淺析Matlab在電力仿真的研究應用

本文充分利用電力系統仿真模塊系統，方便地實現各種要求的非線性電源運用到電力網自動化控制中，拓寬了PSB活用范圍。運用實例仿真，該方法能夠分析正確，使用便捷，在實際仿真過程中經檢驗切實可行。

一、Matlab 在電力系統仿真領域中的應用。

基于負荷元件構成及特性和配電網絡的Matlab建模技術，基于實際測量數據和特殊負荷模型參數辨識軟件，對國家電網公司所屬五大區域電網的1700個負荷點特性進行了普查和詳細調查，建立了我國負荷特性和Matlab模型參數庫，為電網的仿真計算提供了技術依據。

1.1實際工程中的電源不可能是理想的交流或直流電，電源經常會出現波動或突變，而這種波動或突變在有些情況下是不能被忽略的。

1.2在實際工程中，電力系統經常用到非交流性電源或直流電源，類如雷電沖擊電流實驗等。一些實驗需要特殊的電源來測試，因些這些實驗品具有許多特殊性能，如絕緣材料耐壓性所需要用到緩慢遞增電源。因此，電力系統需要考慮使用其它方法，來實際真正意義上能夠滿足要求的非線性電源。

二、可按電壓、電流源的應用到電力系統中

在PSB系統模型庫中，提供了一個可控電源，該電源除了有和普通電源一樣的輸入、輸出信號端口外，還有一個普通電源不具備的端口，即“S-端口”。該端口作為一個控制信號輸入端口，可控電源輸出的電壓、電流波形，就是基于該控制信號作用的。

2.1可控電源在仿真模型中的連接

可控電源有三個端口，其中的“+”“—”端口和普通電源端口是一致的，可以和普通電源一樣直接連接在仿真模型電路中。其中的“+”端口相當于電源的正極，而“—”端口相當于電源的負極。但這樣的連接是沒有電信號的，需要在可控電源的特殊端口處，即“S”端口輸入一個可控制信號，根據仿真結果來看，輸出電壓波形和該控制信號波形是一致的，也就是說，可控制電源信號變換成仿真模型中的電信號。

2.2可控電源與普通電源的比較

選取可控電壓源和單相電壓源，從時域和頻域兩方面進行比較，從而確定可控電源與一般電源的相同特性。

在時域內，可控電源與普通電源電路的電流、電壓波形，不論在頻率上，還是相位上、幅值上，都是完全一樣的，因此可以作為很好的替換性電源。

2.3可控電源的不足之處

根據可控電源和不同電源比較來看，可控電源與普通電源基本是一致的，同時對外的表現功能也基本是一致的。但如果對仿真（采樣方式和采樣頻率）系統進行適應性修改，仿真電流波就會發生一定的變化。對仿真模型采樣方式、采樣頻率再進行適當的糾正，修改后可控電源模型仿真結果進行放大，就可以發現電源波在早期時有一定規模的小頻震蕩。

三、建立起仿真模型，通過做雷擊試驗來建立沖擊仿真模型庫

這是由于信號源與可控電源連接后，作為電源時，頻譜與普通電源是有一定區別的，而高頻含量主要集中在仿真前四分之一周期內。因此，在特定條件，該高頻時段會很明顯的表現出來，這就給仿真的準確性和真實性所帶來了影響。

3.1為了保證仿真的準確性和真實性，可以用下面兩種方面避免和修正高頻振動。

第一種方法，根據仿真模型的具體要求，合理選擇采樣方式和采樣頻率，這樣可以避免高頻信號對仿真結果的影響。

第二種方法，由于高頻主要集中在開始的四分之一周期內，可以適當延遲一段時間，這樣就避免了高頻出現的時間，從而避免了高頻對仿真結果的影響。

根據上述分析，可以認為可控電源，可以通過適當的調整采樣方式和頻率，或是避開起始點，從而來替代普通電源。因此，對于不能通過普通電源實現的非線性電源，也可以使用可控電源很好地實現。

為了更清楚的體現可控電源的非線性應用，我們相應地建立起仿真模型，通過做雷擊試驗來建立沖擊仿真模型。

3.2仿真模型的建立

按照仿真原理，將所需要的電器元件進行連接。

電網系統專業首先開始的工作是廠用電源的受電工作，根據受電系統的試驗范圍、工期安排和安裝，來合理安排電網方式，以檢驗仿真沖擊，首先安排電網的保護裝置、DCS系統的實驗，其次是安排啟備變本體試驗，最后安排電流、電壓回路試驗和整體傳動試驗。在工作中，我們應重點注意保護傳動試驗和電流、電壓回路試驗。在條件允許情況下，還可進行一次回路通流試驗，通過試驗來檢查Matlab在仿真中的應用。

四、結束語

綜上所述：“十二五”期間，我國將形成“三華”特高壓同步電網，大區互聯電流聯絡線上的隨機功率波動、電網功率缺頻導致的聯絡線波動、以及擾動沖擊故障導致的聯系線功率等問題將成為制約聯絡線輸電能力的重要因素且威脅著大區互聯電網的安全穩定。通過以上實驗證明，將可控電源和一般電源做細致比較，從時域和頻域兩個方面給出了比較結果，對于可控電源的可靠性和可替代一般電源的特點，給出了準確的結論。同時用雷電沖擊仿真實驗作為實例，對于可控電源的非線性應用做了詳細地介紹，而根據仿真結果來看，效果是令人滿意的。該實例充分證明，可控電源在電力系統和電力電子仿真、模型模擬中可以用作非線性電源。

參考文獻

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[2]王忠禮，段慧達，高玉峰等Matlab 應用技術——在電氣工程與電力系統自動化專業中的應用[M]北京，清華大學出版社，2007.

[3]高朝輝，林輝，MATLAB電力系統模塊中頻譜分析的實現[J]理論與實踐，2006.

（作者單位：國網山西省電力公司平陸縣供電公司）