第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例

基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析电力系统暂态稳定仿真分析是电力系统运行与控制中的重要内容之一、它通过模拟电力系统的暂态运行过程，分析系统在不同故障条件下的动态响应，评估系统的稳定性，并提供相应的控制与保护策略。

MATLAB作为一种功能强大的数学建模与仿真工具，被广泛应用于电力系统暂态稳定仿真分析中。

下面将分别从模型建立、仿真分析和结果评估三个方面，介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析。

一、模型建立电力系统一般包括发电机、变电站、输电线路、负荷等元件。

在MATLAB中，可以通过建立系统的节点、支路和设备等模型，构建电力系统的仿真模型。

1.节点模型：电力系统的节点通常由发电机、负荷和母线组成。

在MATLAB中，可以通过定义节点的功率平衡方程和节点电压方程，建立节点模型。

2.支路模型：电力系统的支路一般包括输电线路、变压器和同步电动机等。

在MATLAB中，可以通过定义支路的电流-电压特性、阻抗和传输参数等，建立支路模型。

3.设备模型：电力系统的设备主要包括发电机、变压器和负荷等。

在MATLAB中，可以通过定义设备的功率-电流特性、阻抗和传输参数等，建立设备模型。

二、仿真分析建立电力系统的仿真模型后，可以使用MATLAB提供的仿真工具，进行仿真分析。

1.静态稳定分析：通过输入节点的电压和负载条件，计算各节点的电压和功率平衡，评估系统的静态稳定性。

2.动态稳定分析：在系统发生故障或负荷变化时，通过输入相应的故障或负荷变化信号，模拟系统的动态响应，并分析系统的中断时间和振荡特性等。

3.频域分析：通过对系统的输入和输出信号进行频谱分析，研究系统的频率特性和谐波性能，并评估系统的抗扰性能。

三、结果评估完成仿真分析后，需要对结果进行评估和优化。

1.稳定性评估：通过对系统的动态响应进行分析，评估系统在不同故障条件下的稳定性，并确定系统的稳定边界和临界条件。

2.控制与保护优化：根据仿真结果，确定适当的控制与保护策略，提高系统的稳定性和可靠性。

利用MA TLAB优化电力系统稳定器刘艳萍,李志军,杨　梅(河北工业大学,天津300130)Optimization of Pow er System Stabilizer Through MAT LABLiu Yanping,Li Zhijun,Yang Mei(Hebei University of Technology,Tianjin300130,China)Abstract　Power system stabilizer can be tested and ad justed by Emulation Tools for the safety reasons.This paper briefly intro2 duces power system stabilizer and its effect on low frequency os2 cillation.An excitation system model is established by MA T2 LAB tools,and the PSS parameter is optimized with frequency domain analysis method.Simulation results show the tuning is effective and in reasons,the oscillation times of ste p and short fault reduce to3～5times from more than10times through MA TLAB Tools optimization.S o this method can be used as a reference of power system stabilizer local tuning.K ey w ords　MA TLAB　PSS　parameter tuning摘　要　基于MA TLAB工具建立了励磁调节系统仿真模型并对其进行数学分析,利用MA TLAB频域分析的功能优化整定了电力系统稳定器(PSS)的参数。

山东农业大学毕业论文基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真装、丁院部机械与电子工程学院订专业班级电气3班线届次20**届_________学生姓名 _______________________学号 __________________________指导教师 ____________ 副教授二0**年六月六日摘要.................................................................................. .•...Abstract .. (II)1绪论................................................................................ 1...1.1课题背景................................................................. 1..1.2课题内容................................................................. 1..1.3课题意义................................................................. 1.. 2简单电力系统的静态稳定性及其仿真分析 (2)2.1电力系统静态稳定性简介 ...................................................... 2.2.2简单电力系统的静态稳定性仿真 (4)2.2.1Simulink模型构建及参数设置............................................ 4.2.2.2保持电势E q'=q。

