基于matlab故障點(diǎn)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(jì)</b></p><p>　　《基于matlab故障點(diǎn)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(shí)</p><p>　　第二章：Matlab介紹</p><p><b>　　第三章：故障點(diǎn)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(shí)驗(yàn)</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(jì)</p><p>　　第一章：電力系統(tǒng)認(rèn)識(shí) </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(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化，開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。20世紀(jì)以來(lái)，電力系統(tǒng)的大發(fā)展使動(dòng)力資源得到更充分的開(kāi)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(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來(lái)越廣地滲透到人類日常生活的各個(gè)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。</p><p>　　發(fā)展簡(jiǎn)況最早的電力系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的

5、住戶式供電系統(tǒng)，由小容量發(fā)電機(jī)單獨(dú)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(wàn)戶，從而出現(xiàn)了中心電站式供電系統(tǒng)，如1882年T.A.愛(ài)迪生在紐約主持建造了珍珠街電站。它裝有6臺(tái)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(kāi)始時(shí)，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(dòng)機(jī)及交流功率表也先后研制成功，推動(dòng)了電力系統(tǒng)的發(fā)展。1895年在美國(guó)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(dòng)力等負(fù)荷。尼亞加拉電力系統(tǒng)的成功，結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)10年的關(guān)于直流輸電（以愛(ài)迪生為代表）與交流輸電（以G.威斯汀豪斯為代表）方案之爭(zhēng)。交流電力系統(tǒng)可以提高輸電電壓，增加裝機(jī)容量，延長(zhǎng)輸電距

7、離，節(jié)省導(dǎo)線材料，具有無(wú)可爭(zhēng)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(diǎn)。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)后，人們普遍認(rèn)識(shí)到擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)?？梢栽谀茉撮_(kāi)發(fā)、工業(yè)布局、負(fù)荷調(diào)整、安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面帶來(lái)顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。于是，以電力負(fù)荷的增長(zhǎng)、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(guó)家的動(dòng)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(wàn)千瓦,水力發(fā)電的單機(jī)容量達(dá)73萬(wàn)千瓦，核電站的最大單堆電功率達(dá) 130萬(wàn)千瓦。輸電電壓等級(jí)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(kāi)始出現(xiàn)110千伏輸電電壓，到80年代許多國(guó)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(yàn)或試運(yùn)行階段。50年代以來(lái)，電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使直流輸電技術(shù)獲得新生，實(shí)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(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，許多國(guó)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(guó)或跨國(guó)間互聯(lián),例如英、法、德、意電力系統(tǒng)互聯(lián),加拿大與美國(guó)電力系統(tǒng)互聯(lián)，蘇聯(lián)與東歐國(guó)家電力系統(tǒng)互聯(lián)等。蘇聯(lián)還在全國(guó)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(wàn)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(huì)的能源動(dòng)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(guó)的電力系統(tǒng)從50年代以來(lái)迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量為14600萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量為6750億千瓦時(shí),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(guò)1500萬(wàn)千瓦以上的有東北、華北、華東、華中等 4個(gè)大區(qū)的電力系統(tǒng)。各大區(qū)電力系統(tǒng)之間

11、已開(kāi)始互聯(lián)，逐步形成全國(guó)范圍的聯(lián)合電力系統(tǒng)。全國(guó)各級(jí)調(diào)度中，已經(jīng)有約60個(gè)程度不同地建立了電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，其中投入運(yùn)行的在線計(jì)算機(jī)約70臺(tái)，省級(jí)調(diào)度管轄的遠(yuǎn)動(dòng)裝置約1200臺(tái)。此外，1989年中國(guó)臺(tái)灣省電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量達(dá)1659萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量769億千瓦時(shí)，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(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)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(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)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(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)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(diǎn)還互相聯(lián)接以實(shí)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(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置以及監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)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(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費(fèi)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(diǎn)與負(fù)荷中心的相對(duì)位置，電力系統(tǒng)常采用不同電壓等級(jí)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(guò)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(diǎn)與負(fù)荷中心多處于不同地區(qū)。由于電能目前還無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，輸電過(guò)程本質(zhì)上又是以光速進(jìn)行，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開(kāi)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(yùn)行的根本特點(diǎn)。</p><p>　　1.4電力系統(tǒng)的運(yùn)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(jià)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(gè)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(jì)和工程實(shí)施雖為實(shí)現(xiàn)上述要求提供了必要的物質(zhì)條件，但最終的實(shí)現(xiàn)則決定于電力系統(tǒng)的運(yùn)行。實(shí)踐表明，具有良好物質(zhì)條件的電力系統(tǒng)也會(huì)因運(yùn)行失誤造成嚴(yán)重的后果。例如,1977年7月13日,美國(guó)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(dòng)作，調(diào)度中心掌握實(shí)時(shí)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(shí)，影響到900萬(wàn)居民供電。 據(jù)美國(guó)能源部最保守的估計(jì)，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(yùn)行質(zhì)量，完善調(diào)度自動(dòng)化水平。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行常用運(yùn)行狀態(tài)來(lái)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(yùn)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(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，需通過(guò)控制手段來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)或出現(xiàn)故障而引起擾動(dòng)時(shí)，仍不致脫離正常運(yùn)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(shí)變化的，因此，安全狀態(tài)實(shí)際上是一種動(dòng)態(tài)平衡，必須通過(guò)正常的調(diào)整控制（包括頻率和電壓──即有功和無(wú)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(gè)別元件或局部網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)已臨近安全范圍的閾值。一旦發(fā)生擾動(dòng)，就會(huì)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(shí)，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(dòng)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(diǎn)的電壓仍偏移，超過(guò)了允許范圍；或某些元件的負(fù)荷超過(guò)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(wú)效，就應(yīng)按照對(duì)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(gè)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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)正常調(diào)整與經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(dòng)化裝置，建立自動(dòng)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(shí)驗(yàn)室）是MATrix

23、 LABoratory的縮寫，是一款由美國(guó)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(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來(lái)創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語(yǔ)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(yùn)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(jì)與分析、圖像處理、信號(hào)處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個(gè)配套軟件包Simulink，提供了一個(gè)可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動(dòng)態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開(kāi)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(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用

25、戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)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(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支

26、持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛(ài)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(kāi)發(fā)環(huán)境、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)、MATLAB語(yǔ)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(kāi)發(fā)環(huán)境</b></p><p>　　MATLAB開(kāi)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(gè)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(kù)</b></p><p>　　MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)包括了大量的計(jì)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(kù)包括了大量的計(jì)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(yǔ)言</b></p><p>　　MATLAB語(yǔ)言是一種高級(jí)的基于矩陣/數(shù)組的語(yǔ)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(duì)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(dòng)畫(huà)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(gè)使MATLAB語(yǔ)言能與C、Fortran等其它高級(jí)編程語(yǔ)言進(jìn)行交互的函數(shù)庫(kù)。該函數(shù)庫(kù)的函數(shù)通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）實(shí)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(diǎn)</b></p><p>　　1) 高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái)；2) 具有完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)計(jì)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(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握；4) 功能豐富的