基于Simulink的電力系統仿真研究

張惠萍

(淮陰工學院電子與電氣工程學院，江蘇淮安223003)

0 引言

我國電力系統的自動化水平越來越高，電氣元件越來越復雜，使得供電系統以及系統中各個電氣元件的構建和仿真變得越來越困難。MATLAB中的SIMULINK是一個用來對動態系統進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續、離散或兩者混合的線性和非線性系統，也支持具有多種采樣速率的系統。SIMULINK為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，與傳統的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優點。自MATLAB發展到6.5版本以來，它在電力系統的分析中得到越來越廣泛的應用。

1 理論分析

圖1是某供電系統示意圖。無窮大理想電源，斷路器的短路容量為1000MVA，線路L為架空鋼芯鋁絞線 LGJ－120，線間幾何均距為 3.5m，長50km，其單位電阻r為0.27Ω/km，單位電抗x為0.4Ω/km;變壓器 T 的型號為 SFZ9 －10000/110，變比110/11=10，空載電壓百分比Uk%為10.5，空載損耗為14.24KW，短路損耗為53.1KW，空載電流百分數I0%為0.91。

圖1 簡單的供電系統電路圖

根據電力系統理論分析，K點發生短路后，短路電流出現極大值要滿足以下兩個條件:

(1)短路前空載;

(2)短路瞬間電壓瞬時值剛好過零值。將供電點等效為理想電壓源，斷路器的電抗折合成理想電源的內阻抗。同時忽略線路和變壓器中的并聯導納。

線路電阻:Rl=r× L=0.135Ω

線路電抗:Xl=x× L=0.2Ω

線路的單位電感:l=x/ω =0.4/100π =0.00127H

變壓器電抗:

電源至短路點K的阻抗為:

求出K點的短路電流穩態幅值為:

將時間常數 Ta=l/r=0.00127/0.27=0.00471

代入下式得短路電流沖擊值為:ish=Ipm×(1

2 構建仿真電路圖及參數設置

按圖1搭建根據各個環節搭建仿真電路如圖2所示。……