使用Simscape Electrical - MATLAB & Simulink进行负载流分析万博1manbetx

使用执行负载流分析Simscape电

Simscape™电气™可以对使用Simscape三相电域建模的交流、直流或混合交流和直流电力传输系统执行功率流或负载流分析。负载流分析允许您确定电力系统在稳态运行时的电压大小、电压相位角、有功功率和无功功率。

对于给定的稳态工作点，负载流数据显示:

各母线电压幅值和电压相位角
每个发电机为电网提供有功和无功电力
流向每个负载的有功和无功功率对电网产生需求

您可以使用这些数据来确定理想的操作条件或估计系统对假设情况的响应。例如，如果知道每条传输线的有功功率和无功功率，就可以确定当一条或多条传输线离线时，剩余的线路是否可以处理额外的负载。

您还可以使用这些数据来计算传输线或系统损失，并检查网络的整体电压分布。研究这些属性可以帮助您确定系统是否需要无功功率补偿来克服低电压水平。

a组网要求Simscape电负载流量分析

确定三相电网的稳态潮流解Simscape电，你的模型必须是:

兼容并配置为Simscape频率和时间模拟模式。有关更多信息，请参见频率和时间模拟模式而且解算器配置．
负载平衡。负载流分析的近似水平取决于系统的平衡程度和存在的谐波水平。
启用Simscape数据日志记录。对于复杂的模型或长时间的模拟运行，您可以通过使用本地求解器设置为选定的块启用数据记录来提高模拟性能。对于负载流分析，数据日志只需要用于母线块。有关更多信息，请参见为整个模型启用数据记录而且只记录选定块的日志数据．

负载流分析的基本块

母线连接器

在电气传输系统中，母线连接器或公共汽车是连接发电机、负载、变压器等电源部件的垂直线路。表示公共汽车Simscape>电>连接器和引用标准库提供母线而且母线(DC)块。

三相电压源

您需要为您的模型选择正确的三相电压源来进行负载流分析。选择哪个源取决于您是想优先考虑模拟精度还是性能。模拟精度和性能之间的平衡部分取决于在分析模型中用于表示电压源的块。仿真精度是对模型保真度的衡量，即仿真结果与数学模型和经验模型的一致程度。随着模型保真度的增加，模拟的计算成本也随之增加。随着计算成本的增加，模拟速度降低。相反，随着模型保真度降低，模拟速度增加。

通过使用机器块优先考虑模型保真度。为了将模型保真度优先于仿真速度，请使用感应或同步电机块来表示电压源。为模拟感应电机，Simscape>电>机电>异步机类库同时提供感应机鼠笼而且感应电机绕线转子块。对于同步机器建模，可以使用Simscape>电>机电>同步机标准库提供同步机模型2.1，同步电机圆转子,同步电机凸极块。

优先使用模拟速度潮流源块。对于模拟速度更快但保真度较低的模型，请使用潮流源从Simscape>电>来源图书馆。的潮流源块提供一个理想的或电流依赖的电压源。电压可以包含串联阻抗，也可以作为摆动、PV或PQ总线的源。

执行负载流分析

检查三相的负载流量数据Simscape电兼容频率-时间仿真模式的传输系统模型:

