基于MATLAB／SIMULINK的高压直流输电系统故障的仿真分析

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基于MATLABSimulink电力系统短路故障分析与仿真

基于MATLAB/Simulink电力系统短路故障分析与仿真摘要：MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各种领域的工具箱，而且编程语法简单易学。

论文对电力系统的短路故障做了简要介绍并对短路故障的过程进行了理论分析和MATLAB软件在电力系统中的应用，介绍了Matlab／Simulink的基本特点及利用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤。

在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。

关键词：MATLAB、短路故障、仿真、电力系统Abstract：MATLAB has powerful operation ability to draw, toolkit provides users with a variety of fields, and easy to learn programming grammar. Paper to give a brief introduction of fault of the power system and the process of fault are analyzed in theory and the application of MATLAB software in power system, this paper introduces the basic characteristics of MATLAB/Simulink and MATLAB power system simulation analysis of the basic methods and steps. On the simulation platform, with single - infinity system for modeling object, by selecting module, parameter Settings, as well as the attachment, a variety of fault simulation analysis of power system.Keyword:MATLAB;Fault analysis;Simulation;Power System;引言 (3)第一章：课程设计任务书 (3)1.1设计目的： (3)1.2原始资料： (4)1.3设计内容及要求： (4)第二章：电力系统短路故障仿真分析 (5)2.1元件参数标幺值计算： (5)2.2等值电路: (10)第三章：电力系统仿真模型的构建 (10)3.1MATLAB简介: (11)3.2电力元件设计: (11)3.2.1 三相电源: (11)3.2.2 变压器元件: (13)3.2.3输电线路: (14)3.3电力系统模型的搭建: (15)第四章：模型仿真运行 (21)4.1建立仿真模型： (21)4.2仿真结果与分析： (22)第五章: 总结 (25)参考文献 (25)附录：Simulink仿真模型 (26)引言随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。

基于MATLAB_Simulink的高压直流输电系统的建模及仿真研究2222

对ＨＶＤＣ系统的启动及直流线路对地短路故障进行了仿真，动态过
程中整流侧直流线路电压Ｕｄ，电流Ｉｄ和参考电流Ｉｄｒｅｆ，触发角 ! 和故障电流参数仿真曲线见图３。
（１）启动仿真。将逆变侧直流电压置为２３６ｋＶ， ! 初值设为９０°。在
０～０．２ｓ，给定电流参考值（标幺值）从０．２线性上升到１，通过电流调节器
参考文献［１］李尘．基于ＤＳＰ的直流输电系统动态模拟数字化控制研究［Ｄ］．上海：上海交通大学，２００５．［２］赵畹君．高压直流输电工程技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．［３］沈辉．精通ＳＩＭＵＬＩＮＫ系统仿真与控制［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２００３．
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｕｓｅｄａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎｄｌｏｏｋｓｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ；ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓ；ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
２ＨＶＤＣ建模
本文利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和Ｓｉｍ－ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ相结合的方法，建立直流输电及其控制系统的仿真模型，所用模块均为Ｓｉｍｕｌｉｎｋ及ＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ中的标准模块，见图２。

基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真

基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真1. 简介本文档旨在介绍基于Simulink的高压直流（HVDC）输电系统的建模与仿真方法。

