第5章-MATLAB与电力系统仿真(12级)

1、第5章 MATLAB与电力系统仿真5.1 电力系统的数学模型n电力系统一般由发电机、变压器、电力线路、电力负荷构成。n电力系统的数学模型一般是由电力系统元件的数学模型组合构成。电源元件（Electrical Sources）;电器元件（Elements）;附加元件（Extra Library）;电机元件（Machines）;电路测量仪器（Measurements）;电力电子元件（Power Electronics）;电力图形用户接口（Powergui）;5.1.2电力系统元件库简介在电力系统元件库包含了6类库元件，1) 电源元件电源元件 电源元件库包括7类元件，分别为：直流电压源元件（DC V

2、oltage Source）;交流电压源元件（AC Voltage Source）;交流电流源元件（AC Current Source）;受控电压源元件（Controlled Voltage Source）;受控电流源元件（Controlled Current Source）;三相电源元件（3-Phase Source）;三相可编程电压源元件（3-Phase Programmable Voltage Source）。（1）直流电压源元件（DC Voltage Source） 直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一 个直流的电压源，如操作电源等。MATLAB软件 提供的直流电源为理想的直流电压

3、源。 （2）交流电压源元件（AC Voltage Source） 交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电 压。 （3）交流电流源元件（AC Current Source） MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源 （4）受控电压源元件（Controlled Voltage Source） MATLAB软件提供的受控电压源是由激励信 号源控制的，激励源可以是交流激励源也可 以是直流激励源。 （5）受控电流源元件（Controlled Current Source）(6）三相电源元件（3-Phase Source） 三相电源元件是电力系统设计中最常见的电路 元件，也是最重要的元件，其运行

4、特性对电力 系统的运行状态起到决定性的作用。三相电源 元件提供了带有串联RL支路的三相电源。（7）三相可编程电压源元件 （3-Phase Programmable Voltage Source） 三相可编程电压源是可以对其进行编程的三相电压源，它的幅值、相位、频率、谐波均可随时间进行变化，应用非常灵活。其主要作用是提供一 个幅值、相位、频率、基频分量进行实时变性编程的三相电压源；此外，还可以提供两个谐波分量，作用于基频信号。 2）支路元件（Elements）支路元件用来实现各种串并联支路或者负载元件，它包括12种元件 名称名称功能说明功能说明名称名称功能说明功能说明S e r i e s R

5、L C Branch串 联串 联 R L C分支分支Series RLC Load串联串联RLC负载负载Parallel RLC Branch并 联并 联 R L C分支分支Parallel RLC Load并联并联RLC负载负载3-Phase Series RLC Branch三 相 串 联三 相 串 联RLC分分支支3-Phase Series RLC Load三相串联三相串联RLC负载负载3-Phase Parallel RLC Branch三 相 并 联三 相 并 联RLC分分支支3-Phase Parallel RLC Load三相并联三相并联RLC负载负载Neutral Point

6、中性点中性点Connection Port 系统连接端子系统连接端子Ground地地3-Phase Fault三相电路短路故障三相电路短路故障模拟模拟Elements库中模块功能列表库中模块功能列表1 名称名称功能说明功能说明名称名称功能说明功能说明M u t u a l Inductance互感线圈互感线圈Pi Section Line 分布电容、电分布电容、电感为感为型的单型的单相电力传输线相电力传输线3 - P h a s e D y n a m i c Load三相动力三相动力负载负载Surge Arrester过载控制器过载控制器3-Phase Mutual Load三相互感三相互感

7、线圈线圈Distributed Parameters Line有分布电容、有分布电容、电感的多相分电感的多相分布电力传输线布电力传输线 3-Phase PI Section三相电力三相电力传输线传输线3 - P h a s e Breaker三相电路开关三相电路开关Elements库中模块功能列表库中模块功能列表2 名称名称功能说明功能说明名称名称功能说明功能说明Breaker一般电路开一般电路开关关Linear Transformer线性变压器线性变压器Multi-winding Transformer多绕组变压多绕组变压器器3 - P h a s e Transformer两绕组三相两绕组

