摘要：研究了Matlab 中电力系统工具箱用于机电暂态仿真的可行性。针对机电暂态仿真的特点，在算法上采用了滤去直流与谐波分量计算的相量法．应用自适应变步长技术避免了通过试算确定仿真步长的繁琐工作，简化了工作量。陈述了SPS机电暂态仿真的主要步骤，并分别对单机无穷大系统和三机九节点系统进行了小扰动和大扰动下的功角稳定仿真，同时讨论了其仿真环境的设置与加速技巧。结果表明，SPS可用于电力系统机电暂态分析。且提高了仿真速度。
关键词：PSB模型；Matlab软件；电力系统；仿真分析；
前言：
国内常用的电力系统仿真软件是中国电力科学研究院的综合程序PSASP，它涵盖了电力系统分析的常见功能．并允许用户按照自己的需要设计特殊的模型而无须了解PSAsP内部结构和编程设计的条件．但是用户建模时的数据环境必须使用系统表内规定的信息，所以在仿真较复杂的控制手段时灵活性较差。与PSASP相比SPS建模方便灵活。在Simulink环境下SPS可以结合其他功能强大的工具箱构造出令人满意的模型，实现对复杂控制的仿真，SPS还允许用户使用现有的基本功能模块与自己编制的算法生成自定义模块并将其加入到元件库中，从而最大限度地减少模型误差、提高精度。
一、Matlab简介
Matlab是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能。Matlab程序设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的基本数据元素是不需要定义的数组。它可以高效率地解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算，Matlab与C语言和FORTRAN语言相比更容易被掌握，通过Matiab语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序所需的难度并节省了时间，从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上，另外，MATLAB提供了一种特殊工具，工具箱，这些工具箱主要包括信号处理、控制系统、神经系统、模糊逻辑、小波和模拟等。
在Matlab中的电力系统模块库PSB以Simulink为运算环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。根据需要还可以组合出常用的、复杂的其它模块添加到所需的模块库中，为电力系统的研究和仿真带来更多的方便。PSB模块中含有丰富的元件模型，包括同步机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性、有名的和标么值系统的、不同仿真精度的设备模型库；单相、三相的分布和集中参数的传输线；单相、三相断路器及各种电力系统的负荷模型、电力半导体器件库以及控制和测量环节。再借助其他模块库或工具箱以及自己在Simulink下搭建的模块，在提供的仿真平台上可以进行电力系统的仿真计算，尤其可以进行复杂控制系统的仿真，如模糊控制或神经网络模型等。
二、主电路设备选择和分析计算
低压无功补偿装置主要用丁^10 kv线路的配电变压器低压侧，补偿公用变、专用变低压用户设备运行中需要的元功功率。这砦公用变、专用变的容量一般在500 kV-A以下，设计有30 kvar，45 kvar，60 kvar和90 kv8r等4种标准无功补偿装置。对4种标准容量的无功补偿装置，大容量的装置按4—2一1分组组合，可对无功功率实现7级阶梯式调节；小容量的装置可采川2—1分组组合和固定补偿加2—1分组组合的调节方式。给出的是总容量为60 kvar无功补偿装置。
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2 PSB模型与算法特点
定补偿加2一1分组组合的调节方式：其中．固定补偿容量为15 kvar，采用BsMJ0．4一15—3型电容器；单元l的补偿容晕也是15 kvar，电容器型号与圊定补偿电容器牛u同；单元2的补偿容量为30 kvar，用BSMJ0．4—30一3型电容器。补偿装置分组容嚣和接线确定之后，依据各回路中的额定电流，主电路没备不难选择和确定。主电路设备、元件选择的原则是保证补偿装置能可靠工作对本例补偿装置的主开关为Dz20J一200刊125 A的空气断路器；与单元l和单元2配合的交流接触器，分别为CJ20—40和cJ20—63型接触器；装置熔断器、避雷器、导体等器件的正确选择，都是保证装置可靠的前提，本例机电一体开关控制单元无功补偿装置，电存器组采用A，c两相控制的二三角形接线方式，机电一体7F关单元的晶闸管元件总是在电流过零时断开，所以断开电容器上的电压常处于最大值，由于电容器内部装设的放电电阻自放电现象，电容器上的电压会逐渐降低[3]。
三、仿真环境设置
在晶闸管重新投入时，需要考虑电容器上的剩余电压，当系统电压和电容器残压相等时，就是晶闸管开关投人的触发点。否则由丁电容器两端的电压不能突变，在系统电压和电容器残压羞值较大时触发晶闸管会产生很大的冲击。
四、开设Matlab技术课程的意义
计算机辅助设计技术，简称Matlab技术，是计算机科学技术的重要分支．它对T程设计、工业生产、机器制造和科学研究等领域产生了极其深刻的影响。进入20世纪90年代，Matlab技术呈现加速发展的态势．受到社会的普遍重视。许多高校，特别是工科院校对Matlab技术的重要性和必要性的认识不断得到提高．在T科类专业普遍开设{Matlab）课．重视和加强（Matlab}课教学，是目前高校，特别是T科院校的重要举措，也是高校培养2l世纪高素质T程技术人才的迫切要求。下科类专业有着共同的特点。它们的培养目标都是面向工程设计、工业生产、机器制造和科学研究等领域，Matlab技术在这些领域中发挥着极其重要的作用。
五、仿真结果分析
在计算机科学技术飞速发展的今天．Matlab技术已成为工厂、企业、科研单位提高技术创新能力．加快产品开发速度。降低产品生产成本．促进科技成果转化．增强社会竞争力的一项必不可少的关键技术。目前．Matlab技术的发展突飞猛进，Matlab应用T作正在向深度和广度进军．世界发达国家已把掌握Matlab技术手段作为抢占制高点、增强竞争力、加快发展的重要条件．Matlab技术应用水平已成为体现现代化的重要标志之一。
结束语：
综上所述，了解和掌握Matlab技术是对工科学生提出的一项最基本和最迫切的要求，也是工科学生走向社会．参与竞争．促进发展的前提和条件。系统介绍Matlab技术基本知识、基本概念和基本操作的{Matlab）课必须及时反映Matlab技术的最新成果，保持教学内容、教学方法和教学手段的先进性。承担培养人才重任的高等院校，特别是工科院校．对（Matlab）课的教学必须给予足够重视，培养和建立一支经验丰富和相对稳定的（Matlab）课教师队伍，组织教师积极开展{Matlab）课的教学改革，从教学内容、教学方法和教学手段卜精心研究、积极探索和大胆实践．逐步提高（Matlab）课的教学质量。促进学生计算机应用能力的提高．增强学生的社会竞争力。
参考文献：
[1]陆超，唐义良，谢小荣，等．仿真软件MATLAB PSB与PSASP模型及仿真分析[J]．电力系统自动化，2000，24（9）：23—27．
[2]马新华、陈国强．浅析煤矿机电管理存在的问题及改进对策[J]．煤炭工业．2007（7）．
[3]郭庆鼎；唐光谱；唐元钢基于自适应控制的双电动机同步传动控制技术的研究[J]．机械工程学报2002（02）.
论文作者:吴鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/20
标签：技术论文; 电力系统论文; 装置论文; 电容器论文; 机电论文; 模型论文; 组合论文; 《电力设备》2017年第17期论文;