设定励磁方式。
3. 变压器模拟
模拟变压器应满足如下要求：
(1) 模拟变压器短路电压U k和原型相等； (2) 模拟变压器短路损耗的标么值和原型相等； (3) 模拟变压器以标么值表示的空载特性和原型相同；
(4) 模拟变压器额定电压时空载电流和空载损耗的标么值和原型相等； (5) 模拟变压器的绕组接线方式和原型相同； (6) 模拟变压器的磁路系统和原型相同。
一般，模拟变压器同模拟同步发电机一样，为减小电阻和损耗，需要专门设计、制造。模拟变压器高压侧有许多个绕组组成，以便灵活组合调整变比，模拟匝间短路。模拟变压器另一个重要参数是短路电压UK，它是由漏磁通产生的。因此短路电压可利用改变磁分路或改变高、低压绕组的位置改变。
图3（a）为用磁分路法改变变压器的短路电压。在模拟变压器高低压绕组之间插入铁芯，利用改变漏磁通改变变压器的短路电压值。
图3(b)为用不平衡绕组法改变变压器的短路电压。模拟变压器绕组个数较多，可灵活改变高低压绕组的位置。利用位置组合改变漏磁通，以改变短路电压。
模拟变压器的变比可以是任意的，不必和原型一样。
图3模拟变压器结构示意图 （a）磁分路法 （b）不平衡绕组法
4. 输电线路模拟
实际输电线路一般为分布参数（串联的电感、电阻，并联的电容），三相输电线路之间具有互感和互电容。在动模实验室中，输电线路模型一般不要求空间电磁场的相似，只要求线路上某节点的电压与电流随时间变化过程与原型相似。因此一般采用等值“П”型电路，以分段集中参数模型来模拟分布参数模型。每个“П”模拟一定的实际线路长度，串联起来可模拟不同长度的实际线路。
不同的电压等级每百公里的X、 R、 b 是不同的，可查资料确定。 图4是模拟输电线路三相网络等值接线图，图中参数为
6
X1 —正序电抗，Ω/KM r1 —正序电阻，Ω/KM b1 —正序电纳，1/Ω-KM XN —中线电抗，Ω/KM rN —中线电阻，Ω/KM bN —等值对地电纳，1/Ω-KM L —单元π模拟线路长度, KM 其中
XN =rN =
X0?X13r0?r133b0b1b1?b0
bN =
式中 X0、r0、b0分别为零序电抗、零序电阻、零序电纳。
5. 负荷模拟
电力系统的负荷一般有热负荷（如灯箱、电炉），旋转负荷（如电机负荷），无功负荷，整流负荷等组成，是随机分布、经常变化的。因此，负荷模拟应满足不同功率因数的负荷要求。
(1) 一般，综合负荷的模拟应考虑以下比例： 异步电机负荷 55%--65% 同步电机负荷 5%--15% 整流负荷 5%--10% 照明和电热负荷 15%--20% 线路损耗及其它 5%--10% (2) 模拟负荷的静态特性与原型相同，即
dP*dv*；
dQ*dv*；
dP*df*；
dQ*df*
等特性相同。
(3) 模拟负荷的动态特性与原型相同。如电动机的机械惯性常数与原型相等，所拖动机械的转矩—转速特性与原型相同。
此外，若专门研究负荷模型，则要对负荷进行较精确的模拟。
6. 原动机系统模拟
电力系统的原动机系统包括汽轮机、水轮机和动力部分。显然，动模实验室模拟汽轮机、
7 锅炉、水轮机、水力动力比较困难，一般都采用数学模拟的方法。
原动机系统的模拟一般包括原动机特性的模拟和调速器的模拟。
原动机特性的模拟主要是机组转矩—转速静特性的模拟。一般汽轮发电机组和水轮发电机组的转矩—转速静特性在额定转速附近都近似为450直线，如图5所示。用方程式描述为
dMT* = －dω*
式中 MT* —原动机转矩的标么值
ω* —原动机角速度的标么值