8、三相变压器变压器（2 Windings）3 - P h a s e Transformer三绕组三相三绕组三相变压器变压器Zigzag Phase-S h i f t i n g Transformer曲折移相变曲折移相变压器压器（3 Windings）3 - P h a s e Transformer12端子三相端子三相变压器变压器S a t u r a b l e Transformer饱和变压器饱和变压器12 TerminalsElements库中模块功能列表库中模块功能列表3 3）其他元件在电力系统元件库中还有其他元件：电力电子元件（Power Electronics）;电机元件（Ma

9、chines）;电路测量仪器（Measurements）;附加元件（Extra Library）。这些元件都具有特定的功能 513 Park变换 只是一个坐标变换而已，从abc坐标变换到dq0坐标，ua,ub,uc,ia,ib,ic,磁链a,磁链b,磁链c这些量都变换到dq0坐标中 例如，同步电机abc定子三相绕组中的电流分别表示如下：)120cos()120cos(cosmcmbmaIiIiIiPark变换后电流的表示方式如下：cqcdcbqbdbaqadaqdiiiiiiiiiiii（1）abc坐标系统变换为dq0坐标系统的变换公式如下：在MATLAB中，使用abc坐标系统转换为dq0坐标

10、系统（abc_to_dq0 Transformation）元件可以实现这种变换。abc_to_dq0 Transformation在SimpowersystemsExtras library Discrete Measurements cbaqdiiiiii212121)32sin()32sin(sin)32cos()32cos(cos320图5-1 abc_to_dq0模块及模块说明(2) dq0坐标系统变换为abc坐标系统的变换公式如下：01)32sin()32cos(1)32sin()32cos(1sincos32iiiiiiqdcba在MATLAB中，使用dq0坐标系统转换为abc坐标

11、系统（dq0_to_abc Transformation）元件可以实现这种变换。dq0_to_abc Transformation元件在SimpowersystemsExtras library Discrete Measurements 图5-2 dq0_to_abc模块及模块说明例：利用park变换模块将三相电压从abc 坐标系转换为dq0坐标系。P169.mdl 5 . 2 电力系统时域分析 521 电力系统不对称运行分析法电力系统不对称运行分析法对称分量法对称分量法 对称分量法是指任意不对称的三相相量均可以分解为三组相序不同的对称分量：正序、负序、零序分量。它们之间的数学关系如下cba

12、jjjjaaaFFFeeeeFFF1111131120240240120021n已知正序、负序、零序分量时，02124012012024011111aaajjjjcbaFFFeeeeFFFMATLAB软件中的电力系统元件库中提供了三相序分量分析（3-Phase Sequence Analyzer）元件，位于（SimPowerSystems/Extra Library/Measurements ）其参数对话框包括3个选项:基频频率（Fundamental frequency f1）:用来设置三相输入信号的基频频率；谐波次数（Harmonic n）:用来指定进行相序分量分析的谐波；序量选择（Seq

13、uence）:用来选择显示的序分量，包括4个选项：正序分量（Positive）、负序分量（Negative）零序分量（Zero）、和所有序分量（Positive Negative Zero）。 例：三相序分量分析模型如图，分析A相接地后，其正序、负序、零序分量的变化情况三相交流电压源参数设置三相分布等值线路元件参数设置三相故障模块三相故障模块三相故障模块是由三个独立的断路器组成的、能对相相故障和相地故障进行模拟的模块。该模块的等效电路如图所示。外部控制方式和内部控制方式下的三相故障模块图标如图所示。三相故障模块图标(a) 外部控制方式(b) 内部控制方式三相故障模块Fault 参数设置在该对话

14、框中含有以下参数：(1) Phase A Fault：选中该复选框后表示允许A相断路器动作，否则A相断路器将保持初始状态(2) Phase B Fault：选中该复选框后表示允许B相断路器动作，否则B相断路器将保持初始状态。(3) Phase C Fault：选中该复选框后表示允许C相断路器动作，否则C相断路器将保持初始状态。(4) Fault resistances Ron：断路器投合时的内部电阻。故障电阻不能为0。 (5) Ground Fault：选中该复选框后表示允许接地故障。(6) Ground resistance Rg：接地故障时的大地电阻。(7) External contro

