基于matlab故障點的暫態(tài)穩(wěn)定的影響的仿真分析-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計</b></p><p>　　《基于matlab故障點的暫態(tài)穩(wěn)定的影響的仿真分析》</p><p><b>　　學(xué)生：包斌斌</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　摘要：<

2、/b></p><p><b>　　目錄：</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　第一章：電力系統(tǒng)認(rèn)識</p><p>　　第二章：Matlab介紹</p><p><b>　　第三章：故障點介紹</b></p

3、><p>　　第四章：暫態(tài)穩(wěn)定介紹？</p><p><b>　　第五章：仿真實驗</b></p><p>　　第六章：整理數(shù)據(jù)并分析</p><p>　　第七章：總結(jié)畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　第一章：電力系統(tǒng)認(rèn)識 </p><p>　　1.1電力系統(tǒng)的出現(xiàn)</p&

4、gt;<p>　　使電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。20世紀(jì)以來，電力系統(tǒng)的大發(fā)展使動力資源得到更充分的開發(fā)，工業(yè)布局也更為合理，使電能的應(yīng)用不僅深刻地影響著社會物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣地滲透到人類日常生活的各個層面。電力系統(tǒng)的發(fā)展程度和技術(shù)水準(zhǔn)已成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。</p><p>　　發(fā)展簡況最早的電力系統(tǒng)是簡單的

5、住戶式供電系統(tǒng)，由小容量發(fā)電機(jī)單獨向燈塔、輪船、車間等照明供電。白熾燈的發(fā)明，使電能的應(yīng)用進(jìn)入千家萬戶，從而出現(xiàn)了中心電站式供電系統(tǒng)，如1882年T.A.愛迪生在紐約主持建造了珍珠街電站。它裝有6臺直流發(fā)電機(jī),總?cè)萘繛?00馬力（約670千瓦）,用110伏電壓供給電燈照明（開始時，近1300盞燈）。19世紀(jì)90年代初，三相交流輸電研究成功，隨之，三相感應(yīng)電動機(jī)及交流功率表也先后研制成功，推動了電力系統(tǒng)的發(fā)展。1895年在美國尼亞加拉建成

6、了復(fù)合電力系統(tǒng)，這是早期交流電力系統(tǒng)的代表。它裝有單機(jī)容量為5000馬力的交流水力發(fā)電機(jī)，用二相制交流2.2千伏向地區(qū)負(fù)荷供電,又用三相制交流11千伏輸電線路與巴伐洛電站相連，還使用了變壓器和交直流變換器將交流電變?yōu)?00～230伏直流電，供應(yīng)照明、化工、動力等負(fù)荷。尼亞加拉電力系統(tǒng)的成功，結(jié)束了長達(dá)10年的關(guān)于直流輸電（以愛迪生為代表）與交流輸電（以G.威斯汀豪斯為代表）方案之爭。交流電力系統(tǒng)可以提高輸電電壓，增加裝機(jī)容量，延長輸電距

7、離，節(jié)省導(dǎo)線材料，具有無可爭辯的優(yōu)越性。交流輸電地位的確定，成為電力系統(tǒng)大發(fā)展的新起點。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)后，人們普遍認(rèn)識到擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)?？梢栽谀茉撮_發(fā)、工業(yè)布局、負(fù)荷調(diào)整、安全與經(jīng)濟(jì)運行等方面帶來顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。于是，以電力負(fù)荷的增長、發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大和輸電電壓的提高為基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速發(fā)展。發(fā)達(dá)國家的動力、冶煉、化工、輕工、生活用電等電力總負(fù)荷平均每10年增加一倍。70年代，火

8、力發(fā)電的單機(jī)容量已達(dá)到130萬千瓦,水力發(fā)電的單機(jī)容量達(dá)73萬千瓦，核電站的最大單堆電功率達(dá) 130萬千瓦。輸電電壓等級的提高是擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)模的主要技術(shù)手段和必然途徑。從20世紀(jì)初開始出現(xiàn)110千伏輸電電壓，到80年代許多國家普遍建立了500～765千伏超高壓輸電的電力系統(tǒng)。1150千伏和 1500千伏特高壓輸電也已進(jìn)入試驗或試運行階段。50年代以來，電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使直流輸電技術(shù)獲得新生，實現(xiàn)了高壓和超高壓直流輸電，配合交流輸電

9、組成交直流混合系統(tǒng)，改進(jìn)了電力傳輸和系統(tǒng)互聯(lián)的功能。</p><p>　　經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，許多國家都建成了總裝機(jī)容量數(shù)億千瓦的區(qū)域性大電力系統(tǒng)，并且在本國或跨國間互聯(lián),例如英、法、德、意電力系統(tǒng)互聯(lián),加拿大與美國電力系統(tǒng)互聯(lián)，蘇聯(lián)與東歐國家電力系統(tǒng)互聯(lián)等。蘇聯(lián)還在全國范圍建立起統(tǒng)一電力系統(tǒng)，東西延伸7000公里，南北延伸3000公里，覆蓋了大約1000萬平方公里的領(lǐng)土。從19世紀(jì)80年代的住戶電站到20世紀(jì)

