matlab的电力系统稳定器的仿真研究(附件)
随着现代化电力系统的快速发展，各区域电网的组合、输电线路的架设、日趋沉重的电网负荷，使得电力系统的阻尼降低，增加了电力系统低频振荡出现的可能性，电力系统的稳定性产生严重威胁。电力系统稳定器（PSS:Power System Stabilizer）是当前最有效的抑制低频振荡的措施和手段，并且PSS在国内外已经获得了广泛的运用。本文首先介绍了与电力系统稳定器相关的两个方面的相关知识，一方面是电力系统低频振荡的机理以及抑制措施；接着是励磁控制系统，在简单介绍了励磁系统之后，建立单机一无穷大系统的常用数学模型并对电力系统低频振荡与发电机的励磁控制系统之间的关联进行了理论分析。其次，介绍几种常见的PSS并进行对比分析。接着详细分析了通用的标准数学模型，给出了常用的参数设置方法，考虑到简化计算，可将多频段PSS的频段设置为对称形式的带通滤波器。最后，基于Matlab的Simulink环境，建立了单机一无穷大系统的仿真模型，通过设置扰动以及故障，分别对有、无PSS的情况进行仿真并比较结果。利用Matlab软件来设计仿真PSS以及电力系统可直观地表现出PSS的性能。关键词 电力系统稳定器，低频振荡，励磁系统，MATLAB
目 录
1绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1 PSS的研究及应用背景 1
1.2.2 PSS的理论研究 2
1.3本课题的主要内容 2
2 电力系统低频振荡的研究 3
2.1 引言 3
2.2 低频振荡的概念 3
2.3 低频振荡的产生机理 3
2.4 电力低频振荡的抑制措施 5
2.5 本章小结 6
3 励磁控制系统 6
3.1 引言 6
3.2 同步发电机的励磁系统 6
3.2.1 励磁系统的概念及作用 6
3.2.2 励磁系统的数学模型 7
3.3 励磁控制系统与低频振荡 9
3.3.1电力系统低频振荡分析模型 9
3.3.2励磁控制系统对低频振荡的影响 11
3.3.3 PSS抑制低频振荡的原理 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4 本章小结 15
4 PSS的模型及参数 15
4.1 引言 15
4.2 PSS的模型 15
4.3 多频段PSS的数学模型 17
4.4 参数设置 18
4.5 本章小结 21
5 MATLAB仿真 21
5.1 引言 21
5.2 单机一无穷大系统仿真 21
5.2.1 系统的建立 21
5.2.2 无故障下的仿真 23
5.2.3 短路故障 28
5.3 本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 绪论
1．1 研究背景及意义
随着我国电力工业的快速发展以及互联电网的规模日益增大，在注重经济效益以及发电总量的同时也使得电力电网中的安全性问题更加突出。电网中的扰动会破坏系统的稳定性，严重时甚至会使系统崩溃、引发大停电事故，当前现代电力系统面临的重要稳定性问题之一就是低频振荡【1】。为了满足人们日趋增大的电力需求，电网普遍投入了具有快速励磁调节装置的大容量发电机组，这样做虽然可以提高暂态稳定性，但同时也减少了系统阻尼，导致电力系统低频振荡的现象愈发严重，安全稳定一直时电力系统的基本要求，我们应当重视。
为了保证电力系统的稳定，人们研究发现了电力系统稳定器PSS（Power System Stabilizer）可以用来抑制低频振荡。添加PSS装置能够有效增加系统的阻尼用以实现对低频振荡的抑制作用。由于其结构简单、价格低廉、性能可靠的特点，当前PSS装置已在国内外获得广泛的应用。
从原理上看，电力系统稳定器不仅可以抑制系统低频振荡，还可以提高电力系统稳定性，提高经济效益和用电质量，是确保工业生产以及社会生活的重要保障。所以分析电力系统稳定器的原理以及性能，并大力推广应用，有助于促进我国电力工业的发展。
1．2 国内外研究现状
1.2.1 PSS的研究及应用背景
上世纪的60年代，由于西方工业强国发生多起输电线功率低频振荡引起的电力系统不稳定的危险状况，以美国为代表的多国开始研究应对措施，在此基础上，美国首先研制出能够抑制系统低频振荡的电力系统稳定器PSS并且于1966年投入电网。由于PSS能有效增大系统的阻尼，提高稳定性，该项研究迅速获得各国关注。
原苏联在二十世纪中叶就已应用了类似电力系统稳定器的装置，其原理为将定子电流及其微分作为励磁调节器的附加反馈，通过励磁调节器抑制低频振荡，但是当时并没有研究低频振荡的原因以及阻尼力矩的影响。
日本在二十世纪八十年代开始研究系统阻尼力矩，他们研究发现通过调节双通道调节器，可以在小干扰时减缓响应速度，这样可以使负阻尼减小；相对的，在出现大的干扰时，提高响应的速度，提高暂态性能。二十一世纪初，他们把重点放到模糊控制PSS上，对相关领域的研究提供了解决方案。
我国则是于二十世纪七十年代开始进行对PSS的研究。我国的大学和研究机构共同研究PSS技术，进行了大量实验得出了理论成果和实验模型，对后来我国这方面的研究提供了理论基础和技术支持。1980年诞生了我国首台PSS装置。然而当前我国PSS的全面运用并没有顺利进行，主要原因有：投入PSS对于地方电厂没有显著的利益，导致地方电厂不积极配置PSS；忽视负阻尼造成的事故，并且把它们归因为系统中的大干扰；我国缺乏理论研究以及实际的PSS应用经验。最近的研究是南瑞公司研发的NES5100励磁调节器，它配备了PSS功能，接着在第四代新型NES6100上开发了多频段电力系统稳定器（MultiBand PSS）功能。
