浅析Matlab在电力仿真的研究应用

本文充分利用电力系统仿真模块系统，方便地实现各种要求的非线性电源运用到电力网自动化控制中，拓宽了PSB活用范围。运用实例仿真，该方法能够分析正确，使用便捷，在实际仿真过程中经检验切实可行。

一、Matlab 在电力系统仿真领域中的应用。

基于负荷元件构成及特性和配电网络的Matlab建模技术，基于实际测量数据和特殊负荷模型参数辨识软件，对国家电网公司所属五大区域电网的1700个负荷点特性进行了普查和详细调查，建立了我国负荷特性和Matlab模型参数库，为电网的仿真计算提供了技术依据。

1.1实际工程中的电源不可能是理想的交流或直流电，电源经常会出现波动或突变，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。

1.2在实际工程中，电力系统经常用到非交流性电源或直流电源，类如雷电冲击电流实验等。一些实验需要特殊的电源来测试，因些这些实验品具有许多特殊性能，如绝缘材料耐压性所需要用到缓慢递增电源。因此，电力系统需要考虑使用其它方法，来实际真正意义上能够满足要求的非线性电源。

二、可按电压、电流源的应用到电力系统中

在PSB系统模型库中，提供了一个可控电源，该电源除了有和普通电源一样的输入、输出信号端口外，还有一个普通电源不具备的端口，即“S-端口”。该端口作为一个控制信号输入端口，可控电源输出的电压、电流波形，就是基于该控制信号作用的。

2.1可控电源在仿真模型中的连接

可控电源有三个端口，其中的“+”“—”端口和普通电源端口是一致的，可以和普通电源一样直接连接在仿真模型电路中。其中的“+”端口相当于电源的正极，而“—”端口相当于电源的负极。但这样的连接是没有电信号的，需要在可控电源的特殊端口处，即“S”端口输入一个可控制信号，根据仿真结果来看，输出电压波形和该控制信号波形是一致的，也就是说，可控制电源信号变换成仿真模型中的电信号。

2.2可控电源与普通电源的比较

选取可控电压源和单相电压源，从时域和频域两方面进行比较，从而确定可控电源与一般电源的相同特性。

在时域内，可控电源与普通电源电路的电流、电压波形，不论在频率上，还是相位上、幅值上，都是完全一样的，因此可以作为很好的替换性电源。

2.3可控电源的不足之处

根据可控电源和不同电源比较来看，可控电源与普通电源基本是一致的，同时对外的表现功能也基本是一致的。但如果对仿真（采样方式和采样频率）系统进行适应性修改，仿真电流波就会发生一定的变化。对仿真模型采样方式、采样频率再进行适当的纠正，修改后可控电源模型仿真结果进行放大，就可以发现电源波在早期时有一定规模的小频震荡。

三、建立起仿真模型，通过做雷击试验来建立冲击仿真模型库

这是由于信号源与可控电源连接后，作为电源时，频谱与普通电源是有一定区别的，而高频含量主要集中在仿真前四分之一周期内。因此，在特定条件，该高频时段会很明显的表现出来，这就给仿真的准确性和真实性所带来了影响。

3.1为了保证仿真的准确性和真实性，可以用下面两种方面避免和修正高频振动。

第一种方法，根据仿真模型的具体要求，合理选择采样方式和采样频率，这样可以避免高频信号对仿真结果的影响。

第二种方法，由于高频主要集中在开始的四分之一周期内，可以适当延迟一段时间，这样就避免了高频出现的时间，从而避免了高频对仿真结果的影响。

根据上述分析，可以认为可控电源，可以通过适当的调整采样方式和频率，或是避开起始点，从而来替代普通电源。因此，对于不能通过普通电源实现的非线性电源，也可以使用可控电源很好地实现。

为了更清楚的体现可控电源的非线性应用，我们相应地建立起仿真模型，通过做雷击试验来建立冲击仿真模型。

3.2仿真模型的建立

按照仿真原理，将所需要的电器元件进行连接。

电网系统专业首先开始的工作是厂用电源的受电工作，根据受电系统的试验范围、工期安排和安装，来合理安排电网方式，以检验仿真冲击，首先安排电网的保护装置、DCS系统的实验，其次是安排启备变本体试验，最后安排电流、电压回路试验和整体传动试验。在工作中，我们应重点注意保护传动试验和电流、电压回路试验。在条件允许情况下，还可进行一次回路通流试验，通过试验来检查Matlab在仿真中的应用。

四、结束语

综上所述：“十二五”期间，我国将形成“三华”特高压同步电网，大区互联电流联络线上的随机功率波动、电网功率缺频导致的联络线波动、以及扰动冲击故障导致的联系线功率等问题将成为制约联络线输电能力的重要因素且威胁着大区互联电网的安全稳定。通过以上实验证明，将可控电源和一般电源做细致比较，从时域和频域两个方面给出了比较结果，对于可控电源的可靠性和可替代一般电源的特点，给出了准确的结论。同时用雷电冲击仿真实验作为实例，对于可控电源的非线性应用做了详细地介绍，而根据仿真结果来看，效果是令人满意的。该实例充分证明，可控电源在电力系统和电力电子仿真、模型模拟中可以用作非线性电源。

参考文献

[1]吴天明、彭彬等撰写的Matlab 在电力系统设计与分析中的应用[M]，北京，国防出版社，2004.

[2]王忠礼，段慧达，高玉峰等Matlab 应用技术——在电气工程与电力系统自动化专业中的应用[M]北京，清华大学出版社，2007.

[3]高朝辉，林辉，MATLAB电力系统模块中频谱分析的实现[J]理论与实践，2006.

（作者单位：国网山西省电力公司平陆县供电公司）