關(guān)于應(yīng)用在matlab電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的研究

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電力行業(yè)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍，市場電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，各種技術(shù)問題也隨之而來。就比如，常見的長距離弱聯(lián)絡(luò)線并列運(yùn)行造成輸電瓶頸，會(huì)促使電力系統(tǒng)穩(wěn)定裕度降低，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性會(huì)變得更加復(fù)雜。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中眾多電力事故的發(fā)生都是由于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性發(fā)生變化導(dǎo)致的，針對于此，電力企業(yè)必須合理采取有效的防范解決措施。本文將進(jìn)一步對基于matlab的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性展開分析與探討。

關(guān)鍵詞：matlab；電力系統(tǒng)；暫態(tài)穩(wěn)定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.152

0 引言

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，電力企業(yè)發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。隨著民眾對于高質(zhì)量電力需求的不斷增大，企業(yè)為了滿足市場用戶的電力需求，開始不斷擴(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模，從而促使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)營方式變得越來越復(fù)雜。在目前電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，由于系統(tǒng)負(fù)荷突然變化、出現(xiàn)短路故障以及切入或者投入主要原件等，都會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生暫態(tài)性失穩(wěn)問題，影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。基于matlab下，電力企業(yè)要深入分析研究影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的各項(xiàng)因素，高效判斷出故障發(fā)生特征信息，明確故障發(fā)生點(diǎn)，從而有效提高故障排查解決質(zhì)量和效率。

1 Matlab簡述

Matlab是由美國著名公司Mathworks設(shè)計(jì)開發(fā)的一款大型軟件，其通過以先進(jìn)的矩陣運(yùn)算方法為基礎(chǔ)，有效將程序設(shè)計(jì)、計(jì)算以及可視化結(jié)合在同一個(gè)交互環(huán)境下?；谠摴ぷ鳝h(huán)境下，用戶可以利用該軟件實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用程序開發(fā)、工程計(jì)算以及建?；蛘叻抡娴取ｋ娏ζ髽I(yè)在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究工作中，可以通過利用maltab先進(jìn)的編程技術(shù)和計(jì)算功能，有效提高對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真計(jì)算的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)在不同環(huán)境不同運(yùn)行情況下的科學(xué)仿真分析[1]，準(zhǔn)確完整獲取到相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，并對其展開分析，科學(xué)描述出電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。

2 基于Matlab的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究

電力企業(yè)基于matlab仿真軟件輔助下，可以科學(xué)構(gòu)建出典型電力系統(tǒng)模型，結(jié)合電力系統(tǒng)以往實(shí)際故障發(fā)生情況，合理設(shè)置短路故障及其短路持續(xù)時(shí)間，準(zhǔn)確完整模擬出系統(tǒng)短路故障發(fā)生后將故障切除的情況，然后進(jìn)行觀察故障在不同時(shí)間范圍內(nèi)切除后，電力系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)等現(xiàn)象。

2.1 單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真

現(xiàn)代電力企業(yè)在對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究工作過程中，通常會(huì)采用單機(jī)無窮大系統(tǒng)作為核心仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在利用matlab軟件構(gòu)建單機(jī)無窮大系統(tǒng)時(shí)，工作人員可以科學(xué)做出以下幾點(diǎn)假設(shè)：（1）系統(tǒng)頻率恒定，電壓恒定；（2）功率無窮大。相關(guān)工作人員可以通過使用matlab工具箱中攜帶的模擬元件有效構(gòu)建出單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真模型。

根據(jù)單機(jī)無窮大系統(tǒng)法陣模型，工作人員假設(shè)電力系統(tǒng)線路L2出口處出現(xiàn)單相接地短路故障，并在1.05s時(shí)有效切除短路故障。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相短路故障時(shí)，可以明顯觀察到電力系統(tǒng)的機(jī)端電壓數(shù)值在短時(shí)間內(nèi)會(huì)減小，極端電流數(shù)值則會(huì)增大[2]，這樣無疑會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性發(fā)生變化，促使系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行使用。然而，只要技術(shù)人員快速切除短路故障，那么電力系統(tǒng)會(huì)重新恢復(fù)到正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)工作人員假設(shè)電力系統(tǒng)L2出口處出現(xiàn)三相接地短路，工作人員可以通過設(shè)置1.1s快速切除故障，然后觀察分析仿真圖。結(jié)合仿真效果圖可知，如果能夠及時(shí)對電力系統(tǒng)短路故障進(jìn)行切除操作，那么系統(tǒng)會(huì)重新恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。但是如果不能對短路故障進(jìn)行快速切除操作，則會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電壓和電流數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出安全閥值，電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生癱瘓，造成電力企業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可知，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，快速切除故障操作是影響電力系統(tǒng)站臺(tái)穩(wěn)定性的重要因素內(nèi)容。

2.2 雙機(jī)對稱系統(tǒng)仿真

電力企業(yè)要利用matlab仿真軟件有效建立起雙機(jī)對稱系統(tǒng)，這樣才能夠方便清晰觀察到系統(tǒng)發(fā)生三相接地短路故障情況及其切除故障現(xiàn)象[3]。

雙機(jī)系統(tǒng)與單機(jī)無窮大系統(tǒng)相比較，前者的穩(wěn)定性會(huì)相對更低一些。當(dāng)電力系統(tǒng)短路故障出現(xiàn)時(shí)，雙機(jī)系統(tǒng)的機(jī)端電壓和電流均會(huì)超出單機(jī)系統(tǒng)的數(shù)值，但是快速切除短路故障這一處理措施同樣適用于兩種系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

綜上所述，電力企業(yè)要想保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定持續(xù)的運(yùn)行，就必須不斷加強(qiáng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行故障的排查消除工作，充分保障電力系統(tǒng)能夠在暫態(tài)穩(wěn)定下運(yùn)行。電力企業(yè)要結(jié)合自身發(fā)展情況和條件，積極引進(jìn)應(yīng)用市場上先進(jìn)的Matlab仿真軟件，科學(xué)構(gòu)建出典型的電力系統(tǒng)模型，同時(shí)合理設(shè)置電力系統(tǒng)短路故障以及短路故障發(fā)生持續(xù)時(shí)間，這樣才能夠完整模擬模擬出故障實(shí)際發(fā)生后將故障切除的具體情況，工作人員可以清晰觀察到在不同時(shí)間內(nèi)切除短路故障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行現(xiàn)象。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，如果系統(tǒng)能夠在短時(shí)間切除線路故障，那么系統(tǒng)會(huì)重新恢復(fù)到可以接受的穩(wěn)態(tài) ，如果不能及時(shí)切除故障，則會(huì)引起系統(tǒng)崩潰問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]都偉杰，張俊芳，劉鵬，王玲/基于MATLAB的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2015（03）：35-36.

[2]郭昊坤，李建.基于MATLAB的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真與分析[J].科技廣場，2017（01）：74-76.

[3]劉興杰，田建設(shè)，丁波，等.應(yīng)用Matlab進(jìn)行電力系統(tǒng)分析和動(dòng)態(tài)仿真[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014（3）：43-45.

作者簡介：楊帆（1995-），男，山東濰坊人，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。