PSB的电力系统仿真
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2电力系统仿真趋势 1
1.3 电力系统发展概况及趋势 4
2 电力系统理论及仿真模块 6
2.1 同步发电机数学模型 6
2.2 同步发电机短路数学模型 8
2.3 基于电气原理图的同步电机数学模型 9
2.4 同步发电机励磁系统 12
3 单机穷大系统的建立 13
3.1 MATLAB简介 13
3.2系统模型的建立 14
3.3基于MATLAB模型的建立 14
3.4 模块的选择 16
3.5模型仿真参数设置 22
3.6发电机出口短路仿真结果及分析 22
3.7变压器短路仿真仿真结果 26
4总结 30
参考文献 31
致谢 321 绪论
1.1课题研究的目的和意义
在我们生活当中，电力系统和我们紧密相连。电力系统中的发电部分将自然界的机械能，热能，光能等等不同形式的能量转化为我们所需要的电能，让我们的生活质量不断提高。
技术日新月异的发展，电力的缺口不停地变大，渐渐不能满足人们日常生活的需求。因此目前现在的系统被设计的越来越复杂，容量也不断变大。
从理论到实践有许多地方需要面对，新的理论又需要实验加以验证。从电力系统的安全性，特殊性以及技术性的角度来考虑，我们不可能对每一个电力系统进行实际实验的验证。因为这将消耗大量的人力，物力以及时间，而且一不小心就会前功尽弃。所以通过计算机仿真软件对电力系统的进行仿真尤为重要，其地位不言而喻。
有关仿真方面的技术融合了计算机学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
科，系统科学，相似理论和一些其他的技术。基于仿真技术，计算机技术和软件使用，还有与研究相关的物力效应器材和仿真等工具，基于模型对建构好的的或假想的体系进行研究的一门多学科综合性技术模式。
仿真技术用在电力方面，其实是将仿真的技术运用到整个系统上。首先对所要研究的系统在数学方面建立模型，紧接着利用计算机创建模型和仿真。之后选择适合的数学计算方法以及仿真程序的编制，在计算机上进行实验和研究。
电力系统仿真是一个连续系统仿真，时域动态仿真数学模型，所以通常是由微分方程与网络方程组成。建模有几大任务。首先，精细的数学模型推导，然后，对于元件模型大小规模的选择是以仿真目的为基础的，要建立起他们之间的关系。
1.2电力系统仿真的趋势
在五六十年代时，电力仿真开始出现。，们开始对其研究，并且此后仿真技术快速发展。由于计算机价格高，存储容量和计算速度慢，这严重限制了仿真软件的发展。几十年后大约八十年代，技术突飞猛进，计算机软硬件也慢慢成熟，而且也拥有了很多先进的计算法。电力系统仿真得到了很大的发展，其功能也越来越强大，计算效率不断增强，使用也更灵活方便。电力系统仿真得到了很大的发展，其功能也越来越强大，计算效率不断增强，使用也更灵活方便。
国际上目前有许多种电力系统的仿真软件，广泛应用在不同国家，不同地区的各个企业，研究所以及许多高校，对各国电力系统方面的研究和发展起了无可代替的重要作用。而我国的电力系统仿真起步的也较早，在70年代有很大发展。
程序软件名称 开发者
BPA 邦纳尔电力局
EMTP 邦纳尔电力局
PSCAD/EMTDC 曼尼托巴高压输电电力研究中心
PSB模块集 美国Mathworks
PSAPAC 美国EPRI
ATP 各国合作
EMPT96 各国合作
CALPOS ABB
BPA 美国电力局
PowerWorld PowerWorld
PSS/E PTI公司
CYME 合作开发
EMTDC 加拿大
NEPLAN BCP公司
1.1国际上的电力系统仿真软件
目前，在国际上仿真软件主要有：
EMPT，它是由加拿大电力中心研究出来的仿真软件。EMPT在世界范围内通用，其功能十分强大。它的计算速度比较快，而且准备度也很高，任何复杂的电力系统几乎都可以由EMPT仿真。EMPT在世界范围内通用，其功能十分强大。它的计算速度比较快，而且准备度也很高，任何复杂的电力系统几乎都可以由EMPT仿真。
美国PTI研究开发的PSS/E仿真软件。它是一种集成的交互式的软件。一般用于潮流计算。可以和各种I/O设备相连接，但是需要根据要求做相应的设计。此软件还需要使用者有一定的编程基础。
电力模块库PSB它的界面也相当的友好，还有在线帮助的功能，但是相较于其他的软件，PSB的速度比较慢。