10、80年代的聯(lián)合電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的能源動脈和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并且仍在繼續(xù)發(fā)展和提高。</p><p>　　中國的電力系統(tǒng)從50年代以來迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量為14600萬千瓦,年發(fā)電量為6750億千瓦時,均居世界第4位；220千伏輸電線路達(dá)46056公里,330千伏輸電線路3817公里。裝機(jī)容量超過1500萬千瓦以上的有東北、華北、華東、華中等 4個大區(qū)的電力系統(tǒng)。各大區(qū)電力系統(tǒng)之間

11、已開始互聯(lián)，逐步形成全國范圍的聯(lián)合電力系統(tǒng)。全國各級調(diào)度中，已經(jīng)有約60個程度不同地建立了電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，其中投入運行的在線計算機(jī)約70臺，省級調(diào)度管轄的遠(yuǎn)動裝置約1200臺。此外，1989年中國臺灣省電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量達(dá)1659萬千瓦，年發(fā)電量769億千瓦時，345千伏輸電線路1192公里。</p><p><b>　　1.2電力系統(tǒng)概念</b></p><p>

12、　　由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。</p><p><b>　　1.3電力系統(tǒng)組成</b></

13、p><p>　　電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源（水電站、火電廠、核電站等發(fā)電廠），變電所（升壓變電所、負(fù)荷中心變電所等），輸電、配電線路和負(fù)荷中心。各電源點還互相聯(lián)接以實現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通常稱電力網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動控制裝置以及監(jiān)控自動化、調(diào)度自動化系統(tǒng)組成。電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在先進(jìn)的技術(shù)裝備和高

14、經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費的合理協(xié)調(diào)。其典型結(jié)構(gòu)如圖2。電力系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量與用電負(fù)荷的大小，以及電源點與負(fù)荷中心的相對位置，電力系統(tǒng)常采用不同電壓等級輸電（如高壓輸電或超高壓輸電），以求得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)電流的特征，電力系統(tǒng)的輸電方式還分為交流輸電和直流輸電。交流輸電應(yīng)用最廣。直流輸電是將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過整流后采用直流電傳輸。</p>&l

15、t;p>　　由于自然資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件限制，電源點與負(fù)荷中心多處于不同地區(qū)。由于電能目前還無法大量儲存，輸電過程本質(zhì)上又是以光速進(jìn)行，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行的根本特點。</p><p>　　1.4電力系統(tǒng)的運行</p><p>　　系統(tǒng)的所有組成環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀

16、態(tài)。電力系統(tǒng)的基本要求是保證安全可靠地向用戶供應(yīng)質(zhì)量合格、價格便宜的電能。所謂質(zhì)量合格，就是指電壓、頻率、正弦波形這 3個主要參量都必須處于規(guī)定的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和工程實施雖為實現(xiàn)上述要求提供了必要的物質(zhì)條件，但最終的實現(xiàn)則決定于電力系統(tǒng)的運行。實踐表明，具有良好物質(zhì)條件的電力系統(tǒng)也會因運行失誤造成嚴(yán)重的后果。例如,1977年7月13日,美國紐約市的電力系統(tǒng)遭受雷擊，由于保護(hù)裝置未能正確動作，調(diào)度中心掌握實時信息不足等原因，

17、致使事故擴(kuò)大，造成系統(tǒng)瓦解，全市停電。事故發(fā)生及處理前后延續(xù)25小時，影響到900萬居民供電。 據(jù)美國能源部最保守的估計，這一事故造成的直接和間接損失達(dá)3.5億美元。60～70年代,世界范圍內(nèi)多次發(fā)生大規(guī)模停電事故，促使人們更加關(guān)注提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，完善調(diào)度自動化水平。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運行常用運行狀態(tài)來描述，主要分為正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)，異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)

18、和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移(圖3)。電力系統(tǒng)</p><p>　　各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，需通過控制手段來實現(xiàn)，如預(yù)防性控制，校正控制和穩(wěn)定控制，緊急控制，恢復(fù)控制等。這些統(tǒng)稱為安全控制。</p><p>　　電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行，即努力調(diào)整負(fù)荷曲線，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動力資源，降低煤耗、廠用電和網(wǎng)絡(luò)損耗，

19、以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　安全狀態(tài)指電力系統(tǒng)的頻率、各點的電壓、各元件的負(fù)荷均處于規(guī)定的允許值范圍，并且，當(dāng)系統(tǒng)由于負(fù)荷變動或出現(xiàn)故障而引起擾動時，仍不致脫離正常運行狀態(tài)。由于電能的發(fā)、輸、用在任何瞬間都必須保證平衡，而用電負(fù)荷又是隨時變化的，因此，安全狀態(tài)實際上是一種動態(tài)平衡，必須通過正常的調(diào)整控制（包括頻率和電壓──即有功和無功調(diào)整）才能得以保持。</p><p>　　