'常数，励磁系统的综合放大系数为5.7857仿真分析 (7)2.3提高系统静态稳定性的措施 (9)2.3.1采用自动调节励磁装置 (9)2.3.2减小元件的电抗........................................................ 1.02.3.3提高线路标称电压等级 (10)2.3.4改善系统的结构和米用中间补偿设备 (11)3简单电力系统的暂态稳定性及其仿真分析 (11)3.1电力系统的暂态稳定性简介 (12)3.2 Simulink模型及仿真结果 ..................................................... 1.43.3提高系统暂态稳定性的措施 (18)3.3.1改变制动功率（发电机输出的电磁功率） .................................. 1 83.3.2改变原动功率（原动机输出的机械功率） .................................. 1 93.3.3系统失去稳定后的措施 (20)4总结与展望 (21)参考文献 (22)致谢................................................................................. 23.Contents Abstract.......................................................................................................................................... I I 1 In troduct ion . (1)1.1 Task background (1)1.2 Task contents (1)1.3 Task sig nifica nee (1)2 The static stability of power system and its simuli nk (2)2.1 In troduct ion of power system static stability (2)2.2 Simuli nk of power system static stability (4)2.2.1 Simuli nk model con struct ion and parameter setting (4)2.2.2 Keep ing voitage E q '=E q。

MATLAB在电力系统仿真中的应用摘要：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，对其稳定运行和优化管理具有重要意义。

本文旨在探讨MATLAB在电力系统仿真中的应用，包括电力系统建模、稳态分析和暂态分析。

通过MATLAB提供的丰富工具和函数，研究人员可以有效地进行电力系统仿真，以评估系统性能、优化运行策略，并研究新技术的应用。

第一部分：电力系统建模电力系统建模是仿真工作的基础，它包括对发电机、变压器、输电线路等各个组件进行电气和机械特性的建模。

在MATLAB中，可以利用Simulink进行建模，通过连接不同的模块组成电力系统，实现各个节点之间的物理连接。

在建立模型时，需要考虑到系统的不确定性和复杂性，以准确地模拟实际情况。

此外，还可以利用MATLAB的Power System Toolbox进行系统参数的估计和校正，提高模型准确度。

第二部分：稳态分析稳态分析是对电力系统在稳定运行状态下进行评估和优化的过程。

在MATLAB中，可以利用Power System Toolbox提供的函数来计算节点电压、功率潮流和等效电路参数等。

通过对节点电压和功率潮流进行计算和分析，可以评估电力系统的稳定性和可靠性，并寻找优化策略，例如调整发电机容量、优化输电线路布局和控制变压器的调压。

第三部分：暂态分析暂态分析是对电力系统在瞬时状态下进行评估和优化的过程。

在MATLAB中，可以利用Simulink进行暂态仿真，模拟电力系统在短路、开关操作和故障等异常情况下的响应。

通过设定不同的故障模式和参数，可以评估电力系统的稳定性和保护装置的性能。

此外，还可以利用MATLAB的Simscape工具箱建立更精确的组件模型，以获得更准确的仿真结果。

结论：MATLAB在电力系统仿真中的应用广泛而有效。

通过利用MATLAB提供的工具和函数，可以对电力系统进行建模、稳态分析和暂态分析，以评估系统性能和优化运行策略。

此外，MATLAB还提供了友好的用户界面和丰富的可视化功能，帮助研究人员轻松地进行数据处理和结果分析。

电力系统稳定性分析作业一1euler.m ,reuler.m, kunta.m分别为（1）中的欧拉法，改进欧拉法，龙格库塔法的主程序；doty.m,doty2.m,doty3.m均为（1）中子函数程序。

Runge-Kutta.m为（2）和（3）的运行程序。

下表为三种方法的部分运行结果功角数据：时间0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08进 5 2 3 9 0 4 0 4 3时间0．09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17改进39.833240．8918 42.005143.125644.250145.375746.499547.618748.7305（1）欧拉法在matlaB中输入命令[t,x,y,z]=euler('doty','doty2','doty3',0,5,0.1,0.01)可得t-w曲线，t-δ曲线分别如下图所示。

具体功角，角速度数据分别见文件1.mat 和2.mat（2）欧拉改进法在matlab命令窗口输入[t,x,y,z]=reuler('doty','doty2','doty3',0,5,0.1,0.01)t-w曲线，t-δ曲线分别如下图所示。