15、l of fault timing：选中该复选框，三相故障模块上将增加一个外部控制信号输入端。开关时间由外部逻辑信号(0或1)控制。 (8) Transition status：设置断路器的开关状态，1表示闭合，0表示断开 (9) Transition times：设置断路器的动作时间，断路器按照该文本框设置的时间进行切换。 (10) Initial status of fault：设置断路器的初始状态。采用外部控制方式时，该文本框可见。三相序分量分析元件参数设置仿真参数设置：仿真时间0.1S，仿真算法：ode23tb5.2.2 电力系统时域分析工具电力系统时域分析工具Powergui模块模块

16、 MATLAB软件提供了一个对电力系统和电路进行分析的用户界面工具（powergui）。 powergui是一个环境模块。任何一个含有SimPowerSystems模块的模型中必须含有一个。它储存了电路模型的等效数学模型（状态空间方程）。没有它，仿真不能启动，会给出一个错误提示。Powergui模块图标通过Powergui模块，可以对系统进行可变步长连续系统仿真、定步长离散系统仿真和相量法仿真，并实现以下功能：(1) 显示测量电压、测量电流和所有状态变量的稳态值；(2) 改变仿真初始状态；(3) 进行潮流计算并对包含三相电机的电路进行初始化设置；(4) 显示阻抗的依频特性图；(5) 显示FFT

17、分析结果；(6) 生成状态-空间模型并打开“线性时不 变系统”(LTI)时域和频域的视窗界面；(7) 生成报表，该报表中包含测量模块、电 源、非线性模块和电路状态变量的稳态 值，并以后缀名.rep保存；(8) 设计饱和变压器模块的磁滞特性。powergui模块直接隶属于powerlib，是一个相对独立的模块，可通过三种途径找到：如何找到如何找到powergui模块模块（1）、在simulink库浏览器上部的搜索框中输入模块名称powergui ，右侧显示出来的图表中最后一个就是 powergui模块（2）、在Commandwindow下键入Powerlib,调出Powerlib库，如图，用鼠标

18、将要用到的powergui模块图标拖放到新建的窗口（3） 双击模块库浏览器中的SimpowerSystem文字，则会在图示右侧子窗口中的最下方显示powergui模块图标 双击Powergui模块图标将弹出该模块的主窗口，如图所示。该主窗口包含“仿真类型”(Simulation Type)和“分析工具”(Analysis Tools)两块内容1) “相量法仿真” Phasor simulation单选框 若选中，模型在进行仿真时将以在Frequency文本框中填写的值为基准频率进行仿真。其中所填写的基准频率必须与模型中的某个电压源模块或电流源模块的频率相符合，否则将会显示出错信息。 1. 仿真

19、类型仿真类型(Simulation Type) 相量法是电力系统正弦稳态分析的主要手段。它只关心系统中电压电流的相角和幅值，不需要求解电力系统状态方程，不需要特殊的算法，因此计算速度快得多。 必须清楚的是，相量法给出的解是在特定频率下的解。例例:用相量法分析图5-6仿真模型为例，断路器断开时间为0.02s0.05s图5-6p181_2.mdl 打开Powergui模块，选择“相量法分析”单选框，并在“频率”对话框中将频率改为60 Hz。关闭Powergui模块，模型文件主窗口中的Powergui模块图标显示为“相量法”(Phasors)分析打开电压测量模块Vin，选择“幅值相角”(Magnit

20、ude-Angle)模式，如图所示。电压测量模块Vout也选择幅值相角模式,电流测量模块也选择幅值相角模式仿真时间为0.1秒，仿真算法为ode15s，进行仿真仿真波形如图型线路等值电路的输入端电流相量图型线路等值电路的输入端电压相量图型线路等值电路的输出端电压相量图2) 离散系统仿真Discretize electrical model单选框单选框 点击该单选框后，在“采样时间”(Sample time)文本框中输入指定的采样时间(Ts0)，按指定的步长对离散化系统进行分析。若采样时间等于0，表示不对数据进行离散化处理，采用连续算法分析系统。若未选中该单选框，“采样时间”文本框显示为灰色。 连

