第 卷 第 23 2010 年 9 3 月 期 江西电力职业技术学院学报 Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of Electricity Vol.23 No.3 Sep.2010 基于 MATLAB 的电力系统稳态仿真分析 陶海英 江西电力职业技术学院 （ 江西 南昌 ， 330032） 摘 要： 通过对输电线路的分布参数电路、π 型等值电路 、 串联的集中参数阻抗电路等不同线路的模型分析 ， 建立以 Matlab/Simulink 动态系统建模软件为基础的面向对象的电力系统稳态仿真电路 ， 用 Powergui 模块的稳态电压电流进行分析 ， 对比不同模型下稳态仿真结果 ，可获得对输电线路的等值电路模型的直观感受和深刻理解，有利于电力系统理论知识的学习 。 关键词：MATLAB 仿真；输电线路；等值电路；稳态分析 中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1673-0097（2010）03-0080－03 0 引言 。 、 。 ， π 型 等值电路 中等长 度线路用 电力系统的运行分析中 将一般电力线路分为短线路 输电线路的等值网络 ， 为方便输电线路等值电 中等长度线 短线路只用一个串联的集中参数阻抗 和网络参数是计算的基础 路的计算 ， 路和长线路 表示 长 线路在 π 型等值电路的基础上对电阻 电抗和电纳加以修正 。 要求较准确 计算远距离 线路 任 一 点 电 压 和 电 流 值 时 软件 MATLAB 的优越性进行仿真分析 投入与退出 、 改变发电机励磁电压和串联电容调压等措施下电力 系统静态稳定性的分析 软件已用于电 即 力系统静态稳定性的研究 ［2］。 电力系统运行分析的 应按均匀分布参数计算 ［1］。 MATLAB 观察在 利用 PSS ， ， ， ， 、 。 ， ， 的 Simulink 课堂教学中 ， 推导枯燥乏味 学生的印象不深 动态仿真 利用 理论的 传统意义的讲解和表达不直观 ， 利用 效果不理想 ， 可以方便地改变输 MATLAB 可以快捷得到相 电线路的等值电路 应等值电路稳态分析的计算数据 并可以加以比较 ， 还可获得直观的波形 同时可 以提高学生建模能力和电力系统稳态分析能力 ［3］。 1 电力系统稳态分析电路的建模 激发学生学习的兴趣 Powergui ， ， ， ， 仿真电路如图 1 线路长度为 所示 ， 200km、 其单位长度的电阻值为 搭建了一条电压等级为 型导线的 选用 电抗 LGJ-300 0.105Ω ／ km， 220kV、 输电线路 值为 ， 0.42Ω ／ km， 2.71×10-6S ／ km［1］。 电纳值为 ＋ － V V1 1 Gain1 ＋ － V V2 Series RLC Branch Pi Section Line Scope V I PQ Active & Reactive Power 1 Gain2 i －+ I2 Vs RLC Load Continuous powergui 图 1 电力系统稳态分析的仿真电路 女 ， 江西南昌人 讲师 技师 . ， ， 收稿日期：2010－05－07 作者简介： 陶海英 （1971- ）， 

第 期 3 陶海英 基于 ： MATLAB 的电力系统稳态仿真分析 81 相角为 路 设 置 为 ，π 电源模块设置电源电压为 180kV， 采用 型等值电路模块参数对话框如图 线路为中等长度线路 0°。 ， 频 率 为 ： 50Hz， 单位长度电感值为 频率为 50Hz， 型等值电 π 参数 所示 单 位 长 度 的 电 阻 值 为 单位 2 ， 0.00127H ／ km， 线路长度为 0.105Ω ／ km， 长度电容值为 段数选择为 大小为 1。 8.63×10-9F ／ km， 负载模块选用串联 RLC 额定电压有效值为 200km， 负荷 负载 ， 127 kV。 100+j75MVA， 图 2 π 型等值电路模块参数对话框 2 仿真波形 双击 模块 稳态电压电流分析 Powergui 选中 ， 按键 点 Continuous 出现稳态电压电流分 单选框 ， ” ， 击 析窗口 “ 如图 ， 3 所示 。 开始仿真 得到电源侧电压 图 3 稳态电压电流分析窗口 ， 负荷有功和无功 次为 压 所示 型电路的电源侧电压 负荷侧有功功率 负荷侧无功功率 如图 、PI PI 4 ， 。 负载侧电压 V1、 V2、 图中波形从上到下依 型电路的负荷侧电 、 、 。 2 1 0 －1 －2 2 1 0 －1 －2 4 2 0 －2 3 2 1 0 ×10-5 ×10－5 ×10－7 ×10－7 V1 V2 P Q 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 图 4 一段 π 型等值电路的稳态仿真波形 型 电 路 的 负 荷 侧 的 电 压 向 量 为 PI 109.13∠－ 负荷侧的电流向量为 18.18°kV， 由此可以计算出负荷大小为 结果是由 波形所得结果是一致的 Powergui 。 仿真如果从零初始状态开始 所得数据计算得到 845.73∠－55.05°A， 该 仿真 36.92+j27.69MVA。 