我国自主开发的PSASP仿真系统，适合于DOS系统。PSASP使用比较简单，功能也很齐全，但还好其局限性，在复杂的模型是不容易的使用。
德国NETOMAC。该仿真软件功能十分强大，能够仿真几乎任何元件。比如一些非线性元件晶闸管，避雷器;以及静止无功补偿器，高压直流输电线路等。电力系统仿真一般有5大步骤：
1. 认识和熟悉所要研究的电力系统
2. 建立研究对象的数学模型
3. 将模型转化为算法然后再转化为仿真模型
4. 利用计算机软件根据需要对仿真模型进行研究和实验
5. 分析仿真结果，按照系统的实际要求调整
本次课题研究主要使用MATLAB进行仿真。Simulink在MATLAB中能够实现仿真和建模。
Simulink中有许多的仿真工具，其中模块库最为突出。模块库不断地被扩展，被深化，使得系统仿真越来越便利。
Simulink工具箱时候为系统仿真而建立起来的，它有着容易扩展深化，容易编程的特点。并且还可以轻松处理掉在MATLAB中变系数，非线性的问题。在一些离散系统和连续系统的脸也可以模拟，对各种系统的采样频率也可以提供不同系统、不同频率组合的支持，仿真是一个复杂的大系统。
Simulink中的模块库其实就是基于MATLAB基本语言所编写的程序子集。它有三级的呈树形的子目录。一级目录是由早期研究出的控制系统以及数学工具箱等等组成，在后来新研究的通信系统工具箱，信号处理也一并加入到Simulink的一级子目录当中。
在MATLAB中，包含了很多常用的系统和部件的日常模拟模型，如电力系统，电力传输，电力电子，电路，电器等。
PSB由六大模块库组成，它们可以根据需求相互组成比较复杂更加庞大的模块，然后被加入进模块库，带来了很大便利。这六大模块库分别是：1.测量模块库；2.电机模块库;3.连接模块库；4.电力电子模块库;5.基本元件模块库；6.电源模块库
在解决处理一些工程问题的时候往往需要用到Simulink对系统进行建模和仿真计算。一般有一下几个步骤:
1.把系统的草图搭建出来。依据系统功能，把所需要仿真的系统分成小的子系统，紧接着用小的模块进行搭建，将子系统搭建出来。这充分体现了工具箱的层次性特点。
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2电力系统仿真趋势 1
1.3 电力系统发展概况及趋势 4
2 电力系统理论及仿真模块 6
2.1 同步发电机数学模型 6
2.2 同步发电机短路数学模型 8
2.3 基于电气原理图的同步电机数学模型 9
2.4 同步发电机励磁系统 12
3 单机穷大系统的建立 13
3.1 MATLAB简介 13
3.2系统模型的建立 14
3.3基于MATLAB模型的建立 14
3.4 模块的选择 16
3.5模型仿真参数设置 22
3.6发电机出口短路仿真结果及分析 22
3.7变压器短路仿真仿真结果 26
4总结 30
参考文献 31
致谢 321 绪论
1.1课题研究的目的和意义
在我们生活当中，电力系统和我们紧密相连。电力系统中的发电部分将自然界的机械能，热能，光能等等不同形式的能量转化为我们所需要的电能，让我们的生活质量不断提高。
技术日新月异的发展，电力的缺口不停地变大，渐渐不能满足人们日常生活的需求。因此目前现在的系统被设计的越来越复杂，容量也不断变大。
从理论到实践有许多地方需要面对，新的理论又需要实验加以验证。从电力系统的安全性，特殊性以及技术性的角度来考虑，我们不可能对每一个电力系统进行实际实验的验证。因为这将消耗大量的人力，物力以及时间，而且一不小心就会前功尽弃。所以通过计算机仿真软件对电力系统的进行仿真尤为重要，其地位不言而喻。
有关仿真方面的技术融合了计算机学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
科，系统科学，相似理论和一些其他的技术。基于仿真技术，计算机技术和软件使用，还有与研究相关的物力效应器材和仿真等工具，基于模型对建构好的的或假想的体系进行研究的一门多学科综合性技术模式。
仿真技术用在电力方面，其实是将仿真的技术运用到整个系统上。首先对所要研究的系统在数学方面建立模型，紧接着利用计算机创建模型和仿真。之后选择适合的数学计算方法以及仿真程序的编制，在计算机上进行实验和研究。
电力系统仿真是一个连续系统仿真，时域动态仿真数学模型，所以通常是由微分方程与网络方程组成。建模有几大任务。首先，精细的数学模型推导，然后，对于元件模型大小规模的选择是以仿真目的为基础的，要建立起他们之间的关系。
