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1、电力系统元件库 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。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
2、 Library)、电力图形用户接口(Powergui)。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所示。GSGL1L2L3无穷大系统 图 电力系统的算例图 选用模块 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 S
3、ynchronous 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(,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(.)。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。RLC 负荷模块 电阻、电感和电容元件在基本元器件(Elements)子库中,在 Matlab
4、 软件中,没有独立的电阻、电感和电容元件,三者是以复合元件的形式出现的,分别是串联 RLC 负载、并联 RLC 负载、串联 RLC 支路、并联 RLC 支路 4 中形式。我选用串联 RLC 负载模块(Three-Phase Series RLC Load),它提供了一个由电阻、电感、电容串联连接构成的功能模块,其可调节参数为结构设置(Configuration)、额定相间电压(Nominal phase-to-phase voltage)、额定频率(Nominal frequency)、有功功率(Active power)、感性无功功率(Inductive reactive power)、容性
5、无功功率(Capactive reactive power)、电路测量仪器的设置(Measurements)。如果设计时需要一个纯电阻,那么需要把感性无功功率和容性无功功率参数设为 0;同理,如果需要一个感性阻抗元件,那么需要把容性无功功率参数设为 0,以此类推。变压器模块 变压器模块是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级绕组中通有交流电流时,铁心(或磁心)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁心(或磁心)和绕组组成,绕组有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级绕组,其余的绕组叫次级绕组。按电源相数来分,变压器单相、三相和多相几种形式。我选用双绕组三相变压器(T
6、hree-Phase Transformer(Two Windings)),其两个绕组可以接成多种形式,如星形 Y、带中性线的星形 Yn、星形接地 Yg、三角形11D(超前星形 30),它们都可以通过该功能模块实现。双绕组三相变压器可调节的主要参数有:变压器两个绕组各自的连接形式(Winding 1/2 connection),额定功率、频率(Nominal power and frequency),绕组电压、两个绕组的电阻和漏抗(Winding 1/2 parameters),以及激磁电阻(Magnetization resistance)和激磁电感(Magnetization reacta
7、nce)。在该功能模块的属性参数对话框中,还有是否考虑铁芯饱和情况(Saturable core)。当选定了“Saturable core”选项时,该属性参数对话框中便会自动增加一栏饱和特性参数设置栏“Saturation characteristic”,用于设置该变压器模块的饱和特性。同时还会出现两个复选框“Simulate hysteresis”和“Specify initial fluxes”,前者用于决定是否进行磁滞饱和仿真,后者则用于设置初始磁通。三相故障模块 三相故障模块(3-phase Fault)提供了一种可编程的相间(phase-to-phase)和(phase-to-gro
8、und)故障断路器。三相故障模块使用了三个独立的断路器,用来模拟各种对地或者相间故障模型。三相故障模块中的断路器的开通和关断时间可以由一个 Simulink 外部信号(外部控制模式)或者内部控制定时器(内部控制模式)来控制。如果不设计接地故障,接地电阻(Ground resistance)Rg 自动被设置为 10。举例说明如下:当设置一个 A、B 相间短路故障模型时,只需要设置 A 相故障和B 相故障属性参数;当设置一个 A 相接地故障模型时,只需要同时设置 A 相故障和接地故障属性参数,并且要指定一个小的接地电阻值。需要注意的是:如果三相故障模块被设置为外部控制(External contr
9、ol)模式时,在模块的参数设置图表中就会出现一个初始故障的状态输入(Initial status of fault)。连接到这个输入端的控制信号必须是 0 或者 1 之类的脉冲信号(其中 0 表示断开断路器,1 表示闭合断路器)。当三相故障模块被设置为内部控制模式时,即不选中外部控制选项,其故障过渡时间(Transition times)和故障时过渡状态(Transition status),均在该模块的属性参数对话框中进行设置,另外还有缓冲电阻(Snubbers resistance)和缓冲电容(Snubbers Capacitance)。三相电压源模块 三相电源(3-Phase Source)是电路设计中常见的电路元件。三相电源是电路中最重要的元件,它的运行特性对电力系统的运行状态起决定性的影响。三相电源元件提供了带有串联 RL 支路的三相电源。它的可调参数有相电压(Phase-to-phase rms voltage),A 相相角(Phase angle of phase A),频率(Frequency),内部连接方式(Internal connection),电压基准之下的三相短路功率(3-phase short-circuit level at base voltage),电压基准值(Base voltage),功率因数(X/R ratio)。
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