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长线路中波过程的仿真分析 一．实验目的： 1、了解描述输电线路的等值电路模型。 2、掌握SIMULINK中用于实现输电线路的等效模块及其对应参数含义。 3、掌握多段PI型等效电路模块实现长线路阻抗的频率特性。 二．实验内容： 1.输电线路的等值电路模型： 输电线路的基本电气参数有电阻、电抗、电纳和电导，这些参数主要取决于导线的种类、尺寸和布置方式等因素。输电线路的参数实际上是沿线路均匀分布的，可将参数均匀分布的输电线路看成由无数个长度为dx的小段组成，若每单位长度的电感及电阻分别为L和R，每单位长度导线对地电容及电导分别 为C和G，则单相等值电路如图2-1所示 图2-1 输电线路的等效电路模型 2.RLC串联支路模块： 　　在电力系统中，对于电压等级不高的短线路(长度不超过100 km的架空线路)，通常忽略线路电容的影响，用RLC串联支路来等效。SimPowerSystems库提供的RLC串联支路如图2-2所示，具体的参数含义如下： 图2-2RLC串联支路图标 (1) “电阻”(Resistance R)文本框：电阻(单位：Ω)。 (2) “电感”(Inductance L)文本框：电感(单位：H)。 (3) “电容”(Capacitance C)文本框：电容(单位：F)。 (4) “测量参数”(Measurements)下拉框：对以下变量进行测量。 ① “无”(None)：不测量任何参数； ② “支路电压”(Branch voltages)：测量支路电压； ③ “支路电流”(Branch currents)：测量支路电流； ④ “所有变量”(Branch voltages and currents)：测量支路电压和电流。 3.PI型等效电路模块： 　　在电力系统中，对于长度大于100 km的架空线路以及较长的电缆线路，电容的影响一般是不能忽略的。因此，潮流计算、暂态稳定分析等计算中常使用PI型电路等效模块，其等效电路及单相和三相图标如图2-3所示。 a) PI型等效电路 b) PI型等效电路模块单相和三相图标 图2-3PI型等效电路及其模块图标 单相PI型等效电路模块的参数对话框中参数的含义： (1) “基频”(Frequency used for RLC specification)文本框：仿真系统的基频用于计算RLC参数值。 　　(2) “单位长度电阻”(Positive- and zero-sequence resistances)文本框：正序和零序电阻[R1 R0](单位：ohms/km)。 　　(3) “单位长度电感”(Positive- and zero-sequence inductance)文本框：正序和零序电感[L1 L0](单位：H/km)。 　　(4) “单位长度电容”(Positive- and zero-sequence capacitance)文本框：正序和零序电容[C1 C0] (单位：F/km)。 (5) “线路长度”(Line section length)文本框：线路长度(单位：km)。 　长度不超过300 km的线路可用一个PI型电路来代替，对于更长的线路，可用串级联接的多个PI型电路来模拟。PI型电路限制了线路中电压、电流的频率变化范围，可以满足基频下的电力系统以及电力系统与控制系统之间的相互关系的计算精度，但是对于研究开关开合时的瞬变过程等含高频暂态分量的问题时，就不能不考虑分布参数的特性了，这时应该使用分布参数线路模块。 4.多段PI型等效电路模块实现长线路阻抗的频率特性仿真： 一条300 kV、50 Hz、500 km的输电线路，其z=(0.1+j0.5)Ω/km，y=j3.2×10-6 S/km，试分析用多段PI型等效参数表示的线路阻抗的频率特性。 三．实验步骤： (1)理论分析。由已知，L=0.0016 H，C?=?0.0102 μF，可得线路传播速度为 电压在300km线路上从其首段传播到尾端的时间为T= =1.212 ms 振荡频率为 Hz 按理论分析，第一次谐振发生在1/4 f，即频率206 Hz处。此后，每206?+?n?×?412 Hz(n=1，2，…)，即618，1031，1444，…处均发生谐振。 (2) 按图2-4搭建仿真电路。选用的各模块的名称及提取路径如表2-1所示。 图2-4 多段PI型等效电路模块仿真电路图 模 块 名 提 取 路 径 交流电压源Vs SimPowerSystems/Electrical Sources 串联RLC支路Rs_eq SimPowerSystems/Elements PI型等效电路Pi Line