启用Simscape数据日志记录。
参数化电压源。
在负荷流分析开始时，传输线损失的方程变量是未知的。当未知变量被解决时，总线通过提供或吸收有功功率和无功功率来平衡损失。每个总线有四个变量:
- P-有功功率
- 问-无功功率
- V——电压
- θ-相位角
其中两个变量是已知的，两个是未知的。哪些变量是已知的，哪些是未知的，这取决于主动控制的三相电源和连接到母线的负载。电压源块配置决定负载流分析中使用的总线类型。您可以在模型中包含多个总线类型。总线类型选项有:
- 摆动母线-摆动、松弛或参考母线平衡系统中的有功功率和无功功率。松弛总线作为系统中其他总线的角度参考。摆动母线的相位角为0°，电压大小指定。典型值为1聚氨酯．在负荷流分析的开始，P而且问是这个总线的未知变量。
- PV总线- PV(或发电机)总线通过提供恒定的有功功率和电压来平衡系统中的有功功率和无功功率。在负荷流分析的开始，θ而且问是这个总线的未知变量。
- PQ总线—PQ(或负载)总线决定消耗的有功功率和无功功率。在负荷流分析的开始，V而且θ是这个总线的未知变量。
如果你的模型包含一个或多个:
- 潮流源blocks—对于每个块，用于源类型参数，将总线类型设置为以下选项之一:
  - 摇摆不定的巴士
  - 太阳能汽车
  - PQ总线
  指定相关的参数，这些参数取决于您选择的总线类型。
  为避免由于PV或PQ总线的非最优最小值而导致的模拟问题，请使用预期的范围属性的最小值和最大值内部源相位搜索范围参数。
- 磁感应机块-对于每个块，指定块的优先级和开始值变量设置。在主要设置，设置初始化选项参数为负载流变量设置目标．在变量设置，选择优先级并指定开始值:
  - 滑
  - 实际发电量
  - 机械功率消耗
  方法设置初始目标值的详细信息变量设置,请参阅设置块变量的优先级和初始目标．
  要完全指定初始条件，必须以高优先级目标值的形式包含初始化约束。例如，如果你的感应电机连接到一个惯性块时，对于感应电机的初始条件是完全指定的，如果变量界面设置惯性块,优先级为转动速度设置为高．或者，您可以设置优先级来没有一个为惯性块转动速度，而不是设置优先级用于感应机块滑，实际发电量,或机械功率消耗来高．
- 同步机器块——对于每个块，使用初始条件设置。可用的参数目标取决于该块是为swing、PV或PQ总线配置的。在初始条件设置:
  1. 设置初始化选项参数为负载流变量设置目标．
  2. 的总线选择源类型参数。
  3. 指定相关总线参数的值。
  4. 为避免由于非最优最小值而引起的模拟问题，在预期的范围属性的最小值和最大值内部源相位搜索范围参数。
配置每个母线而且母线(DC)布洛克:
1. 设置连接数来2，3.,或4．
2. 在母线块，指定电压和频率以匹配连接块的指定值。在母线(DC)块时，只需要指定额定直流电压。
3. 使用a查看负载流数据范围块，暴露可选测量端口上母线布洛克:
  - 公开端口Vt而且ph值,设置测量端口来是的．
  - 公开端口P而且问,设置测量端口来是的．
  连接母线而且范围块。
配置解算器配置块。集方程公式来频率和时间．
模拟模型。

模拟完成后，可在母线而且母线(DC)block注释和Simscape日志数据，模型输出到MATLAB^®工作区。

有关如何执行负载流分析的示例，请参见:

机器参数化和变量初始化

您可以使用负载流分析中的数据正确地初始化三相感应和同步电机块。有关示例，请参见:

负载流分析器应用程序

如果您的模型配置为功率流分析，您还可以使用负载流量分析仪对三相交流或直流电力传输系统进行功率流或负载流分析。应用程序生成三个表。AC节点表包含交流网络节点的数据，由交流母线、潮流源、同步电机、感应电机和三相负载块表示。交直流母线表包含所有母线的数据。AC连接表包含网络连接的数据，由传输线和变压器块表示。当你打开应用程序时，表被预先加载了当前或指定模型中相关块的指定参数值。运行功率流分析后，这些表还显示了节点和连接块的稳态电压值、电压相位角、有功功率和无功功率。

的负载流量分析仪应用程序允许您:

运行负载流分析。
突出显示并更新母线、负载流源、同步电机、感应电机和三相负载块的负载流输入块参数值。
更改潮流源、同步电机和感应电机块的母线类型。
选择并突出显示模型中的节点和连接块。
通过增加或减少值对表中的列进行排序。
将数据导出到电子表格、mat文件或逗号分隔变量(CSV)文件。