1.2电力系统仿真的趋势
在五六十年代时，电力仿真开始出现。，们开始对其研究，并且此后仿真技术快速发展。由于计算机价格高，存储容量和计算速度慢，这严重限制了仿真软件的发展。几十年后大约八十年代，技术突飞猛进，计算机软硬件也慢慢成熟，而且也拥有了很多先进的计算法。电力系统仿真得到了很大的发展，其功能也越来越强大，计算效率不断增强，使用也更灵活方便。电力系统仿真得到了很大的发展，其功能也越来越强大，计算效率不断增强，使用也更灵活方便。
国际上目前有许多种电力系统的仿真软件，广泛应用在不同国家，不同地区的各个企业，研究所以及许多高校，对各国电力系统方面的研究和发展起了无可代替的重要作用。而我国的电力系统仿真起步的也较早，在70年代有很大发展。
程序软件名称 开发者
BPA 邦纳尔电力局
EMTP 邦纳尔电力局
PSCAD/EMTDC 曼尼托巴高压输电电力研究中心
PSB模块集 美国Mathworks
PSAPAC 美国EPRI
ATP 各国合作
EMPT96 各国合作
CALPOS ABB
BPA 美国电力局
PowerWorld PowerWorld
PSS/E PTI公司
CYME 合作开发
EMTDC 加拿大
NEPLAN BCP公司
1.1国际上的电力系统仿真软件
目前，在国际上仿真软件主要有：
EMPT，它是由加拿大电力中心研究出来的仿真软件。EMPT在世界范围内通用，其功能十分强大。它的计算速度比较快，而且准备度也很高，任何复杂的电力系统几乎都可以由EMPT仿真。EMPT在世界范围内通用，其功能十分强大。它的计算速度比较快，而且准备度也很高，任何复杂的电力系统几乎都可以由EMPT仿真。
美国PTI研究开发的PSS/E仿真软件。它是一种集成的交互式的软件。一般用于潮流计算。可以和各种I/O设备相连接，但是需要根据要求做相应的设计。此软件还需要使用者有一定的编程基础。
电力模块库PSB它的界面也相当的友好，还有在线帮助的功能，但是相较于其他的软件，PSB的速度比较慢。
我国自主开发的PSASP仿真系统，适合于DOS系统。PSASP使用比较简单，功能也很齐全，但还好其局限性，在复杂的模型是不容易的使用。
德国NETOMAC。该仿真软件功能十分强大，能够仿真几乎任何元件。比如一些非线性元件晶闸管，避雷器;以及静止无功补偿器，高压直流输电线路等。电力系统仿真一般有5大步骤：
1. 认识和熟悉所要研究的电力系统
2. 建立研究对象的数学模型
3. 将模型转化为算法然后再转化为仿真模型
4. 利用计算机软件根据需要对仿真模型进行研究和实验
5. 分析仿真结果，按照系统的实际要求调整
本次课题研究主要使用MATLAB进行仿真。Simulink在MATLAB中能够实现仿真和建模。
Simulink中有许多的仿真工具，其中模块库最为突出。模块库不断地被扩展，被深化，使得系统仿真越来越便利。
Simulink工具箱时候为系统仿真而建立起来的，它有着容易扩展深化，容易编程的特点。并且还可以轻松处理掉在MATLAB中变系数，非线性的问题。在一些离散系统和连续系统的脸也可以模拟，对各种系统的采样频率也可以提供不同系统、不同频率组合的支持，仿真是一个复杂的大系统。
Simulink中的模块库其实就是基于MATLAB基本语言所编写的程序子集。它有三级的呈树形的子目录。一级目录是由早期研究出的控制系统以及数学工具箱等等组成，在后来新研究的通信系统工具箱，信号处理也一并加入到Simulink的一级子目录当中。
在MATLAB中，包含了很多常用的系统和部件的日常模拟模型，如电力系统，电力传输，电力电子，电路，电器等。
PSB由六大模块库组成，它们可以根据需求相互组成比较复杂更加庞大的模块，然后被加入进模块库，带来了很大便利。这六大模块库分别是：1.测量模块库；2.电机模块库;3.连接模块库；4.电力电子模块库;5.基本元件模块库；6.电源模块库
在解决处理一些工程问题的时候往往需要用到Simulink对系统进行建模和仿真计算。一般有一下几个步骤:
1.把系统的草图搭建出来。依据系统功能，把所需要仿真的系统分成小的子系统，紧接着用小的模块进行搭建，将子系统搭建出来。这充分体现了工具箱的层次性特点。
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