分析。 二、实验内容 搭建如图 1-1 所示的系统模型并仿真，该系统有 3 个电源， 4 条输电线路，在Line1 的末端设置各种类型的短路故障，观察示波器中的电压和电流波形，记录下故障电压电流的 有效值。 图 1-1 大电流接地系统短路故障的Simulink 仿真模型 三、实验仪器设备及耗材 1.每组计算机 1 台、软件套。 四、实验原理

1、 SimuLink 简要说明 SimuLink 是基于MATLAB的图形化仿真设计环境，它是MATLAB提供对系统进行建模、 仿真和分析的一个软件包。它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并在此基础之 上采用 MATLAB 引擎对动态系统在时域内进行求解。 进入 SimuLink 的 2 种方法： 1)在MATLAB命令行中敲出 SimuLink，回车，就打开了SimuLink。 2)点击工具栏中的按钮，看图： 图1-2 进入 Simulink 2、 SimPowerSystems 说明 SimuLink 下的 SimPowerSystems 可以实现电路、电力系统、电机、电力电子电路的建 模与仿真分析，它提供了典型的电气设备和元件，比如变压器、传输线、电机、电力电子 器件等等。 进入 SimPowerSystems 的 2 种方法： 1)在MATLAB命令行中敲出 powerlib ，回车，就打开了SimPowerSystems的元件库。 2)进入 simulink 环境，从左侧的选出SimPowerSystems，看图： 图 1-3 进入 SimPowerSystems