20、警戒狀態(tài) 指系統(tǒng)整體仍處于安全規(guī)定的范圍，但個別元件或局部網(wǎng)絡(luò)的運行參數(shù)已臨近安全范圍的閾值。一旦發(fā)生擾動，就會使系統(tǒng)脫離正常狀態(tài)而進(jìn)入緊急狀態(tài)。處于警戒狀態(tài)時，應(yīng)采取預(yù)防控制措施使之返回安全狀態(tài)。</p><p>　　緊急狀態(tài) 指正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)受到擾動后，一些快速的保護(hù)和控制已經(jīng)起作用，但系統(tǒng)中某些樞紐點的電壓仍偏移，超過了允許范圍；或某些元件的負(fù)荷超過了安全限制，使系統(tǒng)處于危機(jī)狀況。緊急狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，

21、應(yīng)盡快采用各種校正控制和穩(wěn)定控制措施，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果無效，就應(yīng)按照對用戶影響最小的原則，采取緊急控制措施，使系統(tǒng)進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。這類措施包括使系統(tǒng)解列（即整個系統(tǒng)分解為若干局部系統(tǒng)，其中某些局部系統(tǒng)不能正常供電）和切除部分負(fù)荷（此時系統(tǒng)尚未解列，但不能滿足全部負(fù)荷要求，只得去掉部分負(fù)荷）。在這種情況下再采取恢復(fù)控制措施，使系統(tǒng)返回正常運行狀態(tài)。</p><p>　　系統(tǒng)調(diào)度 電力系統(tǒng)需要依靠統(tǒng)一的調(diào)度指

22、揮系統(tǒng)以實現(xiàn)正常調(diào)整與經(jīng)濟(jì)運行，以及進(jìn)行安全控制、預(yù)防和處理事故等。根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)模，調(diào)度指揮系統(tǒng)多是分層次建立，既分工負(fù)責(zé)，又統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)，并采用各種自動化裝置，建立自動化調(diào)度系統(tǒng)</p><p>　　第二章：matlab介紹</p><p><b>　　1.1基本介紹</b></p><p>　　MATLAB（矩陣實驗室）是MATrix

23、 LABoratory的縮寫，是一款由美國The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。MATLAB是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。除了矩陣運算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語言（包括C，C++和FORTRAN）編寫的程序。</p><p>　　盡管MATLAB主要用于數(shù)值運算，但利用為數(shù)眾多的附加工具箱（T

24、oolbox）它也適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，例如控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個配套軟件包Simulink，提供了一個可視化開發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等方面。</p><p>　　MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用

25、戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支

26、持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。</p><p><b>　　1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　MATLAB系統(tǒng)由MATLAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫、MATLAB語言、MATLAB圖形處理系統(tǒng)和MATLAB應(yīng)

27、用程序接口（API）五大部分構(gòu)成。</p><p><b>　　開發(fā)環(huán)境</b></p><p>　　MATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用的MATLAB函數(shù)和文件工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。它是一個集成的 用戶工作空間，允許用戶輸入輸出數(shù)據(jù)，并提供了M文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調(diào)試器、MATLAB工作空間和在線幫助

28、文檔。</p><p><b>　　數(shù)學(xué)函數(shù)庫</b></p><p>　　MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫包括了大量的計算算法。從基本算法如加法、正弦，到復(fù)雜算法如矩陣求逆、快速傅里葉變換等。</p><p>　　MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫包括了大量的計算算法。從基本算法如加法、正弦，到復(fù)雜算法如矩陣求逆、快速傅里葉變換等。</p><

29、p><b>　　語言</b></p><p>　　MATLAB語言是一種高級的基于矩陣/數(shù)組的語言，它有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出和面向?qū)ο缶幊痰忍厣?lt;/p><p><b>　　圖形處理系統(tǒng)</b></p><p>　　圖形處理系統(tǒng)使得MATLAB能方便的圖形化顯示向量和矩陣，而且能對圖形添加標(biāo)注和打

30、印。它包括強(qiáng)大的二維三維圖形函數(shù)、圖像處理和動畫顯示等函數(shù)。</p><p><b>　　應(yīng)用程序接口</b></p><p>　　MATLAB應(yīng)用程序接口（API）是一個使MATLAB語言能與C、Fortran等其它高級編程語言進(jìn)行交互的函數(shù)庫。該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫（DLL）實現(xiàn)與MATLAB文件的數(shù)據(jù)交換，其主要功能包括在MATLAB中調(diào)用C和Fort

31、ran程序，以及在MATLAB與其它應(yīng)用程序間建立客戶、服務(wù)器關(guān)系。</p><p><b>　　1.3軟件特點</b></p><p>　　1) 高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運算分析中解脫出來；2) 具有完備的圖形處理功能,實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化;3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握；4) 功能豐富的