具体功角，角速度数据分别见文件3.mat 和4.mat（3）龙格库塔法在matlab命令窗口输入[t,x,y,z]=kunta('doty','doty2','doty3',0,5,0.1,0.01)t-w曲线，t-δ曲线分别如下图所示。

具体功角，角速度数据分别见文件5.mat 和6.mat2运行Runge-Kutta,将参数阻尼D设置为0.05，不断更改参数切除时间t的值，当t=0.2728和t=0.2730时，运行程序分别得到如下两图：则当阻尼D=0.05 时，临界切除时间 CCT=0.2729类似可以求得：阻尼D=0.2时，临界切除时间为CCT=0.5729由以上数据我们可以看出：阻尼增大时，临界切除时间也增大了。

MAT LAB在《电力系统分析》教学中的应用徐　敏,彭　瑜(南昌大学信息工程学院,南昌330031)摘要:采用仿真实例说明MA TL AB仿真软件在电力系统分析课程教学中的应用,体现了计算机仿真技术在电力专业课程教学中的优势,通过演示系统的各种发展趋势,有助于学生对理论的理解,弥补了实验手段的不足,为专业课的教学提供了很好的方法,充分表明通过仿真研究可以更好的掌握《电力系统分析》课程中的重要概念。

关键词:电力系统分析;仿真;矩阵实验室;计算机仿真中图分类号:TM743 文献标志码:B 文章编号:100328930(2010)0320152204Applications of MAT LAB in T eaching of Pow er System AnalysisXU Min,PEN G Yu(School of Information Engineering,Nanchang U nivercity,Nanchang330031,China)Abstract:The paper gives some examples to explain the applications of MA TL AB in teaching power system a2 nalysis.It is showed that the advantages of computer simulation on the teaching of electric power specialty course.Through demonstrating the development trend of the system,it can help students understand the theo2 ry,make up the shortage of experimental method,and a good method is provided for the teaching course.It shows that the simulation research is helpf ul for mastering some important concepts in power system analy2 sis better.K ey w ords:power system analysis;simulation;MA TL AB;computer simulation MA TL AB原意是矩阵实验室,它的面世,首先被控制理论界的专家们所关注。

Matlab在智能电力系统中的应用方法智能电力系统是一种基于物联网和人工智能技术的现代化电力系统。

它通过实时监测和分析电网数据，自动化调整，提高能源利用效率和电网运行的稳定性。

Matlab作为一种强大的数学建模和仿真工具，在智能电力系统中具有广泛的应用。

本文将介绍Matlab在智能电力系统中的应用方法。

一、电网数据分析在智能电力系统中，电网数据的分析是非常重要的。

通过对大量的电网数据进行分析，可以发现电力系统中潜在的故障和异常情况，从而及时做出调整。

Matlab提供了丰富的数据分析工具，可以对电网数据进行处理、可视化和挖掘。

首先，可以使用Matlab的数据处理函数对电网数据进行清洗和预处理。

例如，可以使用滤波函数对数据进行降噪处理，提高数据质量。

然后，可以使用统计分析函数对数据进行描述性统计和异常检测。

通过分析数据的分布和趋势，可以了解电网的运行状态，同时通过异常检测，可以发现电网中的异常情况。

其次，Matlab还提供了丰富的可视化工具，可以将电网数据可视化为图表、图形和动画等形式。

通过可视化，可以更直观地观察数据之间的关系和变化趋势。

例如，可以使用Matlab的绘图函数将电网的负荷曲线、电压曲线和电流曲线等数据可视化，以便更好地了解电网的运行情况。

最后，Matlab还可以利用数据挖掘算法对电网数据进行深入分析和挖掘。

例如，可以使用聚类算法对电网数据进行聚类，发现不同区域的用电特征和规律。

同时，可以使用预测模型对电网数据进行预测，预测未来一段时间内的负荷、电压和电流等变化趋势，为电网的调整和优化提供参考。

二、电网调度与控制智能电力系统中，电网的调度和控制是实现能源利用效率和电网稳定运行的关键。

Matlab提供了强大的优化算法和控制系统设计工具，可以帮助实现电网的智能调度和控制。

首先，可以使用Matlab的优化工具箱对电网进行优化调度。

通过建立电网的数学模型，设置优化目标和约束条件，可以使用优化算法对电网进行优化调度。

Matlab技术在电力系统保护中的应用指南一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而保护装置是确保电力系统运行安全可靠的关键组成部分。