高压直流输电系统是一种通过将电能转换为直流电并通过特殊的高压直流电缆进行传输的电力传输方式。

通过建立准确的模型，并进行仿真分析，可以帮助我们更好地理解和优化HVDC输电系统的性能。

2. 模型建立为了建立HVDC输电系统的模型，我们可以利用Simulink软件进行仿真建模。

Simulink是一种功能强大的矩阵模拟工具，它可以帮助我们建立各种物理和电气系统的模型。

在建立HVDC输电系统模型时，需要考虑以下几个关键要素：2.1 直流电源模型首先，我们需要建立直流电源的模型。

直流电源通常由一个直流发生器和一个滤波电容组成。

我们可以利用Simulink内置的电源模块来建立直流电源的模型，并设置合适的参数和电压限制。

2.2 变流器模型接下来，我们需要建立HVDC输电系统中的变流器模型。

变流器负责将交流电转换为直流电，并通过高压直流电缆进行输送。

Simulink提供了多种变流器模型，可以根据实际情况选择合适的模型。

我们需要设置变流器的输入电压、输出电压和功率等参数。

2.3 直流电缆模型HVDC输电系统中的直流电缆是电能传输的关键组成部分。

为了准确建模，我们需要考虑直流电缆的电阻、电感和电容等参数。

Simulink提供了多种电线模型，可以用于建立直流电缆的模型。

我们需要根据实际情况设置直流电缆的参数。

2.4 稳定器模型为了确保HVDC输电系统的稳定运行，需要在系统中添加稳定器模型。

稳定器可以监测并控制系统的电压和功率等参数，以保证电能的稳定传输。

Simulink提供了各种控制器模型，可以用于建立稳定器的模型。

3. 仿真分析利用建立的模型，在Simulink中进行仿真分析可以帮助我们评估HVDC输电系统的性能。

通过仿真，我们可以观察并分析各个组件的工作状态和系统的稳定性。

在进行仿真分析时，可以考虑以下几个方面：3.1 电压和电流波形分析通过仿真，我们可以获得HVDC输电系统中各个组件的电压和电流波形。

基于Matlab Simulink的110kV变电系统建模及故障仿真分析

基于Matlab Simulink的110kV变电系统建模及故障仿真分析作者：杨涛来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期摘要：本文引入了Matlab Simulink仿真手段，搭建110kV小型中性点接地变电系统；设定初值并拟定变压器参数，利用变压器差动保护原理搭建差动电流生成模块；模拟变压器主保护区内外故障，将所得电流、电压以及差流波形直接输出进行观察分析，直观明了地验证变压器主保护原理。

关键词：Matlab Simulink；变电系统；故障分析；系统仿真1.简介随着智能电网和超高压技术的不断发展，电力系统变得十分复杂，易发生故障且难以进行有效的预测和准确进行故障位置与故障类型的判断。

变电站作为电网节点，一旦发生故障，影响面非常大；而对于变电系统故障的判断主要依据经验，而缺乏有效的判断、识别依据，需要对变电系统故障的特征进行分析，通过仿真研究变电系统发生故障的特征信息，以为故障的快速识别与判断提供必要的理由与参数依据。

MATLAB即是一种程序语言，不仅可进行各类线性代数及特殊函数的运算，而且具有很好的绘图功能；用户可依照需求建立图形界面，绘制各类两维和三维图形。

[1]Simulink作为Matlab一个软件包，主要利用图形接口进行建模，与固有的微分方程和差分方程方式比更方便、灵活且直观。

[2]本文引入了Matlab Simulink仿真手段对变电系统开展故障仿真分析，拟以研究110kV变电系统的正常运行及故障状态，通过对变压器区内外故障时各侧电气量及三侧差流变化情况地分析，进一步验证变压器主保护（差动保护）的原理。

2.变电系统的建模仿真变压器是电力系统中最主要的电能转换元件，也是变电站的必要组成部分；较系统中其他电力元件而言，因其作用突出且结构复杂，控制及继电保护工作显得尤为重要。

基于Matlab simulink搭建以三相变压器为核心的110kV变电系统，输出并观察各侧及差动电流波形。

基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真

编号 2018180240B 研究类型基础研究分类号 TP273.6 学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目基于MATLAB的高压直流输电系统的建模与仿真作者姓名罗俊学号2014118010240所在院系机电与控制工程学院学科专业名称电气工程及其自动化导师及职称韩涛讲师论文答辩时间2018年5月12日学士学位论文（设计）诚信承诺书目录1绪论 (5)1.2高压直流输电系统的优势和不足 (5)1.3高压直流输电的应用 (6)2 高压直流输电系统的原理 (6)2.1高压直流系统的元件与接线 (7)2.2换流器的工作原理 (12)2.3十二脉动换流器 (17)2.4直流输电系统的基本控制原理 (19)2.5直流输电系统的基本控制 (19)3高压直流输电系统仿真建模 (21)3.1单个最大接地回路直流输电系统基本结构（正极） (21)3.2 建模与仿真工具MA TLAB/Simulink 简介 (22)3.3高压直流输电系统建模 (23)4高压直流输电系统仿真结果分析 (27)4.1高压直流输电系统的起停和逐步仿真 (27)总结 (31)参考文献 (31)基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊（指导教师，韩涛）（湖北师范大学机电与控制工程学院，中国黄石 435002）摘要：高压直流输电系统（HVDC）是一种成本低，耗能少，稳定性高，并且利用长距离线路来进行大容量输电的技术。