与图 ， 4 ， 模块窗口 打开 点击按键 Powergui “to zero”， 回到模型文件窗口 “ ， 合闸会引起一个 点击 初始状态 将全部状态变量的初 得 ， 可以发现 ， ， 时形成的波 重新开始仿真 ， 90° 改变电源初始相位角 图 为相位角为 5 。 ， 暂态过程 设置窗口 始值设为 到暂态的波过程 振荡大小不一样 形 0， ； ， 。 ×105 ×10－5 ×10－7 ×10－7 4 2 0 -2 -4 4 2 0 -2 4 3 2 1 0 3 2 1 0 v1 v2 p Q 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 图 5 合闸引起的暂态过程的仿真波形 3 线路不同等值电路的分析比较 仿真电路的线路模型分别变更为 段 型等值电路 、10 重新进行仿真和稳态电压电流分析 π 1 把图 参数电路 抗电路 数电路模块 下 相 数 为 ， ： ： 、 分布 串联的集中参数阻 分布参 参数设置如 单 位 长 度 的 电 阻 值 为 单位 。 0.00127H ／ km， 线路长度为 200km。 最后将段数变更为 2 Distributed Parameters Line 频 率 为 1， 单位长度电感值为 50Hz， 0.105Ω ／ km， 长度电容值为 段 π 10 8.63×10-9F ／ km， 型等值电路只要在图 

82 10。 串 联 的 集 中 参 数 阻 抗 电 路 模 块 电 阻 值 为 ： 21Ω， Serices RLC 电 感 值 为 Branch 0.254H， 参 数 设 置 如 下 电容值 分别点击 “ inf。 稳态电压电流分析 负载侧电压 负载侧电流 V2、 按键 ” ， 得到电源 对比如表 I2 侧电压 所示 1 。 V1、 表 1 线路不同等值电路的分析比较 输电线路等值电路类型 分布参数 段 型 π 10 段 1 π 型 集中阻抗 V1 ／ kV V2 ／ kV I2 ／ A 166.83 109.13 845.79 166.83 109.13 845.72 166.83 109.13 845.73 165.76 106.74 827.27 ， π π 、1 段 段 、10 型等值电路 从稳态电压电流分析的结果来看 用分布参数 型等值电路计算线 型等 比复杂的分布参数表示的电路 略 产生的电压 电路 路末端的电压和电流结果非常接近 值电路为集中参数 要简单的多 去了线路电纳的影响 误差为 集中参数阻抗的等值电路更加简单 但相对误差较大 电流误差为 对于电压为 而 段 π 1 ， ， ； ； ， ： 2.19%， 2.18%， 江西电力职业技术学院学报 第 卷 23 线路长度为 330kV、 电纳一般不能忽略 ， 4 结束语 的架空线路 线路的 100~300km 应按照 ， 型等值电路计算 。 π ， ， 总之 通过观测和对比输电线路的不同模型等 值电路下稳态电压电流分析 对于输电线路的等值 电路及其稳态分析有了直观的感受和深刻的理解 。 结果表明 用 可以 清晰地学习和理解输电线路等值电 帮助学生直观 路 相信可以获得良好的教学 ， 效果 可以推广到整个电力系统分析的教学中 知其然并知其所以然 动 态仿真 MATLAB Simulink 的 、 ， ， ， ， 。 参考文献： 杨淑英 . ［1］ 电力系统概论 北京 ： ［M］. 中国电力出版社 ，2005： 31-33，38 刘景霞 用 . ［2］ MATLAB 仿真实现电力系统静态稳定性分析 ［J］. 王 晶 ［3］ 科技情报开发与经济 ，2008，18（34）. 翁国庆 ， ， 张有兵 电力系统的 . 西安电子科技大学出版社 MATLAB ／ SIMULINK ，2008： 仿真与应用 ［M］. 西安 ： 199-202. 110~ ［责任编辑 杜 琴］ Steady State Simulation Analysis of Power System Based MATLAB TAO Hai-ying （Jiangxi Vocational and Technical College of Electricity, Nanchang 330032,China） Abstract：This article analyzes the models of the different lines, distributed parameters line, π-type equiva- lent circuit and series impedance circuit lumped parameter. It establishs a Matlab / Simulink dynamic system modeling software -based object -oriented power system steady -state simulation circuit. It analyzes the steady - state circuit with Powergui module voltage and current. The students have an intuitive feeling and deep under- standing of theoretical knowledge of power system. Key words：MATLAB simulation；transmission Line；equivalent circuit；Steady-state analysis