实验室内拖动模拟发电机的是一台普通直流电动机，如图6所示。模拟发电机MF由直流电动机ZD拖动，直流电动机由三相桥式可控硅整流装置供电。
为获得转矩—转速的45特性，从测速发电机引来的转速负反馈信号与给定值比较，又从交流侧引来的电流反馈信号与电流调节器的给定信号进行比较，经过移相、触发单元控制可控硅导通角。当控制电压UK增加时，整流输出电压增加，反之减小。
图5原动机转矩—转速特性
0
图6 模拟原动机系统原理图
图中ZD为直流电动机；MF为模拟发电机；LH为电流互感器；U g为给定电压。
模拟原动机控制系统框图见图7。
因为转矩正比于直流电动机电流Id ，角速度正比于转速n ,所以模拟原动机系统静态特性可用下式表示。
ΔIIdn8 d??Δnnn
式中 ΔId —直流电动机电流变化量
I d n—直流电动机电枢电流额定值
Δn —对应ΔId，直流电动机的转速变化量
n n —模拟发电机的额定转速
图7 模拟原动机控制系统框图
图中 K1—速度调节器放大倍数
α—电流反馈量 β—速度反馈量
由图7可得控制系统电压方程式为
U βd = K 3U k = K 2K 3 [K1 ( U g－
n×n )－
α×Id ] （1）
nId n电枢回路电压方程式为
U nIdd = C eΦn＋Id Rd = C eΦ×
nnn+nI×I d n Rd （2）
dn式中 C eΦn —直流电动机的电势
Rd —直流电动机的直流电阻
令上述（1）、（2）两式右端相等并取变化量形式(忽略RdId和CeΦn 变化量)可得
Δn3αΔIdn??K2K??α?ΔId
nK1K2K3β?IdnK1βIdn调节反馈系数α、β和放大倍数K1使得
αK=1
1β则可得到要求的原动机特性为
9
ΔIIdnd??Δnnn
即 d MT* = －dω*
原动机调速器的模拟可参考电力系统自动化有关书籍，这里不再祥述。
另外，为更精确的模拟原动机系统的调速特性和调速器特性，微机式可控硅整流装置已在动模得到应用。
四．模拟系统方案设计原则
要在动态模拟上对给定的原型系统进行模拟研究，首先，应确定需要模拟的原型系统，然后，在动态模拟实验室构造一个与原型系统结构相同、参数及变量标么值相等、时间常数相等的模拟系统，进而在模型上进行实验研究。实际电力系统是复杂的，系统结点数、支路数、发电机台数是很多的，负荷是分散的，特性也是多种多样的。在动模实验室里，要对复杂的电力系统原型进行完全模拟是不可能的，也是不必要的。
建立模拟系统方案时需要考虑以下问题。
1．对需要研究的课题进行分析，明确任务、性质和范围；对需要着重研究的部分，应精确模拟，对于其它部分，可进行简化。
2．对原型系统应有深刻了解，对原型系统参数、特性及原型系统资料进行分析，对研究影响不大或不重要的部分，进行合理简化或等值，尽量使需要模拟的原型系统规模不要太大、太复杂。
3．应考虑实验室现有的模拟设备及其参数、特性，使得最后确定的原型系统的动态模型是实验室可以实现的。
五．模拟计算举例
原型系统如图8所示。汽轮发电机经变压器、输电线路与无穷大系统相连，用以研究输电线路上发生故障时系统的稳定性问题。
1．原型系统参数计算
设原型系统基准值 SB=120MVA，UB=15.75KV，则原型系统线路参数的标么值为
Xl L* = 0.387×70×rl L* = 0.105×70×
-6
12023022= 0.06 = 0.016
2120230bl L* = 2.98×10×70×
如图9所示。
230120= 0.092
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