21、续系统仿真通常采用变步长积分算法。对小系统而言，变步长算法通常比定步长算法快，但是对含大量状态变量或非线性模块(如电力电子开关)的系统而言，采用定步长离散算法的优越性更为明显。对系统进行离散化时，仿真的步长决定了仿真的精确度。步长太大可能导致仿真精度不足，步长太小又可能大大增加仿真运行时间。判断步长是否合适的唯一方法就是用不同的步长试探并找到最大时间步长。对于50 Hz或60 Hz的系统，或者带有整流电力电子设备的系统，通常2050 s的时间步长都能得到较好的仿真结果。 3) “连续系统仿真”(Continuous)单选框点击该单选框后，采用连续算法分析系统。4) “显示分析信息”(Show

22、message during analysis)复选框选中该复选框后，命令窗口中将显示系统仿真过程中的相关信息。2. 分析工具分析工具Anylasis tools 1) “稳态电压电流分析”(Steady-State Voltages and Currents)按键打开稳态电压电流分析窗口，显示模型文件的稳态电压和电流。2) “初始状态设置”(Initial States Setting)按键打开初始状态设置窗口，显示初始状态，并允许对模型的初始电压和电流进行更改。3) “潮流计算和电机初始化”(Load Flow and Machine Initialization)按键打开潮流计算和电机初

23、始化窗口。4) “LTI Viewer”(Use LTI Viewer)按键：线性时不变系统观测器，可以显示的图形阶跃响应、脉冲响应 5) “阻抗依频特性测量”(Impedance vs. Frequency Measurement)按键打开窗口，如果模型文件中含阻抗测量模块，该窗口中将显示阻抗依频特性图。6) “FFT分析”(FFT Analysis)按键打开FFT分析窗口。7) “报表生成”(Generate Report)按键打开窗口，产生稳态计算的报表。8) “磁滞特性设计工具”(Hysteresis Design Tool)按键打开窗口，对饱和变压器模块和三相变压器模块的铁芯进行磁滞

24、特性设计。9) “计算RLC线路参数”(Compute RLC Line Parameters)按键打开窗口，通过导线型号和杆塔结构计算架空输电线的RLC参数。n 稳态电压电流分析窗口稳态电压电流分析窗口Steady State Voltage and Currents按钮按钮 打开“稳态电压电流分析”窗口如图所示。该窗口中含有以下内容：“稳态电压电流分析”窗口(1) “稳态值”(Steady state value)列表框：显示模型文件中指定的电压、电流稳态值。(2) “单位”(Units)下拉框：选择将显示的电压、电流值是“峰值”(Peak)还是“有效值”(RMS)。(3) “频率”(Fr

25、equency)下拉框：选择将显示的电压、电流相量的频率。该下拉框中列出模型文件中电源的所有频率。(4) “状态”(States)复选框：显示稳态下电容电压和电感电流的相量值。默认状态为不选。(5) “测量”(Measurements)复选框：显示稳态下测量模块测量到的电压、电流相量值。默认状态为选中。(6) “电源”(Sources)复选框：显示稳态下电源的电压、电流相量值。默认状态为不选。(7) “非线性元件”(Nonlinear elements)复选框：显示稳态下非线性元件的电压、电流相量值。默认状态为不选。(8) “更新稳态值”(Reload Steady State Values)

26、按键：重新计算并显示稳态电压、电流值。例：以图5-7仿真模型为例，利用Powergui模块实现连续系统的稳态分析。仿真时间为0.1秒，仿真算法为ode45图图5-7p178_2.mdl操作：系统仿真后，选择操作：系统仿真后，选择Powergui的的Steady State Voltage and Currents按钮，显示如图对话按钮，显示如图对话框，左侧空白处是各个稳态值，每个值有两个分量：框，左侧空白处是各个稳态值，每个值有两个分量：大小和相位大小和相位n 初始状态设置窗口初始状态设置窗口Initial States setting按钮按钮仿真时，常常希望仿真开始时系统处于稳态，或者仿真开

