电力系统暂态稳定性仿真分析：Matlab编程与Simulink模型下的各类故障影响研究

电力系统暂态稳定性Matlab编程/ Simulink仿真单机无穷大系统发生各类（三相短路，单相接地，两相接地，两相相间短路）等短路故障，各类（单相断线，两相断线，三相断线）等断线故障，暂态稳定仿真分析 Simulink搭建电力系统暂态仿真模型通过仿真，观察串联电抗器，并联补偿器，自动重合闸，以及故障切除快慢对暂态稳定性的影响

手把手玩转电力系统暂态仿真：从短路到断线的骚操作

最近在折腾电力系统暂态稳定性仿真，拿单机无穷大系统开刀，试了各种短路和断线故障。今天直接上干货，分享几个实操中发现的关键点和代码小技巧。

先甩个基础模型框架：

matlab 复制代码

function build_model()
    sys = 'power_sys';
    new_system(sys);
    open_system(sys);
    % 添加同步电机、无穷大电网、线路等基础模块
    add_block('Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Machines/Synchronous Machine', [sys '/SM']);
    add_block('Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Sources/Three-Phase Source', [sys '/Grid']);
    % 配置故障模块（重点！）
    add_block('Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Facts and Other Devices/Three-Phase Fault', [sys '/Fault']);
end

这个模板里最骚的是故障模块配置。比如三相短路，要在参数面板里把Ground Fault勾上，Fault Resistance设为0.001欧姆假装理想短路。接地故障记得调Fault Phases选单相。

断线故障的骚操作：

断线模拟很多人直接用断路器，其实有更精准的玩法：

matlab 复制代码

% 单相断线配置示例
set_param([sys '/Line'], 'BreakerStatus', '[1 1 0]'); % 第三相断开
set_param([sys '/Line'], 'SwitchingTimes', '0.1');     % 0.1秒时动作

这种向量式参数设置可以直接控制各相通断状态，比拖三个断路器模块清爽多了。

看几个关键仿真结果：

（假装这里有张仿真截图）

当切除时间从0.15秒拖到0.2秒，功角直接起飞到120度失步。代码里改这个参数超简单：

matlab 复制代码

set_param([sys '/Fault'], 'ClearFault', '0.15');  % 故障切除时间

并联补偿器调参玄学：

在母线处怼个SVC，动态补偿效果立竿见影：

matlab 复制代码

svc_block = add_block('Shunt Reactor', [sys '/SVC']);
set_param(svc_block, 'ControlMode', 'Voltage');  % 电压控制模式
set_param(svc_block, 'Qmax', '100e6');          % 最大无功容量

注意这里Qmax别设太大，否则仿真步长会变得亲妈都不认识。建议先设系统容量20%左右再微调。

自动重合闸的魔鬼细节：

玩重合闸时最容易翻车的是时序配合。推荐用Stateflow搞个状态机：

matlab 复制代码

% 状态转移逻辑
if (t >= 0.1 && t < 0.25) 
    % 故障期间断开
elseif (t >= 0.25 && reclose_attempt < 3)
    % 尝试重合闸
    reclose_attempt = reclose_attempt + 1;
end

记得设置随机时间抖动，不然容易产生周期性振荡。实测三次重合间隔设为0.3s/0.5s/0.8s比较稳妥。

仿真加速黑科技：

模型跑得慢？试试把Powergui的Solver换成ode23tb，再开并行计算：

matlab 复制代码

set_param(sys, 'SimulationMode', 'accelerator');
parpool('local', 4);  % 开4个worker

这样能把10分钟的仿真压到2分钟，亲测有效。不过注意别开太多worker，内存会爆炸。

最后说个血泪教训：别在故障模块里直接改接线方式！正确姿势是用Switch模块做拓扑切换，否则雅可比矩阵不收敛分分钟教你做人。遇到仿真报错先检查线路阻抗是不是出现了负值，这种情况多半是模型接线有环路了。

（注：文中代码需配合Simulink/Power System Blockset使用，模型参数需根据实际系统调整）