基本信息
- 项目名称：
- 基于MATLAB的漫水湾水电厂电气主接线系统建模与仿真
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 利用Simulink建立漫水湾水电厂电气系统模型，从而进行各种线性和非线性电路的稳态和动态分析。不仅能更直观的看出电气系统的故障运行的情况，还可以根据需要随意改变参数预知现实工作中某一操作可能带来的后果。通过仿真系统分析的研究，既避免了因为操作失误而带来的设备损坏，预知可能发生的故障造成的后果，而且有效的保证了工作人员的人身安全，对电力系统的分析及控制系统的发展起到了举足轻重的作用
- 详细介绍：
- 关于“基于MATLAB/Simulink的漫水湾电厂电气主系统仿真分析”的介绍 随着电力事业的发展，发电设备向着高参数、大容量、高度自动化方向发展。电气主系统的正常运行已成为控制理论界的一个研究热点，各种高级控制算法不断出现。但是将控制算法应用于实际系统通常需要花费大量的时间和精力，而且实际系统中存在很多复杂非线性成分无法直接分析。因此，在实际实施前有必要对控制算法的有效性以及整个系统的性能进行动态仿真。 MATLAB语言及其SIMULINK可视化仿真平台在控制系统仿真中应用非常普遍。使用SIMULINK可以迅速建立各种线性或非线性模型,用户可以任意观测系统各处的动态变化,而且仿真速度比使用 MATLAB语言更快。本文将对基于Simulink的漫水湾电厂电气系统仿真分析进行一个简要的介绍。 一、电厂介绍 漫水湾水电站位于安宁河中游末端，距西昌市有五十余公里。是一座以发电为主,兼有洪、灌溉、航运和水产养殖等综合效益的大型水利水电工程。 坝趾控制流域面积达9340km2，占全流域面积的63.5%。水库正常蓄水位65m，相应库容50.17亿m3；设计洪水位70.13m，相应库容为67.71亿m3；校核洪水位73.01m，相应库容为79.2亿m3（总库容）。为多年调节水库。电站原设计总装机容量180MW（4×45MW），保证出力55.9MW，多年平均发电量6.3亿kw.h，年利用小时3500h。现正在扩建2×120MW机组。扩建完成后，本电站最终总装机容量为420MW。 二、研究条件 1 硬件配置的基本要求 微机一台：主频PENTIUM200；32M内存；3.2G硬盘；16倍光驱；显示卡、声卡、音箱等。 2 软件配置的基本要求 (1) 中文视窗Windows95以上版本； (2) 多媒体仿真培训软件； 以上条件都容易具备，所以我们具备分析仿真运行的起码条件。 三、研究思路 为了对漫水湾电厂电气主系统进行更好的研究，我们首先将对漫水湾电厂的运行状况进行了一定的了解，并且将对漫水湾电厂主系统的历史故障资料进行搜集，针对这些故障我们会将现实问题转化并建立为数学模型，再利用基于Simulink的POWERSYS工具箱建立出电气系统模型，从而进行各种线性和非线性电路的稳态和动态分析。利用分析结果，我们不仅能更直观的看出电气系统的故障运行的情况，而且，我们还可以根据需要随意改变参数预知现实工作中某一操作可能带来的后果，从而做到防患于未然。通过仿真系统分析的研究，既避免了因为操作失误而带来的设备损坏，预知可能发生的故障造成的后果，而且有效的保证了工作人员的人身安全，对电力系统的分析及控制系统的发展起到了举足轻重的作用。 四、预期成果与效益转化 1、 利用MATLAB/Simulink的系统仿真更直观的看出系统故障运行时的状态，也能仿真出其正常运行的条件及状态； 2、 通过对正常运行的仿真让员工更清楚直观的了解系统正常运行时的状态，从而增强对系统的管理意识，避免故障的发生以及对故障合理安全地进行处理解决； 3、 电力生产的连续性、重要性和停电对生产造成的直接危害和社会影响，一般来说，不可能停止设备运行或人为制造事故现象来培训值班人员。然而，通过仿真系统的建立，让员工更清楚深刻的了解到设备运行时各种状况及性能参数，以便规范操作，避免操作失误带来的各种不良后果； 4、通过仿真系统分析，可以避免故障运行的发生而带来的经济及生命财产的严重亏损，提高设备运行的综合性能，保证设备的安全正常运行，从而提高电力设施的经济价值的转换。 