这种技术一般运用在海底电缆等长距离大容量的输电线路中。

本篇论文对高压直流输电系统（HVDC）的结构和概况进行论述。

运用Matlab仿真软件中的Simulink对其进行建模和系统的仿真得到相应的仿真波形，验证其有效性。

关键字：高压直流输电系统；Matlab仿真；Simulink模块库中图分类号：TP273.6Modeling and Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABLuo Jun(tutor: Han Tao)(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi, China, 435002)Abstract :HVDC (HVDC) is a low cost, low energy consumption, high stability, and the use of long distance lines for large capacity transmission technology. This technique is commonly used in long-distance, large-capacity transmission lines such as submarine cables. This paper discusses the structure and general situation of HVDC. Simulink of Matlab simulation software is used to simulate the simulation of the simulation and verify its effectiveness.Key words:HVDC transmission system；The Matlab simulation；Simulink module library基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊（指导教师，韩涛）（湖北师范大学机电与控制工程学院中国黄石 435002）1绪论1.1高压直流输电系统的发展概况在现如今这个时代，用电在日常的生活中不可或缺，那么输电系统就显得更加重要，传输系统可分为直流传输和交流传输与交流传输相比，高压直流传输具有低功耗，低成本和高传输容量的优点，直流传输更加稳定。