27、始时系统处于某种初始状态，这时，就可以使用“初始状态设置”按键。打开“初始状态设置”窗口如图所示。该窗口中含有以下内容： “初始状态设置”窗口 (1) “Initial state values for simulation： 显示模型文件中状态变量的名称和初始值。(2) Set selected state：对“初始状态”列表框中选中的状态变量进行初始值设置。(3) Force initial States: 选择从“稳态”(To Steady State)或者“零初始状态” (To Zero) 开始仿真。 (4) “加载状态”(Reload States)：选择从“指定的文件”(From

28、File)中加载初始状态或直接以“当前值”(From Diagram)作为初始状态开始仿真。(5) “应用”(Apply)按键：用设置好的参数进行仿真。(6) “返回”(Revert)按键：返回到“初始状态设置”窗口打开时的原始状态。(7) “保存初始状态”(Save Initial States)按键：将初始状态保存到指定的文件中。(8) “格式”(Format)下拉框：选择观测的电压和电流的格式。默认格式为“浮点格式”。 (9) “分类”(Sort values by)下拉框：选择初始状态值的显示顺序。“状态序号”(State number)：是按状态空间模型中状态变量的序号来显示初始值；

29、“类型”(Type)：是按电容和电感来分类显示初始值。例：改变图5-7的初始状态，使仿真开始时，电路处于零初始状态。 图图5-7p178_2.mdl初始状态设置对话框初始状态设置对话框操作：操作：打开Powergui模块窗口，点击“Initial States setting按钮按钮”，出现初始状态设置窗口，如图所示。点击按键“to zero”将全部状态变量的初始值设为0，再单击close按钮，回到模型窗口，仿真，则得到示波器的输出为零状态的响应零状态响应注：如果系统中存在电机模块，电机模块的初始状态需要通过“潮流计算和电机初始化”按键进行设置。n 潮流计算和电机初始化窗口潮流计算和电机初始化

30、窗口(Load Flow and Machine Initialization)打开“潮流计算和电机初始化”窗口如图所示。该窗口中含有以下内容：潮流计算和电机初始化窗口 (1) Machines load flow： 显示“电机”(Machines)列表框中选中电机的潮流分布。(2) Machines： 显示简化同步电机、同步电机、非同步电机和三相动态负荷模块的名称。选中该列表框中的电机或负荷后，才能进行参数设置。(3) Bus type：选择节点类型,有三种类型：P&V Generator:设置电机的输出线电压和有功功率；P&Q Generator:设置电机的有功和无功功率；

31、Swing Bus:设置线电压UAB的有效值和相角，同时需要对有功功率进行预估。通常取其电压相角为零。一个独立的电力网中只设一个平衡节点。(4) Terminal voltage UAB：对选中电机的输出线电压进行设置(单位：V)。(5) “Active power：设置选中的电机或负荷的有功功率。(6) Active power guess：如果电机的节点类型为平衡节点的话，要预估的电机的有功功率。(7) Reactive power：设置选中的电机或负荷的无功功率。(8) Phase of UAN voltage：当电机的节点类型为平衡节点时，该文本框被激活。指定选中电机a相相电压的相角。

32、(9) Load flow frequency)：对潮流计算的频率进行设置，通常为60 Hz或50 Hz。 (10) Load flow initial condition： “负荷潮流初始状态”， 常常选择默认设置“自动”(Auto)，使得迭代前系统自动调节负荷潮流初始状态。 (11) Update Circuit & Measurements： 更新电机列表，更新电压相量和电流相量，更新“电机潮流分布”列表框中的功率分布。(12）Update Load Flow)：根据给定的参数进行潮流计算。例：例：供电系统如图所示，发电机输出端线电压为106.5 kV，保持恒定，并联RLC负荷为

33、有功功率负荷，负荷大小为5 MW,三相故障模块在0.02 s时发生三相接地短路故障，观测短路电流周期分量、冲击电流大小。Chap5exm.mdl仿真电路模块的名称及提取路径仿真电路模块的名称及提取路径1） SI型简化同步电机模块型简化同步电机模块模块参数设置2个输入端子：Pm：电机的机械功率，可以是常数，或者是水轮机和调节器模块的输出。E：励磁电压，可以是常数，也可以直接与电压调节器的输出相连。4个输出端子： A，B，C：为定子输出电压。m：电机的输出信号同步电机参数设置双击简化同步电机模块，将弹出该模块的参数对话框双击简化同步电机模块，将弹出该模块的参数对话框在该对话框中含有如下参数：(1)

