电力系统设计论文

电力系统自动化课程设计题目区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真学号姓名专业班级学院电气工程学院指导教师成绩目录摘要.....................................................3引言....................................................4一、设计前的认识.........................................5（一）电力系统自动化.....................................5（二）控制系统..........................................6（三）功率控制...........................................7（四）自动频率控制.......................................8（五）Matlab.............................................9二、设计准备..........................................10设计内容与要求.........................................10三、利用MATLAB进行仿真................................11（一）仿真的外部图形...................................11（二）仿真的结果图....................................13四、结论...............................................15参考文献...............................................16答谢.................................................17区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真摘要随着现代城市的发展,人们对控制系统的要求越来越高。控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。而本次仿真运用功率控制欲频率控制，而功率控制分为前向与反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制细分为外环功率控制和内环功率控制。功率控制是CDMA系统一项关键技术。通过这些认知用区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真，运用Matlab软件进行图形的绘制与仿真结果的导出。通过电力系统自动化设计的仿真，可以直观、逼真地显示控制系统的控制过程，可以改进和验证该系统的可行性。关键词：Matlab，控制系统，策略，仿真引言近年来，随着城市建设的不断发展，电力系统自动化已于人们的生活密不可分，电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班。DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便）,配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。而其中很重要的控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。本文利用MATLAB系统来进行区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真，帮助我们更深刻的认知电力系统自动化的应用于设计，从而帮助我们的学习。一、设计前的认识（一）电力系统自动化电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化，电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班。DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便）,配电自动化。对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。来谈谈它的主要领域，按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面，并形成一个分层分级的自动化系统(见图）。区域调度中心、区域变电站和区域性电厂组成最低层次；中间层次由省（市）调度中心、枢纽变电站和直属电厂组成，由总调度中心构成最高层次。而在每个层次中，电厂、变电站、配电网络等又构成多级控制。它分为电网调度自动化，火力发电厂自动化，水力发电站综合自动化，供电系统自动化，电力工业管理系统自动化等。（二）控制系统控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变化的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。1、按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。2、按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。其工作原理为：检测输出量的实际值，将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。例如，用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表示。在确保稳定性的前提下，要求系统的动态性能和稳态性能好，即：动态过程平稳（稳定性）；响应动作要快（快速性）；跟踪值要准确（准确性）。（三）功率控制为使小区内所有移动台到达基站时信号电平基本维持在相等水平、通信质量维持在一个可接收水平，对移动台功率进行的控制。功率控制分为前向与反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制细分为外环功率控制和内环功率控制。功率控制是CDMA系统一项关键技术。CDMA系统是干扰受限的系统，移动台发射功率对小区内通话的其他用户而言就是干扰，所以要限制移动台发射功率，使系统总功率电平保持最小。功率控制是WCDMA系统关键技术之一。由于远近效应和自干扰问题，功率控制是否有效直接决定了WCDMA系统是否可用。前向功率控制指基站周期性地调低其发射到用户终端的功率值，用户终端测量误帧率，当误帧率超过预定义值时，用户终端要求基站对它的发射功率增加1%。每隔一定时间进行一次调整，用户终端的报告分为定期报告和门限报告。反向功率控制在没有基站参与的时候为开环功率控制。用户终端根据它接收到的基站发射功率，用其内置的DSP数据信号处理器计算Eb/Io，进而估算出下行链路的损耗以调整自己的发射功率。开环功率控制的主要特点是不需要反馈信息，因此在无线信道突然变化时，它可以快速响应变化，此外，它可以对功率进行较大范围的调整。反向功率控制在有基站参与的时候为闭环功率控制。功率控制的作用为功率控制能保证每个用户所发射功率到达基站础保持最小，既能符合最低的通信要求，同时又避免对其他用户信号产生不必要的干扰。功率控制的作用是减少系统内的相互干扰，使系统容量最大化。功率控制是WCDMA系统的关键技术之一。由于远近效应和自干扰问题，功率控制是否有效直接决定了WCDMA系统是否可用，并且很大程度上决定了WCDMA系统性能的优劣，对于系统容量、覆盖、业务的QoS（系统服务质量）都有重要影响。（四）自动频率控制使输出信号频率与给定频率保持确定关系的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AFC环。AFC环主要由鉴频器和受控本地振荡器等部件构成。后者大多采用压控振荡器，它能使中频fi在输入信号频率fc和本地受控振荡频率fi发生变化时尽量保持稳定。通常令fi＝f1－fc。鉴频器的作用是检测中频的频偏，并输出误差电压。闭环时，输出误差电压使受控振荡器的振荡频率偏离减小，从而把中频拉向额定值。这种频率负反馈作用经过AFC环反复循环调节，最后达到平衡状态，从而使系统的工作频率保持稳定且偏差很小。早期的AFC环用于自动调谐接收机，以简化接收机的调谐手续，并使它在发射信号频率不稳定时也能进行稳定接收。20世纪50年代初期，AFC环始用于调频通信接收机，以提高抗干扰能力；用于雷达接收机以实现频率微调；还用于调频发射机和其他电子设备，以提高主振频率的稳定度。（五）MATLABMATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。这款软件对本次试验帮助作用非常大，有必要深入学习。二、设计准备设计内容与要求：根据课本110到113页的内容，运用MATLAB程序进行图形的制作与仿真，从而实现用区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真图，并求得每个区域的频率和功率响应。要求：1.遵循课本里的仿真内容，不得擅自改动参数2.运用MATLAB程序，对设计进行仿真图的设计3运用MATLAB程序，对仿真结果进行处理4.对整个仿真过程进行总结，并写出论文三、利用MATLAB进行仿真（一）仿真的外部图形（二）仿真的结果图四、结论这次设计简单分析了用区域控制误差ACE建立两区域系统的仿真框图，仿真实验教学以仿真动画代替实物模型既能节约大量的实验室经费，又能提高实验的安全性，缩短实验时间;以仿真动画的形式表示控制和程序的执行结果，极大地增加了学生的参与实验的意识