基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析

基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析计算机仿真技术已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段,由于Matlab 具有很良好的开发性、高效的数据仿真分析, 特别是信号处理和直观的图形显示功能,且Matlab/ Simulink 环境下的PSB 模型库及Simulink强大的二次开发功能和丰富的工具箱,能快速而准确地对电路及更复杂的电气系统进行仿真、计算. 因此,它已成为电力科研工作者和工程技术人员应用它来进行电力系统有关问题的仿真分析和辅助设计的理想工具.文章介绍了Matlab/ Simulink 的基本特点及应用Matlab 进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤,探讨了综合利用其Simulink 环境、电力系统模块库和相关工具进行电力系统的控制设计和仿真分析,通过对具有同步发电机光控励磁系统的电力系统故障仿真分析,说明了Matlab 在电力系统仿真中强大的功能.1 应用Matlab/ Simulink 进行电力系统仿真分析的基本方法1. 1 Simulink 环境下仿真工具图形编辑器( Power System Blockset 以下简称PSB) 是一个图形编辑器工具,在Simulink 环境下能建立电力系统原理并进行仿真计算. PSB 库提供了电力系统仿真通用的元件和装置,包括RLC支路和负载、变压器、传输线、避雷器、电机、电力电子装置等. 只需通过点击和拖放PSB 库内的模型即可建立用户所需要的电力系统仿真原理图,并利用模型元件的对话框来设置相关参数. 使用Simulink 提供的示波器模型,可显示观测点处的仿真结果及其波形.1. 2 模型库根据电力系统各种电气设备特性,可将PSB 库内的模型分为电源、元件、电力电子器件、电机、连接器和测量等部分. 元件包括单相RLC 支路和和负载模块、变压器、互感器、π型传输线、避雷器、断路器、n 相分布参数线路模型等. 利用Simulink 二次开发功能,可方便地编辑出更复杂的元件模型和集成参数对话框. 电力电子包括通用的半导体元件,每个元件(除二极管外) 都有门极控制输入端和Simulink 输出端,可显示开关的电压和电流值. 电机包括简化的和详细的同步电机、异步电机、励磁机、永磁同步电机和涡轮机等. 每个模块有一个Simu2link 输出来显示内部变量状态值.1. 3 仿真方法和步骤Matlab 实现对电力系统的仿真和分析至少有二种独立的方法.1) 传统的编程方法,即通过大量的代码来实现电力系统的建模、稳态计算和暂态分析等等;但由于Matlab 提供了用户可以直接调用已有的高性能数值计算. 如矩阵求逆、数值微积分等等,较使用C 或Fortran 语言开发其源程序却要简洁得多,可节省大量内存空间和开发时间.2) Simulink 平台上进行仿真分析,按建模方法分为器件级仿真(又称为物理建模) 和系统仿真(又称为数学建模) . 其中器件级仿真是利用Mat2lab 的PSB 中固有元件模型构建新元件的物理模型,该方法一般适用于探讨元件的内部性能;系统仿真是利用MatlabPSimulink 中的控制模块来构建新元件的数学模型,该方法是研究元件的外部特性. 在MatlabPSimulink 平台上,借助于鼠标点击和拖放以及一些必要的参数设置即可实现对电力系统的稳态和暂态分析,并可方便地研究各种先进的控制方法对电力系统的控制效果. 实际上,在实际应用中,特别是对复杂电力系统的仿真分析,两种方法通常交替融合使用.应用Matlab 进行电力系统仿真的主要步骤为:a 系统模型的建立;b 设置仿真参数和控制算法的实现;c 进_______行动态仿真(包括稳态分析和暂态仿真) ;d 结果分析.2 仿真实例使用Matlab6. 0 的Simulink 建立单机对无穷大系统的仿真模型如图(1) 所示.单机即光控励磁图1 光控励磁同步发电机系统故障模型系统同步发电机[1 ] ;无穷大系统模型,用powerlib中inductive source with neutral 模块表示;发电机模型(synchronous machine) 、变压器模型(linear trans2formerd ,yg) 以及调速系统模( hydraulic turbineand governor 即HTG) ;系统负荷10mV;故障时间由Timer 模块控制. powergui 模块中的machine loadflow ;Bus type 为pv generator ;仿真参数如下:同步发电机容量200MW ;UAB = 15. 75kV;变压器容量240MVA;电压变比15. 75kVP230kV.其仿真结果:当Fault 模块为单相故障时,模块内部构成如图2 (a) 所示,以A 相故障为例.其中负荷为10MW, 选择SimulationPStart 按钮,开始仿真. 在t = 1s 发生故障切除后母线电流、电压波形,用Matlab6. 0 中Subplot 及Plot 命令绘出仿真结果,如图3 (a) 所示.当Fault 模块为两相接地故障时,见图2 (b) ,以A、B 两相短路,测得A 相电压、电流波形,如图3 (b) 所示.当Fault 模块为三相接地故障时,见图2 (c) ,测得A 相电压、电流波形,如图3 (c) 所示.由上述三种短路故障时的仿真波形图可看出光控励磁系统同步电机- 无穷大系统在故障过程中的动态响应过程,恢复正常运行时的电压基准值相对稳定.图2 Fault 模块故障模型图3 故障电压波形图压力锅的强度就由该部位控制. 从计算结果可以看到,当锅内压力为80KPa 时,牙边缘处的应力是88. 7MPa ,而当锅内压力达到泄压压力160KPa 时,该处的应力达到177. 4MPa. 因此,如何降低锅牙处的应力成为压力锅设计与分析的一个焦点.3) 压力锅其余部位的应力在表1 中均不大.如,当锅内压力达到160KPa 时,锅底部分的应力是34. 3MPa ,牙槽部分是47. 4MPa ,离材料的极限应力较远,具有较多的安全储备. 但若考虑到压力锅长期使用下的疲劳以及锅底受热部分在高温下材料性质的降低,则该应力也就是恰当的应力水平了.4 结论利用有限元软件ANSYS 对压力锅进行了三维应力分析,部分数据与薄壁圆桶计算结果对比,本文计算结果是可靠的. 牙体及附近是压力锅的最大应力所在部位,其最大应力在报警压力时达到177MPa ,当锅内压力进一步增大时,该应力还将增加,直至达到屈服应力和破坏应力而造成压力锅“爆锅”. 因此,在压力锅设计时,应对牙部仔细分析,以降低牙部的应力,增加压力锅的安全性.参考文献:[1 ] GB13623～2003 ,铝压力锅安全及性能要求[ S] .[2 ] 王勖成,邵敏. 有限单元法基本原理和数值方法[M] 北京:清华大学出版社. 1997. 97～98.[3 ] 刘鸿文. 材料力学[M] . 北京:高等教育出版社,1992.285～289.[4 ] 龚曙光. ANSYS 工程应用实例解析[M] 北京:机械工业出版社,2003. 103～117.(上接第47 页)结论通过对整个系统的仿真,可以得到以下结论:1)Matlab6. 0 中的PSB 是一种专门应用于电力系统动态仿真的工具箱,其中的电力系统的元件模型相当丰富,模糊逻辑控制可通过工具箱中用户界面建立的模糊推理系统FIS(Fuzzy InferenceSystem) 来实现,用户还可以利用Matlab 本身的一些工具来建立自定义模型.2) 当改变元器件本身的参数,如电机的功率、转子和定子的电阻、电感,负载的功率、变压器的容量等,就能实现对电力系统不同工况下运行过程的仿真分析,便于对不同参数和负载情况进行比较.3) 利用Matlab 可以方便地进行电力系统潮流计算、稳态分析、暂态仿真和新元件的设计及测定. 界面灵活、开放直观、互动性强等优点.4) 由于PSB 简化了开关元件的处理,认为是理想模型,在提高仿真速度、简化电路设计的同时,对系统的暂态过程描述不够精确.参考文献:[1 ] 盛义发,邓国扬,王浩宇,等. 同步发电机新型励磁系统的研究[J ] . 南华大学学报,2002 (4) :24～27.[2 ] 邓国扬,盛义发. 基于MatlabPSimulink 的电力电子系统的建模与仿真[J ] . 南华大学学报,2003 (1) :1～6.[3 ] 清源计算机工作室.Matlab6. 0 基础及应用[M] . 北京:机械工业出版社,2001.[4 ] 何仰赞,温增银,汪馥英,等. 电力系统分析[M] . 武汉:华中理工大学出版社,1996.。