34、 Connection type：定义电机的连接类型，分为3线Y型连接和4线Y型连接(即中线可见)两种。(2) Nom. power, L-L volt.，and freq.：三相额定视在功率Pn、额定线电压有效值Vn、额定频率fn。(3) Inertia, damping factor and pairs of poles：转动惯量J ，阻尼系数Kd 和极对数p。 (4) Internal impedance：设置电机内部阻抗 (5) “Init. cond.： 初始角速度偏移， 转子初始角位移e， 线电流幅值ia、ib、ic， 相角pha、phb、phc。初始条件可以由Powergui模块

35、自动获取三相并联RLC负荷 串联RLC支路 2）双绕组三相变压器模块）双绕组三相变压器模块SimPowerSystems库中提供的双绕组三相变压器模块。该模块的电气端子分别为变压器一次绕组(ABC)和二次绕组(abc)。双绕组三相变压器模块图标变压器一次、二次绕组的连接方法有以下五种：(1) Y型连接： (2) Yn型连接：绕组中线可见；(3) Yg型连接:模块内部绕组接地；(4) (D11)型连接：绕组超前Y绕组30(5) (D1) 型连接：绕组滞后Y绕组30双绕组变压器模块参数设置对话框 双击双绕组三相变压器模块，将弹出该模块的参数对话框，如图在该对话框中含有如下参数：(1) Nomina

36、l power and frequency)： 额定功率Pn和额定频率fn。(2) Winding 1 (ABC) connection： 一次绕组的连接方式。(3) “Winding parameters： 一次绕组的额定线电压有效值、电阻和漏感。 (4) Winding 2 (abc) connection： 二次绕组的连接方式。(5) Winding parameters： 二次绕组的额定线电压有效值、电阻和漏感。 (6) Magnetization resistance Rm： 磁阻(7) Magnetization resistance Lm：励磁电感 仿真开始前，利用Powergu

37、i模块对电机进行图5-8所示的初始化设置，单击Update Load Flow按键，发电机定义为平衡节点(V=106.5k V，a相电压相角为0，估计要送出的有功功率为4MW)，与简化同步电机模块输入端口相连的两个常数模块机械功率Pm和励磁电压VLLrms的参数会被自动设置。 选择ode23tb算法，仿真结束时间取为0.6 ，仿真，得到变压器低压侧的a相电流仿真参数设置仿真参数设置图5-8 电机的初始化设置故障前，A相对地电流为零，接地短路后， A相对地电流迅速增大，冲击电流为2.4 kA ，短路电流周期分量的幅值为1.485 kA。n LTI视窗：视窗：线性时不变系统观测器，可以显示系统的阶

38、跃响应、脉冲响应等图形。 打开“LTI视窗”窗口如图所示。该窗口中含有以下内容： (1) System inputs： 列出电路状态空间模型中的输入变量，选择需要用到LTI视窗的输入变量。(2) System outputs：列出电路状态空间模型中的输出变量，选择需要用到LTI视窗的输出变量。(3) Open New LTI Viewer：产生状态空间模型并打开选中的输入和输出变量的LTI视窗。 (4) Open in current LTI Viewer：打开当前LTI视窗，产生状态空间模型并将选中的输入和输出变量叠加到当前LTI视窗。例：用Powergui观察观察阶跃响应(以图5-7(p1

39、78_2.mdl) 仿真模型为例)（2）单击）单击Powergui 的Use LTI Viewer按钮按钮，则出则出现图示对话框现图示对话框(左侧为输入量，右侧为输出量左侧为输入量，右侧为输出量）（1）仿真时间为仿真时间为0.1秒，仿真算法为秒，仿真算法为ode45，进行仿真，进行仿真选择阻抗测量元件的电流作为系统输入量，选择阻抗测量元件的电压作为系统输出量，单击对话框中Open new LTI Viewer按钮，得到系统阶跃响应曲线，如下图阶跃响应n 阻抗依频特性测量窗口阻抗依频特性测量窗口如果如果模型文件中含阻抗测量模块,该窗口中将显示阻抗依频特性图。 打开“阻抗依频特性测量”窗口如图所示