五、小结 MATLAB语言及其 SIMULINK可视化仿真在电力系统发展中已成为一种趋势，其对电力自动化控制的发展起到很好的促进及改进作用，对电力系统分析的简洁性、可视性、直观性、实效性进一步加强，避免了冗杂的数学推演运算，应用变得十分普遍。通过MATLAB/Simulink的漫水湾电厂电气主系统仿真分析的研究，不仅加强了漫水湾电厂的电力系统的管理与运行状态的分析，尽量避免了故障运行的发生，而且便于其工作人员的安全合理地进行故障排除处理及进行各种操作，进而提高设备运行的综合性能，达到设备工作效益及经济效益的进一步优化。
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撰写目的和基本思路
- 本文基于MATLAB/Simulink中建立了四川省凉山漫水湾水电厂的电气主接线系统模型，仿真了正常运行、单相接地短路、两相接地短路、两相短路和三相短路等状态，仿真结果与理论分析情况达到一致，仿真分析表明该仿真模型具有实际可行性，为凉山漫水湾水电厂电气运行和维护提供理论参考。同时该仿真方法具有一定的针对性和适用性，以期对其它水电厂及变电站仿真分析有一定的参考价值。
科学性、先进性及独特之处
- 为设备巡视提供一个基于三维动画技术的变电站虚拟现场，学员在虚拟的变电站场景中进行设备巡视、检查判断设备缺陷的类型和缺陷处理的方法、填写巡视记录等工作。巡视的设备类型分为一次设备、二次设备和特殊设备，具体包括一次设备中的：变压器、开关、刀闸、接地变，消所用变、互感器、电容器、避雷器、母线、电力电缆、电抗器、等；二次设备中的继电保护装置、蓄电池、电度表、中央信号屏、消弧线圈等；特殊设备包括通讯设备等
应用价值和现实意义
- 1.多种故障和不正常工作状态，涵盖变电站值班员职业技能鉴定的学习范围；2.用于其它变电站仿真时，可根据用户的要求适当修改仿真系统；3.低培训费用，一次性投入，反复培训，无需维护、管理人员；4.实用性强，适合不同层次变电运行人员的培训；5 .仿真运算分析，可以对由于设备老化、结垢积灰、环境温度等客观因素所引起的经济指标变化进行理论推导分析，仿真这些因素并进行演练，从而进一步分析造成损耗的原因
学术论文摘要
- 基于MATLAB/Simulink建立了四川省凉山漫水湾水电厂的电气主接线系统模型，仿真了正常和各种故障运行状态，仿真结果与理论情况一致，仿真表明该仿真模型具有实际可行性，为该电厂电气运行和维护提供理论参考。
获奖情况
- 2010年11月 在科学技术于工程出版社第10卷第32期上以论文形式发表
鉴定结果
- 本论文具有很高的实用价值，其把理论运用于实际，全方位多角度的考虑漫水湾电站可能出现的各种故障，可用于各种实训，而且相当直观易懂，增强故障的发生以及对故障合理安全地进行处理解决意识
参考文献
- 1 潘晓晟.MATLAB电机仿真精华50例[M].北京:电子工业出版社,2007 2 薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2002 3 王晶,翁国庆,张有兵.电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社 2008 4 吴天明,谢小竹,彭彬.MATLAB电力系统设计与分析[M].北京:国防工业出版社,2004 5 周俊宇,电力系统动态仿真中二次设备的建模研究[J].广东电力,2006,19(1) 6 樊永波,韩肖清.面向对象的电力系统暂态稳定计算建模[J].太原理工大学学报,2004,35(6) 7 伍家洁.基于MATLAB SIMULINK的电力系统建模[J].重庆电力高等专科学校学报,2005,10(2)
同类课题研究水平概述
- 国内外对电力系统继电保护仿真研究、电力系统故障的仿真分析、电力电子教学中的应用、风力发电系统仿真研究等方面的研究很成熟