随着科技的不断进步，传统的电力系统保护方式已经不能满足日益复杂的电力系统需求。

在这种情况下，Matlab技术作为一种功能强大的工具，被广泛应用于电力系统保护领域。

本文将介绍Matlab技术在电力系统保护中的应用指南，旨在帮助工程师们更好地利用Matlab技术提升电力系统保护的效率和可靠性。

二、Matlab技术在电力系统保护中的基本原理1. Matlab在数据处理和分析方面的优势Matlab具备高效、强大的数据处理和分析能力，可以快速处理电力系统的大量数据。

通过Matlab的函数和工具箱，可以进行数据预处理、数据清洗、异常值检测等操作，从而提高电力系统保护的准确性和可靠性。

此外，Matlab还可以进行数据可视化，通过绘制图表和图像，更直观地展示电力系统的数据特征，帮助工程师更好地理解和分析电力系统运行情况。

2. Matlab在故障诊断和分析方面的应用电力系统故障是保护装置设计中需要重点考虑的问题。

通过Matlab技术，可以对电力系统的故障进行模拟和分析，找出故障的原因和位置。

Matlab提供了丰富的数学和仿真工具，可以建立电力系统的数学模型，模拟故障情况，并通过数值计算和仿真分析，找出故障的根源。

除此之外，Matlab还支持基于机器学习的故障诊断方法，通过训练模型，实现对电力系统故障的自动诊断和智能化分析。

三、Matlab技术在电力系统保护中的具体应用1. 电力系统保护装置的算法设计和验证Matlab提供了完善的算法设计和验证工具，可以帮助工程师设计和验证各种电力系统保护装置的算法。

通过Matlab可以实现电力系统的建模和仿真，快速验证算法的准确性和可靠性。

此外，Matlab还支持多种优化算法，可以对保护装置的参数进行自动优化，提高保护装置的性能。

2. 电力系统保护装置的性能评估和优化保护装置的性能评估和优化是电力系统保护中的重要环节。

Matlab技术在电力系统优化中的应用指南引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为我们的生活提供了稳定可靠的电力供应。