40、。该窗口中含有以下内容： (1) 图表：窗口左上侧的坐标系表示阻抗频率特性，左下侧的坐标系表示相角频率特性。(2) Measurement：列出模型文件中的阻抗测量模块，选择需要显示依频特性的阻抗测量模块。 (3) Range：指定频率范围(单位：Hz)。(4) “对数阻抗”(Logarithmic Impedance)：坐标系纵坐标的阻抗以对数值形式表示。(5) Linear Impedance：坐标系纵坐标的阻抗以线性形式表示。(6) Logarithmic Frequency：坐标系横坐标的频率以对数值形式表示。(7) Linear Frequency：坐标系横坐标的频率以线性形式表示。

41、例：例：以图5-7(p178_2.mdl)仿真模型为例，用 Powergui分析阻抗值分析阻抗值-频率特性频率特性操作：操作：（1）进行仿真，）进行仿真，（2）单击）单击Powergui 的Impedance vs Frequency Measurements按钮按钮，则出现阻抗或则出现阻抗或 频率选项对话框，选择需显示的频率响应元件频率选项对话框，选择需显示的频率响应元件 后，点后，点display/save按钮，则可出现相应的变化按钮，则可出现相应的变化 曲线曲线阻抗值与频率之间的关系曲线阻抗值与频率之间的关系曲线n FFT分析窗口分析窗口打开“FFT分析”窗口如图所示。该窗口中含有以下内

42、容：(1) 图表：窗口左上侧的图形表示被分析信号的波形，窗口左下侧的图形表示该信号的FFT分析结果。(2) Structure：列出工作间中带时间的结构变量的名称。使用下拉菜单选择要分析的结构变量。这些结构变量名可以由“示波器”(Scope)模块产生。 (3) Input：列出被选中的结构变量中包含的输入变量名称，选择需要分析的输入变量。(4) Signal number：列出被选中的输入变量中包含的各路信号的名称。 (5) Start time：指定FFT分析的起始时间。(6) Number of cycles：指定需要进行FFT分析的波形的周期数。例：以图例：以图5-7仿真模型为例，对模型

43、中的示波器接收到的仿真模型为例，对模型中的示波器接收到的电压、电流信号做电压、电流信号做FFT分析。分析。仿真时间为0.1秒，仿真算法为ode45图图5-59p178_2.mdl用用Powergui做做FFT分析，可分析，可由“示波器”模块产生结构变量：在需要进行谐波分析的地方连接一示波器。示波器参数设在需要进行谐波分析的地方连接一示波器。示波器参数设定：定：parametersdata historysave data to workspace： 设置变量名设置变量名formatstructure with time 由“示波器”模块产生结构变量操作步骤：（1）先将模型中的示波器按图设置参数

44、，然后对模型进行仿真（2）点击）点击Powergui的的FFT分析按钮，弹出图示窗口分析按钮，弹出图示窗口（3）选择做FFT分析的信号（4）单击此处，显示 FFT分析结果n 报表生成窗口报表生成窗口打开“报表生成”窗口如图5-9所示。该窗口中含有以下内容：(1) “报表中包含的内容”(Items to include in the report)：包括“稳态”(Steady state)复选框、“初始状态”(Initial states)复选框和“电机负荷潮流”(Machine load flow)复选框，这三个复选框可以任意组合。(2) “报表中的频率”(Frequency to inclu

45、de in the report)下拉框：选择报表中包含的频率。可以是60 Hz或者全部，默认为60 Hz。(3) “单位”(Units)下拉框：选择以“峰值”(Peak)还是“有效值”(Units)显示数据。(4) “格式”(Format)下拉框：与6.1.2节相关内容相同。(5) “报表生成”(Create Report)按键：生成报表并保存。 图5-9 “报表生成”窗口n 磁滞特性设计工具窗口磁滞特性设计工具窗口打开“磁滞特性设计工具”窗口如图所示。该窗口中含有以下内容：(1) “磁滞曲线”(Hysteresis curve for file)图表：显示设计的磁滞曲线。(2) “分段”(