1.2.2 PSS的研究及应用背景
PSS已从上世纪开始不断发展，常见的有传统PSS（CPSS）、自适应PSS（APSS）、单元神经PSS（SNPSS）和多频带PSS（MBPSS）。在此基础上，为了提高发电机控制性能，利用模糊神经网络设计出动态模糊神经网络PSS（EOFNN PSS），以及基于模糊控制的智能PSS（FPSS）。
目 录
1绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1 PSS的研究及应用背景 1
1.2.2 PSS的理论研究 2
1.3本课题的主要内容 2
2 电力系统低频振荡的研究 3
2.1 引言 3
2.2 低频振荡的概念 3
2.3 低频振荡的产生机理 3
2.4 电力低频振荡的抑制措施 5
2.5 本章小结 6
3 励磁控制系统 6
3.1 引言 6
3.2 同步发电机的励磁系统 6
3.2.1 励磁系统的概念及作用 6
3.2.2 励磁系统的数学模型 7
3.3 励磁控制系统与低频振荡 9
3.3.1电力系统低频振荡分析模型 9
3.3.2励磁控制系统对低频振荡的影响 11
3.3.3 PSS抑制低频振荡的原理 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4 本章小结 15
4 PSS的模型及参数 15
4.1 引言 15
4.2 PSS的模型 15
4.3 多频段PSS的数学模型 17
4.4 参数设置 18
4.5 本章小结 21
5 MATLAB仿真 21
5.1 引言 21
5.2 单机一无穷大系统仿真 21
5.2.1 系统的建立 21
5.2.2 无故障下的仿真 23
5.2.3 短路故障 28
5.3 本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 绪论
1．1 研究背景及意义
随着我国电力工业的快速发展以及互联电网的规模日益增大，在注重经济效益以及发电总量的同时也使得电力电网中的安全性问题更加突出。电网中的扰动会破坏系统的稳定性，严重时甚至会使系统崩溃、引发大停电事故，当前现代电力系统面临的重要稳定性问题之一就是低频振荡【1】。为了满足人们日趋增大的电力需求，电网普遍投入了具有快速励磁调节装置的大容量发电机组，这样做虽然可以提高暂态稳定性，但同时也减少了系统阻尼，导致电力系统低频振荡的现象愈发严重，安全稳定一直时电力系统的基本要求，我们应当重视。
为了保证电力系统的稳定，人们研究发现了电力系统稳定器PSS（Power System Stabilizer）可以用来抑制低频振荡。添加PSS装置能够有效增加系统的阻尼用以实现对低频振荡的抑制作用。由于其结构简单、价格低廉、性能可靠的特点，当前PSS装置已在国内外获得广泛的应用。
从原理上看，电力系统稳定器不仅可以抑制系统低频振荡，还可以提高电力系统稳定性，提高经济效益和用电质量，是确保工业生产以及社会生活的重要保障。所以分析电力系统稳定器的原理以及性能，并大力推广应用，有助于促进我国电力工业的发展。
1．2 国内外研究现状
1.2.1 PSS的研究及应用背景
上世纪的60年代，由于西方工业强国发生多起输电线功率低频振荡引起的电力系统不稳定的危险状况，以美国为代表的多国开始研究应对措施，在此基础上，美国首先研制出能够抑制系统低频振荡的电力系统稳定器PSS并且于1966年投入电网。由于PSS能有效增大系统的阻尼，提高稳定性，该项研究迅速获得各国关注。
原苏联在二十世纪中叶就已应用了类似电力系统稳定器的装置，其原理为将定子电流及其微分作为励磁调节器的附加反馈，通过励磁调节器抑制低频振荡，但是当时并没有研究低频振荡的原因以及阻尼力矩的影响。
日本在二十世纪八十年代开始研究系统阻尼力矩，他们研究发现通过调节双通道调节器，可以在小干扰时减缓响应速度，这样可以使负阻尼减小；相对的，在出现大的干扰时，提高响应的速度，提高暂态性能。二十一世纪初，他们把重点放到模糊控制PSS上，对相关领域的研究提供了解决方案。
我国则是于二十世纪七十年代开始进行对PSS的研究。我国的大学和研究机构共同研究PSS技术，进行了大量实验得出了理论成果和实验模型，对后来我国这方面的研究提供了理论基础和技术支持。1980年诞生了我国首台PSS装置。然而当前我国PSS的全面运用并没有顺利进行，主要原因有：投入PSS对于地方电厂没有显著的利益，导致地方电厂不积极配置PSS；忽视负阻尼造成的事故，并且把它们归因为系统中的大干扰；我国缺乏理论研究以及实际的PSS应用经验。最近的研究是南瑞公司研发的NES5100励磁调节器，它配备了PSS功能，接着在第四代新型NES6100上开发了多频段电力系统稳定器（MultiBand PSS）功能。
1.2.2 PSS的研究及应用背景
PSS已从上世纪开始不断发展，常见的有传统PSS（CPSS）、自适应PSS（APSS）、单元神经PSS（SNPSS）和多频带PSS（MBPSS）。在此基础上，为了提高发电机控制性能，利用模糊神经网络设计出动态模糊神经网络PSS（EOFNN PSS），以及基于模糊控制的智能PSS（FPSS）。
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