然而，随着电力需求的不断增长和环境保护意识的提高，电力系统的规模和复杂性也在不断增加。

为了实现电力系统的高效运行和优化调度，Matlab技术成为了不可或缺的工具。

本文将介绍Matlab技术在电力系统优化中的应用指南。

一、电力系统建模电力系统是一个由发电机、输电线路和配电系统组成的复杂网络。

为了对电力系统进行优化调度，我们首先需要对其进行建模。

Matlab提供了丰富的工具箱，可以方便地建立电力系统模型。

通过建立电力系统的节点和线路、发电机和负荷的关系，我们可以得到电力系统的拓扑结构和参数。

二、电力系统辐射传输损耗分析在电力系统中，输电线路的传输损耗是一项重要的指标，它直接影响着系统的效率和能源利用率。

通过Matlab技术，我们可以对电力系统中的输电线路进行辐射传输损耗分析，以确定系统中损耗较大的线路，并对其进行优化。

通过对线路参数和负荷情况的模拟计算，我们可以得到系统中各线路的传输损耗分布图，为优化调度提供依据。

三、电力系统经济调度电力系统的经济调度是指在满足用户需求和电力供应安全的前提下，以最低的成本进行电力生产和供应。

通过Matlab技术，我们可以建立电力系统的成本模型，并通过优化算法进行最优调度计算。

通过考虑电力供应的可靠性和变动负荷情况，我们可以得到系统中各发电机的发电量和负荷的分布情况，从而实现电力系统的经济调度。

四、电力系统稳定性分析电力系统稳定性是指在系统受到外部干扰或内部故障时，系统能够保持稳定的能力。

通过Matlab技术，我们可以建立电力系统的稳定性模型，并通过仿真模拟来分析系统的稳定性。

通过对系统中各节点电压和功率的计算，我们可以得到系统的平衡点和稳定边界，为系统的运行和优化提供参考。

五、电力系统阻塞管理电力系统阻塞是指系统中出现的电力供应不足的情况，在严重情况下可能导致系统的瘫痪。

电力系统分析实验实验报告（20 21 -20 22 学年第一学期）学号：学生姓名：专业班级：学院：实验报告要求内容一：要求有程序及运行结果截图。

1.对函数以分支结构编写程序，输入一个x值,输出函数y值。

（利用input函数及if、elseif语句编写）2.利用for循环语句求解1+2+...+100的值。

3.利用while循环语句求解1+3+...+99的值。

内容二：根据实验课上讲的5节点系统潮流计算程序，实现稳态教材第四章例4-2题的4节点系统的潮流计算（要求有系统结构图、已知条件、程序截图（修改部分的程序即可）、潮流计算结果截图）。

〔例4-2〕在下图所示的简单电力系统中，网络各元件参数的标幺值如下：z12=0.10+j0.40，y120=y210=j0.01528，z13=j0.3，k=1.1，z14=0.12+j0.50，y140=y410=j0.01920，z24=0.08+j0.40，y240=y420=j0.01413系统中，节点1，2为PQ 节点，节点3为PV 节点，节点4为平衡节点。

给定值为：P1s+jQ1s=-0.30-j0.18，P2s+jQ2s=-0.55-j0.13，P3s =0.5，U3s=1.10，s U 4•=1.05∠0容许误差ε=10-5试用牛顿—拉夫逊法计算潮流分布。

y z y1 S1 S3内容三：应用Matpower软件并利用各种方法（牛顿拉夫逊法等）实现教材第四章例4-2的4节点系统的潮流计算（要求有潮流计算方法选择的设置语句、程序（修改部分的程序即可）等），对各种计算方法所得结果进行对比分析（计算时间、迭代次数等）。

内容四：应用PowerWorld软件，建立一个电力系统的单线图；并应用该软件进行潮流计算、短路电流计算，要求有分析结果。

单线图：潮流计算结果短路电流计算以下全为金属性短路<3,2>条支路（短路点靠近3节点侧）：单相接地短路：两相短路：三相短路：两相接地短路：<5,3>条支路（短路点靠近5节点侧）：单相接地短路：两相短路：三相短路：两相接地短路：实验心得体会：电力系统的潮流计算和短路计算是电力系统分析中的一种最基本和常用的计算,它们是研究和分析电力系统的基础,对我们了解电力系统有着很重要的作用。

MATLAB在电⼒系统分析中的应⽤M A TLAB在电⼒系统分析中的应⽤α刘　军刘学军(西南交通⼤学电⽓⼯程学院　成都　610031)THE APPL I CAT I ONS OF M AT LAB IN POW ER S Y STE M ANALY SISL iu Jun　L iu Xuejun(Co llege of E lectrical Engineering,Sou thw est J iao tong U viversity)ABSTRACT　Based on the introducti on of M A TLAB language and the basic know ledge of pow er flow calculati on,th is paper emphasized on the p resentati on of the app licati on of M A TLAB language in the pow er flow calculati on of pow er system.By analyzing the p rogramm ing structure of DA PA algo rithm,it concluded the p ri o rity of M A TLAB language w hen p rocessing m atrix calculati on.Key W ords　Pow er flow calculati on,DA PA algo rithm,M A TLAB language摘要　本⽂在简单地介绍了M A TLAB语⾔和潮流计算的基本知识后,着重阐述了M A TLAB语⾔在电⼒系统潮流计算中的应⽤,通过分析DA PA算法的程序结构总结出了M A TLAB语⾔在处理矩阵运算⽅⾯的⽆可⽐拟的优越性。

关键词　潮流计算　DA PA算法　M A TLAB语⾔1　引⾔M A TLAB⾃1980年问世以来,以其学习简单、使⽤⽅便以及其它⾼级语⾔所⽆可⽐拟的强⼤的矩阵处理功能越来越受到世⼈的关注。