基于MATLAB／Simulink的高压直流输电系统仿真研究

赵中原方志邱毓昌‘王建生于永明，，，，
西安变遥大学电气工程学院．西西安燕７Ｏ４；西安高压电器究所，西百安ＩＯ．２９陕７０７）１０７
摘要：讨论ＭＡＬ／ｉｌｋ环境下电力系统元件模型建立原理和电网网络方程求解方法，介绍其内集ＴＡＢＳｍｕｎｉ成电力系统工具的特点和功能。用这种方法对一十典型１２脉冲桥高压直流（￣Ｉ）输电系统交直流侧１）４Ｃ发生故障及清除过程的仿真计算结果表明，该方法能较准确地考察暂态过程中高压直流输电系统的动态
一
】状空模Ｌ ‘ 态间型
＿Ｊ：Ｌ圃
：黜＿－ｊ
个典型ｌ脉冲桥ＨＶＤＣ输电系统进行了暂稳态２
故障情况下系统的性能。
１仿真原理
电力系统暂稳态仿真主要研究电力系统网络元
件模型的建立及数值方程的求解，目前已开发出的
主要仿真方法有状态变量法、节点分析法及修正节点分析法等。些方法已用于开发不同的仿真软件，这如适用于电磁暂态仿真的ＥＭＴ程序Ｐ（于固定时基
ＥＭＴＰ很适台没有换流器的大型电力网络；ＳＩＥ而ＰＣ

基于MatlabSimulink的电力系统故障仿真与

基于Matlab/Simulink的电力系统故障仿真与分析112孙浩李艳张玉欣（1.吉林化工学院信息与控制工程学院电气工程系吉林吉林 132022；2.北华大学电气信息工程学院吉林吉林 132021）摘要：以单机无穷大系统为例，研究系统发生短路故障后故障点的电压电流情况。

利用Matlab软件，在Simulink仿真平台上搭建短路故障模型进行仿真，仿真波形符合理论分析，表明Matlab具有强大的仿真功能，有助于提高电力系统研究和设计的效率和可信度。

关键词：电力系统；短路故障；Simulink中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120023－02U S =220kV。

用三相故障元件来模拟短路故障，通过参数设置，该模0 引言块可以对相相和相地故障进行模拟。

通过Transition times可设置电力系统是一个大规模、时变的复杂系统，对国民经济起故障时间段，故障起始时间设为0.1s，切除时间设为0.25s。

其余着非常重要的作用。

随着电力工业的发展，在电力系统的研参数可用模块的默认值。

究、规划设计中，仿真软件的应用越来越广泛。

MATLAB仿真软件简单易学，使用方便，且提供了丰富的工具箱资源。

对于电力系统仿真，常用的模块库为标准SIMULINK模块库和电力系统模块库。

在Simulink仿真平台上搭建电力系统模型，若工具箱中现有元件模型达不到系统仿真的要求，可以建立子系统并进行封装[1]，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。

本文主要利用Matlab软件，在Simulik仿真平台搭建模型，设置参数，对系统短路故障进行仿真，仿真波形与理论分析相符。

1 电力系统短路故障仿真电力系统的故障可分为简单故障和复合故障。

简单故障指的是电力系统中某一处发生短路或断相故障的情况，而复合故障则是指两个以上简单故障的组合。

短路故障包括三相短路、图2 系统仿真模型单相接地短路、两相短路和两相短路接地；断相故障包括断一相、断两相故障。

基于Matlab的电力系统故障分析与仿真[整理]

基于Matlab的电力系统故障分析与仿真摘要：本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱PSD进行仿真的基本方法。