解决负载流分析和初始化问题

如果在模拟负载流模型时遇到问题，请应用这些故障排除措施。增量地测试负载流模型可以帮助您避免指定非物理负载流需求。

内部负载流源阻抗

包括内部源阻抗为a潮流源当源类型块参数设置为摇摆不定的巴士，太阳能汽车,或PQ总线可以防止初始化收敛。要解决任何收敛问题，请使用以下方法之一:

属性的值来限制解决方案范围内部源相位搜索范围参数。
忽略源阻抗。
从外部对阻抗建模潮流源块。

场路瞬态或初始转子加速度

如果为负载流分析初始化一个同步机器块，则该块将求解所有经过park转换的通量变量和稳态机械变量。然而，自动电压调节器(AVR)或调速器的错误初始化可能导致场路瞬态或初始转子加速度。解决这些问题:

确定扭矩和电场电压的初始值。
1. 使用AVR、调速器和设置的近似值运行负载流分析。
2. 在相邻的负载流结果中记录这些值母线布洛克:
  - 电压大小
  - 相角
  - 产生的实际功率
  - 产生无功功率
3. 对于同步机器块，在初始条件设置，设置初始化选项参数设置实功率、无功功率、终端电压和终端相位．
4. 使用来自负载流结果的值指定这些参数:
  - 终端电压大小
  - 终端电压角
  - 终端有功功率
  - 终端无功功率
5. 打印AVR和调速器所需的初始条件到MATLAB工作空间。右键单击机器块，然后从上下文菜单中选择电>显示相关初始条件．相关数据为现场电路电压，si_efd0，机械扭矩，si_torque0．
使用计算的初始条件值指定AVR和调速器初始条件。

的带注释的数据母线块的旁边同步电机凸极块在ee_loadflow_sm_initialization的模型使用Loadflow进行同步机器初始化的例子。如果你打开同步电机凸极块，单击初始条件设置，并设置初始化选项参数设置实功率、无功功率、终端电压和终端相位时，可以观察到指定的参数值与负载流模拟值相等。

请注意

已经输入了指定的参数值，以匹配此模型的负载流结果。

物理量	负载-流模拟值	同步机块初始条件参数名称	同步机块初始条件参数值
电压大小	1.020聚氨酯	终端电压大小	`13.8 * 1.02kV`
相角	0.00度	终端电压角	`0度`
产生的实际功率	31.2兆瓦	终端有功功率	`31.2 e6V *`
产生无功功率	10.4兆乏	终端无功功率	`10.4 e6V *`

如果将数据打印到命令行，则si_torque0而且si_efd0数据打印在稳态(SI)所需的初始条件：

稳态(SI)所需初始条件:si_efd0 = 85.4468: V %场路电压si_ifd0 = 1168.87: A %场路电流si_torque0 = 828709: Nm %机械扭矩si_Pm0 = 3.12416e+07: W %机械功率

要正确地初始化，请指定85.4468V为场电压源的值，和828709纳米的值轴转矩常数块连接到理想扭矩源块。

多个负载流仿真解决方案万博尤文图斯

初始化交流电网时指定的负载流目标集通常有多个解决方万博尤文图斯案。例如，对于指定有功功率和电压的PV总线电源，有两种无功功率的解决方案。万博尤文图斯对于所需的解决方案，无功功率的大小通常小于指定的有功功率大小。对于非期望解，无功功率的大小远大于有功功率的大小。

如果初始化返回不需要的解决方案，请重新配置潮流源或同步机块和增加值为最小边界内部源范围搜索范围参数。为潮流源块中，参数为预期的范围设置。对于同步机器块，参数在初始条件设置。

非最优局部极小值

在满足有功功率和无功功率需求的前提下，如果优化减小了功率，仿真就会停止并产生误差母线块电压，到解更接近于零母线电压周围的不希望的局部最小值，而不是期望的负载流解的点。若要防止此类问题，请重新配置潮流源或同步机块和增加值最低电压(pu)参数。为潮流源块中，参数为预期的范围设置。对于同步机器块，参数在初始条件设置。