张艳丽++刘晓敏++崔继仁++牛国玲++梁秋艳

[摘 要] 电力系统分析课程计算量大、生涩难懂、概念性较强，是相关专业学生接触最早的专业课程之一。为了调动学生学习的积极性和自主性，实行软硬结合，利用Matlab软件进行了仿真。针对潮流计算的特点，给出了潮流的仿真曲线，使得学生客观地分析与掌握潮流的计算方法，从而挖掘和提升学生的设计潜力与分析能力。

[关键词] Matlab；电力系统分析；仿真；教学；应用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 19. 093

[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）19- 0223- 02

1 引 言

电力系统分析是电气工程及其自动化专业和农业电气化专业的核心课程，它是强电方向的专业基础课，与电力系统继电保护、发电厂电气主系统、高电压技术等后续课程紧密联系。该课程概括起来为3大计算，分别为潮流计算、短路计算和稳定计算。

电力系统的短路是电力系统故障的典型，存在损失巨大的风险。短路时强大的短路电路会降低系统的电压，削弱其他元件的功能，更影响电力系统的稳定性，造成严重的损失。因而电力系统短路分析意义重大。而电力系统的网络节点很多，节点之间联系程度不一，这样就造成了潮流计算的困难，为此在电力系统分析授课过程中采用了Matlab进行了短路计算，提供了方便、快捷、程序化的教学工具，是学生通过仿真能够掌握电力网络潮流的计算方法。

2 Matlab简介

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称[1]，是美国MathWorks公司所出品的商业数学软件，主要用于、数据的可视化以及数值计算的交互式环境和高级技术计算语言，它主要包括了MATLAB和Stimulink两大部分。在一般情况下，它可以代替底层的编程语言，比如C和C++语言。在计算的要求相同的情况下，人们使用MATLAB编程会使工作量大大地减少[2]。而基于MATLAB的电力系统的潮流计算中使计算机在计算、分析以及研究复杂的电力系统的潮流分布的问题上又迈进了大一步。但是不管采用什么样的算法，所有的电力系统潮流计算都是基于矩阵的迭代的运算。而MATLAB的语言正是以处理矩阵见长的。

经过实践表明，MATLAB语言在电力系统的潮流计算中的仿真研究的应用是可行的，而且由于它强大的矩阵的处理功能，可以完全地应用于電力系统的其它的分析和计算中；用MATLAB语言编程时的效率很高， 程序的调试也是十分地方便，它大大地缩减了软件的开发周期[3]。如果像在控制界那样开发出了电力系统自己的专用工具箱的话，那就可以将系统分析用的一些基本的计算函数形式直接调用，就可以使潮流计算更容易地实现。

3 软硬结合，仿真模拟，提高教学成效

教学过程中，以工程实践能力的培养为侧重点，尽可能多的增加一些能够提高动手能力的教学模块，比如各种实验项目和实训项目。学生始终是教学活动的主体，而教师发挥着重要的主导作用，需要充分调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣。

通过实际控制模拟操作台和Matlab两者硬件、软件结合，仿真出来的图像生动地描绘了短路发生后电压和电流的变化。下面以发生故障频率最高单相接地短路为例，所得数据和实际状况相符，如图1、图2所示。

运行仿真，双击Scope得到单相短路时的电压波形图。刚开始时，系统电压处于稳定的状态，在0.2 s时，发生单相短路故障，A相相电压的电压变为0，B相和C相电压增大。在0.1 s时，切除短路故障，系统电压又重新趋于稳定。刚开始时，电路的电流处于稳定状态，在0.02 s时发生短路故障时，A相电流突然增大，B、C相电流发生微小的变动。在0.1 s时切除短路故障，系统各相电流又重新趋于稳定。

4 结 语

目前，Matlab软件已经在电力系统分析中得到了充分利用，无论是电力系统三大计算、还是电机模拟中，其独有的电力系统工具箱更是为教学提供了极大的方便。学生通过Matlab可以自主设计，并可将其应用到大学生创新创业项目中，极大地提高了学生的设计热情。

主要参考文献

[1]夏华凤，许胜. MATLAB仿真技术在《电机与电力拖动》课堂教学中的应用[J].教育现代化，2016（28）.

[2]王育飞，李海霞.基于MATLAB仿真的太阳能发电系统课程设计案例研究[J].中国电力教育，2014（23）：16-18.

[3李鹏飞，曹红英. ATLAB仿真软件在《电力电子技术》教学中的应用[J].中国电力教育，2010（9）：85-87.endprint