MATLAB在系统稳定性分析中的应用摘要：讨论了控制系统分析稳定性的必要性，阐述了系统稳定性的概念，介绍了李亚普诺夫第一法和李亚普诺夫第二法，分析了两种方法的优缺点，给出了现代控制理论中李亚普诺夫主稳定性定理，论述了主稳定性定理在稳定性判定中的应用，最后以可控直流电源供电给直流电机传动系统为例，利用MATLAB提供的Lyapunov函数P=lyap（A，N）对此系统稳定性进行了分析，介绍了利用MATLAB判定稳定性的方法。

关键词：稳定性；李亚普诺夫第二法；MATLAB0 引言稳定是控制系统能够正常工作的前提。

从工程应用的角度来看，一个系统只有稳定了，研究分析系统的动态性能和静态性能才有意义。

系统运动稳定性分为基于输入输出描述的外部稳定性和基于状态空间描述的内部稳定性。

在一定条件下，内部稳定性和外部稳定性才存在等价关系。

现代控制理论是基于状态空间描述的，状态空间描述不仅包含了系统外部特性的描述，而且还揭示了系统的内部特性。

如何兼顾系统内部状态的稳定性和外部特征的稳定性成为一个问题。

李亚普诺夫基于状态平衡点稳定的研究恰好统一了系统内外稳定性的讨论。

李亚普诺夫方法同时适用于线性系统和非线性系统，时变系统和时不变系统，连续时间系统和离散时间系统。

当已知一个系统的传递函数或状态空间描述时，可以对其系统的稳定性进行分析，但是当系统的阶次较高时，稳定性分析和计算的工作量比较大，运用具有强大科学计算能力和可视化编程功能的MATLAB软件，可以为控制系统稳定性分析提供很大的方便。

1 稳定性的基本概念一个多世纪以前，俄国力学家A.M.李亚普诺夫（A.M.Lyapunov）在1892年发表的《运动稳定性的一般问题》论文中，首先提出了运动稳定性的一般理论。

这一理论把由常微分方程组描述的动力学系统的稳定性分析方法区分为本质上不同的两种方法，现在称为李亚普诺夫第一法和李亚普诺夫第二法。

李亚普诺夫第一法也称为间接法，属于小范围稳定性分析，基本思路是通过对线性化系统特征方程根的分布情况判断稳定性。

MATLAB在电力系统中的应用研究电力系统是现代社会的基石，如何优化电力系统的运行效率、提高稳定性、减少损耗一直是电力工程师们研究的焦点。

近年来，MATLAB的出现为电力系统的研究提供了一个全面、专业、高效的平台。

MATLAB是一款功能强大的数学软件，可以快速进行数据分析、建立模型并进行仿真。

在电力系统领域，MATLAB可以帮助工程师对电力系统进行模拟、仿真、分析、优化和控制。

下面分几个方面介绍MATLAB在电力系统中的应用研究。

一、电力系统建模电力系统是一个复杂的系统，包括发电、输电和配电三个部分。

传统的电力系统建模方法需要考虑众多的模型和变量，难以形成一个完整且实用的模型。

而MATLAB提供了一种全面的建模方案，通过各种工具箱和插件，可以更轻松、高效地进行模型建立和仿真。

MATLAB中有许多建模工具箱，如：SimPowerSystems、Power System Toolbox等。

其中，SimPowerSystems可以快速地建立电力系统和部件的三维模型，并进行仿真和测试。

而Power System Toolbox则提供了许多高级模型和算法，以帮助工程师更精确地模拟和分析电力系统。

通过这些工具箱和插件的组合，可以构建出一个完整的电力系统模型，进行各种测试和分析。

二、电力系统仿真在电力系统的研究中，仿真是一种十分重要的方法。

仿真可以模拟多种复杂的模型和场景，帮助工程师更深入地分析电力系统的潜在问题。

MATLAB中提供了一些方便的仿真工具，如：Simulink等。

Simulink是MATLAB中的一个仿真工具，用于快速建立仿真模型来解决多种连续和离散的问题。

电力系统中的仿真可以通过建立详细的电力系统模型来实现，然后根据不同的需求进行仿真。

仿真可以模拟多种场景，如：电力负荷的变化，各种电力系统故障和灾害等等。

通过这些仿真结果，可以准确地找出电力系统的问题，并制定解决方案。

三、电力系统分析电力系统的分析是非常重要的，能够帮助工程师更好的了解电力系统的稳定性和可行性。