Matlab在660MW及以上火力發(fā)電廠故障分析中的仿真

摘 要：Matlab作為一款功能強(qiáng)大的模擬仿真軟件越來(lái)越受到各領(lǐng)域的青睞，文章簡(jiǎn)要分析了基于Matlab模擬仿真條件下對(duì)660MW及以上活力電廠故障分析，利用Matlab中的simulink對(duì)于火電廠的故障進(jìn)行模擬及分析，在實(shí)際工程中具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：Matlab；火力發(fā)電廠；仿真

引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越迅速，電力系統(tǒng)的生產(chǎn)以及在研究過(guò)程中的仿真軟件應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)于電力系統(tǒng)的故障仿真分析做了大量的研究工作，火力發(fā)電廠的電力系統(tǒng)故障分析直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)是否能夠正常有序的運(yùn)行，應(yīng)用仿真模擬軟件在很大程度上實(shí)現(xiàn)了火力發(fā)電廠某些從技術(shù)難度上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的故障分析。Matlab除了自身?yè)碛泻軓?qiáng)大的功能外，對(duì)于邊緣性學(xué)科的適應(yīng)性也很強(qiáng)，它提供了大量的工具箱資源以及電力系統(tǒng)仿真模塊，在工具simulink的運(yùn)行環(huán)境中Matlab可以充分實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障分析基于仿真平臺(tái)的最大化利用，其中simulink是Matlab中的一個(gè)很重要的工具，它的工作原理是提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建立模型工具，無(wú)需提供大量的程序，只需要利用簡(jiǎn)單的畫(huà)圖工具描繪出直觀的圖形，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

1 Matlab中電力模塊簡(jiǎn)介

Matlab是美國(guó)Mathworks公司出品的一款商用模擬軟件，Matlab從字面意思上可以理解為矩陣工廠，它是利用數(shù)值分析、非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)等多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模和仿真等多種功能的一款軟件，Matlab具有很強(qiáng)大的功能，它不僅具有高效的數(shù)值計(jì)算能力同時(shí)還具備較好的圖形處理能力，加大了計(jì)算結(jié)果的可視化程度。在火電發(fā)電廠故障分析的仿真模擬過(guò)程需要用到的是Matlab中的simulink工具，該工具是對(duì)于動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行建模并為使用者提供了各種模塊供選擇，Matlab中的電力模塊power system blockset是一種專門(mén)對(duì)于電力故障分析所涉及的一款仿真工具，電力系統(tǒng)模塊庫(kù)包括了電力電子、電路、電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常見(jiàn)的幾種模塊以及仿真元件，PSB在simulink運(yùn)行的情況下使用可以大大提高工作效率。

2 火力發(fā)電廠故障仿真

2.1 電力系統(tǒng)故障分析

電力系統(tǒng)的故障類型中較為嚴(yán)重的是短路，當(dāng)電力系統(tǒng)中相與相之間發(fā)生不正常的電流活動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生短路，在三相系統(tǒng)中一般存在三相短路、兩相短路、兩相對(duì)地短路以及單項(xiàng)對(duì)地短路，簡(jiǎn)要的符號(hào)以及示意圖如圖1所示。短路點(diǎn)的選擇原則一般是在正常接線的情況下通過(guò)電力系統(tǒng)短路電流最大的點(diǎn)選擇為短路點(diǎn)，在選擇短路點(diǎn)的時(shí)候要保證該點(diǎn)是各類短路類型中短路情況最嚴(yán)重的點(diǎn)，只有選擇最嚴(yán)重的短路點(diǎn)才能準(zhǔn)確地計(jì)算出最大的接入地電流。

圖1 三相短路類型以及示意圖

2.2 電力系統(tǒng)故障分析模型的選擇

在電力系統(tǒng)的電源中最為常見(jiàn)的模塊是三相電源元件，三相電源元件的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)而言起著舉足輕重的作用，在Matlp的參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)中對(duì)于三相電源元件有相電壓、相電流、頻率、短路阻抗值、電源電阻、內(nèi)部的連接方式以及電源電感七個(gè)選項(xiàng)。在選擇電力系統(tǒng)故障分析模型的選擇時(shí)首先在Matlab命令窗口輸入powerlib然后再按確認(rèn)鍵此時(shí)會(huì)在界面彈出電力系統(tǒng)元件的對(duì)話界面，接下來(lái)在電力系統(tǒng)元件庫(kù)的界面中選擇三相電壓理想元件并修改其參數(shù)。參數(shù)都修改完成后在命令窗口輸入simulink按下確認(rèn)鍵此時(shí)會(huì)彈出仿真元件的界面在此界面下選擇相應(yīng)的元件放入電路系統(tǒng)圖中最后繪制火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)故障分析仿真系統(tǒng)圖。

2.3 仿真參數(shù)的設(shè)定

在電路圖中首先選擇仿真模式，接下來(lái)對(duì)于各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置。Start time設(shè)為0秒，Stop time設(shè)為0.1秒，Max step size、Min step size、Intial step sze均設(shè)為auto，Relative tolerace設(shè)為le-3。

3 故障仿真結(jié)果及分析

由故障仿真可知電力系統(tǒng)的非正常運(yùn)行在很大程度上都是由短路所引起的，在進(jìn)行仿真時(shí)一開(kāi)始電力系統(tǒng)仍然處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，電壓的波形以及電流的波形均按照正常的正弦波進(jìn)行變化，當(dāng)電力系統(tǒng)中有一相短路的時(shí)候該相的電壓會(huì)急劇下降變?yōu)榱悖鴥晌粌蓚€(gè)沒(méi)有發(fā)生短路的相路的相電壓沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，同時(shí)在正常運(yùn)行的時(shí)候三相的對(duì)低電流都是零，當(dāng)其中有一相發(fā)生短路時(shí)該相路的電流會(huì)急劇增大而另外兩項(xiàng)正常的相路電流沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓的序分量只有正值，在系統(tǒng)中輸出的最大值都是電壓以及電流的序分量，但是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候電壓以及電流的序分量出現(xiàn)了零值以及負(fù)值的現(xiàn)象，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候三種情況的電流量相等，在模擬仿真的圖形上可以很明顯地看到坐標(biāo)中有三條線是重合的，在理論上而言故障的電流值應(yīng)該是序分量的三倍左右，在經(jīng)過(guò)模擬也可以很明顯地驗(yàn)證這一結(jié)論的正確性，同時(shí)三相短路、兩相短路、兩相對(duì)地短路以及單項(xiàng)對(duì)地短路在仿真的過(guò)程中也得到了一一驗(yàn)證，結(jié)果均符合實(shí)際情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)在實(shí)際過(guò)程中由于多種因素的干擾在對(duì)電力系統(tǒng)的故障分析時(shí)有一定的技術(shù)困難采用Matlab在660MW及以上火力發(fā)電廠故障分析中對(duì)其進(jìn)行仿真，主要利用電力系統(tǒng)的故障分析理論作為主要依據(jù)，提出了Matlab系統(tǒng)中電力系統(tǒng)的一個(gè)重要模塊simulink，基于simulink環(huán)境下PSB進(jìn)行運(yùn)行大大提高了建模以及仿真的工作效率，同時(shí)提出了火力發(fā)電廠故障仿真所需要的模型并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，最后提出了故障仿真的結(jié)果以及分析。

參考文獻(xiàn)

[1]夏道止.電力出版社（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007（1）.

[3]于群.MATLAB/simulink電力系統(tǒng)建筑與仿真[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[4]樊艷芳，藺紅.MATLAB_SIMULINK在電力系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[J]. 新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（5）：205-207.