46、Segments)下拉框：将磁滞曲线做分段线性化处理，并设置磁滞回路第1象限和第4象限内曲线的分段数目。左侧曲线和右侧曲线关于原点对称。(3) “剩余磁通”(Remanent flux Fr)文本框：设置零电流对应的剩磁。(4) “饱和磁通”(Saturation flux Fs)文本框：设置饱和磁通。 “磁滞特性设计工具”窗口(5) “饱和电流”(Saturation current Is)文本框：设置饱和磁通对应的电流。(6) “矫顽电流”(Coercive current Ic)文本框：设置零磁通对应的电流。(7) “矫顽电流处的斜率”(dF/dI at coercive current

47、)文本框：指定矫顽电流点的斜率。(8) “饱和区域电流”(Saturation region currents)文本框：设置磁饱和后磁化曲线上各点所对应的电流值，仅需设置第1象限值。 注意该电流向量的长度必须和注意该电流向量的长度必须和“饱和区域磁饱和区域磁通通”的向量长度相同。的向量长度相同。(9) “饱和区域磁通”(Saturation region fluxes)文本框：设置磁饱和后磁化曲线上各点所对应的磁通值，仅需要设置第1象限值。注意该向量的长度必须和“饱和区域电流”的向量长度相同。(10) “变压器额定参数”(Transfo Nominal Parameters)文本框：指定额定功

48、率(单位：VA)、一次绕组的额定电压值(单位：V)和额定频率(单位：Hz)。 (11) “参数单位”(Parameter units)下拉框：将磁滞特性曲线中电流和磁通的单位由国际单位制(SI)转换到标幺制(p.u.)或者由标幺制转换到国际单位制。 (12) “放大磁滞区域”(Zoom around hysteresis)复选框：选中该复选框，可以对磁滞曲线进行放大显示。默认设置为“可放大显示”。n计算计算RLC线路参数窗口线路参数窗口打开“计算RLC线路参数”窗口如图所示。该窗口可分为三个子窗口，左上窗口输入常用参数(单位、频率、大地电阻和文件注释)，右上窗口输入线路的几何结构，下方窗口输入

49、导线的特性。 “计算RLC线路参数”窗口常用参数子窗口常用参数子窗口(1) “单位”(Units)下拉框：在下拉菜单中，选择以“米制”(metric)为单位时，以厘米作为导线直径、几何平均半径GMR和分裂导线直径的单位，以米作为导线间距离的单位；选择以“英制”(english)为单位时，以英寸作为导线直径、几何平均半径GMR和分裂导线直径的单位，以英尺作为导线间距离的单位。(2) “频率”(Frequency)文本框：指定RLC参数所用的频率(单位：Hz)。(3) “大地电阻”(Ground resistivity)文本框：指定大地电阻(单位：m)。输入0表示大地为理想导体。线路几何结构子窗口

50、线路几何结构子窗口(1) “导线相数”(Number of phase conductors(bundle)文本框：设置线路的相数。(2) “地线数目”(Number of ground wires(bundle)文本框：设置大地导线的数目。(3) 导线结构参数表：输入导线的“相序”(Phase number)、“水平挡距”(X)、“垂直挡距”(Y tower)、“挡距中央的高度”(Y min)、“导线的类型”(Conductor(bundle)type)共五个参数。(4) “注释”(Comments)多行文本框：输入关于电压等级、导线类型和特性等的注释。该注释将与线路参数一同被保存。 导线特性子窗口导线特性子窗口(1) “导线类型的个数”(Number of conductor types or bundle types)文本框：设置需要用到导线类型(单导线或分裂导线)的数量。假如需要用到架空导线和接地导线，该文本框中就要填“2”。(2) “导线内电感计算方法”(Conductor internal inductance evaluated from)下拉框：选择用“直径/厚度”(T/D ratio)、“几何平均半径”(Geometric Mean Radius