Matlab在660MW及以上火力發電廠故障分析中的仿真

摘 要：Matlab作為一款功能強大的模擬仿真軟件越來越受到各領域的青睞，文章簡要分析了基于Matlab模擬仿真條件下對660MW及以上活力電廠故障分析，利用Matlab中的simulink對于火電廠的故障進行模擬及分析，在實際工程中具有一定的指導意義。

關鍵詞：Matlab；火力發電廠；仿真

引言

隨著電力系統的發展越來越迅速，電力系統的生產以及在研究過程中的仿真軟件應用范圍逐步擴大，國內外的專家學者對于電力系統的故障仿真分析做了大量的研究工作，火力發電廠的電力系統故障分析直接影響到整個電力系統是否能夠正常有序的運行，應用仿真模擬軟件在很大程度上實現了火力發電廠某些從技術難度上無法實現的故障分析。Matlab除了自身擁有很強大的功能外，對于邊緣性學科的適應性也很強，它提供了大量的工具箱資源以及電力系統仿真模塊，在工具simulink的運行環境中Matlab可以充分實現電力系統故障分析基于仿真平臺的最大化利用，其中simulink是Matlab中的一個很重要的工具，它的工作原理是提供一個動態系統的建立模型工具，無需提供大量的程序，只需要利用簡單的畫圖工具描繪出直觀的圖形，系統就會自動生成復雜的結構。

1 Matlab中電力模塊簡介

Matlab是美國Mathworks公司出品的一款商用模擬軟件，Matlab從字面意思上可以理解為矩陣工廠，它是利用數值分析、非線性動態系統等多種數學模型進行建模和仿真等多種功能的一款軟件，Matlab具有很強大的功能，它不僅具有高效的數值計算能力同時還具備較好的圖形處理能力，加大了計算結果的可視化程度。在火電發電廠故障分析的仿真模擬過程需要用到的是Matlab中的simulink工具，該工具是對于動態的系統進行建模并為使用者提供了各種模塊供選擇，Matlab中的電力模塊power system blockset是一種專門對于電力故障分析所涉及的一款仿真工具，電力系統模塊庫包括了電力電子、電路、電力系統等電工學科中常見的幾種模塊以及仿真元件，PSB在simulink運行的情況下使用可以大大提高工作效率。

2 火力發電廠故障仿真

2.1 電力系統故障分析

電力系統的故障類型中較為嚴重的是短路，當電力系統中相與相之間發生不正常的電流活動時就會發生短路，在三相系統中一般存在三相短路、兩相短路、兩相對地短路以及單項對地短路，簡要的符號以及示意圖如圖1所示。短路點的選擇原則一般是在正常接線的情況下通過電力系統短路電流最大的點選擇為短路點，在選擇短路點的時候要保證該點是各類短路類型中短路情況最嚴重的點，只有選擇最嚴重的短路點才能準確地計算出最大的接入地電流。

圖1 三相短路類型以及示意圖

2.2 電力系統故障分析模型的選擇

在電力系統的電源中最為常見的模塊是三相電源元件，三相電源元件的運行對于整個電力系統而言起著舉足輕重的作用，在Matlp的參數設置選項中對于三相電源元件有相電壓、相電流、頻率、短路阻抗值、電源電阻、內部的連接方式以及電源電感七個選項。在選擇電力系統故障分析模型的選擇時首先在Matlab命令窗口輸入powerlib然后再按確認鍵此時會在界面彈出電力系統元件的對話界面，接下來在電力系統元件庫的界面中選擇三相電壓理想元件并修改其參數。參數都修改完成后在命令窗口輸入simulink按下確認鍵此時會彈出仿真元件的界面在此界面下選擇相應的元件放入電路系統圖中最后繪制火力發電廠電力系統故障分析仿真系統圖。

2.3 仿真參數的設定

在電路圖中首先選擇仿真模式，接下來對于各項參數進行如下設置。Start time設為0秒，Stop time設為0.1秒，Max step size、Min step size、Intial step sze均設為auto，Relative tolerace設為le-3。

3 故障仿真結果及分析

由故障仿真可知電力系統的非正常運行在很大程度上都是由短路所引起的，在進行仿真時一開始電力系統仍然處于正常運行的狀態，電壓的波形以及電流的波形均按照正常的正弦波進行變化，當電力系統中有一相短路的時候該相的電壓會急劇下降變為零，而兩位兩個沒有發生短路的相路的相電壓沒有發生明顯的變化，同時在正常運行的時候三相的對低電流都是零，當其中有一相發生短路時該相路的電流會急劇增大而另外兩項正常的相路電流沒有發生明顯的變化。在電力系統正常運行時電壓的序分量只有正值，在系統中輸出的最大值都是電壓以及電流的序分量，但是當電力系統出現故障的時候電壓以及電流的序分量出現了零值以及負值的現象，在電力系統發生故障的時候三種情況的電流量相等，在模擬仿真的圖形上可以很明顯地看到坐標中有三條線是重合的，在理論上而言故障的電流值應該是序分量的三倍左右，在經過模擬也可以很明顯地驗證這一結論的正確性，同時三相短路、兩相短路、兩相對地短路以及單項對地短路在仿真的過程中也得到了一一驗證，結果均符合實際情況。

4 結束語

綜上所述，針對在實際過程中由于多種因素的干擾在對電力系統的故障分析時有一定的技術困難采用Matlab在660MW及以上火力發電廠故障分析中對其進行仿真，主要利用電力系統的故障分析理論作為主要依據，提出了Matlab系統中電力系統的一個重要模塊simulink，基于simulink環境下PSB進行運行大大提高了建模以及仿真的工作效率，同時提出了火力發電廠故障仿真所需要的模型并對其進行簡要的分析，最后提出了故障仿真的結果以及分析。

參考文獻

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