在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。

同时，设计一个GUI图形界面，将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。

结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB是电力系统仿真研究的有力工具。

关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；GUIAbstract：This paper introduces the applications of MATLAB in power system analysis, and the basic simulation method of taking use of Simulink and PSD. On MATLAB simulation platform, take a single machine-infinite-bus system as modeling objects, by selecting the module, parameter settings, and connecting modules to simulate and analyse various fault of power system. At the same time, in order to facilitate comparison and analysis simulation waveform, design a GUI for showing waveform clearly. The results show that the simulation waveform in line with theoretical analysis, indicates that MATLAB is a powerful tool for researching simulation of power system.Keywords：PowerSystem; Simulation; Fault; Matlab; GUI0 前言[1,2]随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。

基于MATLABsimulink的高压直流输电研究

目录摘要 (2)关键词 (2)ABSTRACT (2)KEY WORDS (2)1 绪论 (3)1.1高压直流输电特点及发展概况 (3)1.2课题研究意义 (4)2 仿真环境介绍 (4)2.1MATLAB简介 (4)2.2S IMULINK简介 (5)2.3S IMULINK模块库 (5)2.4创建模型的基本步骤 (5)3 高压直流输电控制基本原理 (6)3.1高压直流输电基本原理 (6)3.2高压直流输电控制系统基本原理 (7)3.2.1高压直流输电控制系统分层结构 (7)3.2.2高压直流输电控制原理 (8)3.2.3高压直流输电控制方式 (9)3.2.4高压直流输电控制系统基本组成 (10)3.3本章小结 (13)4 系统仿真 (13)4.1HVDC系统的基本结构与工作原理 (13)4.2HVDC系统的仿真模型描述 (14)4.3HVDC系统的调节特性 (17)4.4HVDC系统的启停和阶跃响应仿真 (17)4.5HVDC系统直流线路故障仿真 (20)4.6HVDC系统交流侧线路故障仿真 (23)5 结论与展望 (26)致谢： (26)参考文献： (26)高压直流输电的MATLAB/Simulink建模仿真研究自动化专业指导教师摘要：高压直流输电（HVDC）系统因其输电容量大、距离远、线路造价低、能耗小且控制方式灵活等优点在世界上迅速发展，是跨区域电网互联的主要方式，因此高压直流输电系统稳定、安全运行对于工业生产和社会生活具有十分重要的意义。

高压直流输电控制系统模型的建立对研究高压直流输电控制系统，提高直流输电控制系统性能，保证高压直流输电系统的安全稳定运行具有重要意义。

HVDC因能利用现有输电网络提高输电效率更有利于环境保护。

本文基于MATLAB/Simulink仿真平台、依据高压直流输电的控制规律,建立高压直流输电控制系统的仿真模型,并在模型的基础上进行换流器控制规律仿真及故障仿真。

仿真结果表明，建立的模型与实际系统的运行相一致，故障仿真结果符合理论预测,对指导高压直流输电的实际应用有重要意义。

基于MATLAB 的高压供电系统故障分析

基于MATLAB 的高压供电系统故障分析随着电力系统规模的越来越大和复杂程度的越来越高，传统的人工建模已不能满足电力科研实验的要求，为了适应电力系统的发展，采用了基于MATLAB 的仿真方法。

在分析供电系统变压器低压侧母线短路电流和冲击电流的基础上,利用MATLAB 的电力系统工具箱建立短路仿真模型,运行仿真，得出了故障时电压电流波形，分析了其故障特征，得到理想的仿真结果。

因此，在电力系统设计和运行中，可以运用MATLAB对电路进行短路计算和仿真，对供电系统的故障分析、继电保护整定具有指导意义。

1、MATLAB概述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。

而高压供电系统分析仿真便是在Simulink环境下进行的，Simulink中主要包含Communications Blockset(通信工具箱)、SimPowerSystems(电力系统工具箱)、Neural Network Blockset(神经网络工具箱)、Signal Processing Blockset(信号处理工具箱)等，这次仿真我们主要使用SimPowerSystems(电力系统工具箱)。

SimPowerSystems 包含了电力系统、电机、电力电子等电工类基本元器件的仿真模型。

器件仿真模型有：Powergui、Machines、Electrical Sources、Power Electronics、Measurements 及Extras 等。

Simulink 中为电力系统仿真提供图形用户分析界面的是Power Graphical UserInterface(Powergui)模块。

Simulink 中的SimPowerSystems 操作简单，建模便捷，使用者只需拖放元件模型，连接模型，设置模型参数，点击仿真按钮即可，不需要进行繁琐的编程和复杂的算法研究。

基于Matlab的高压输电线路故障仿真

ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂｙｕｓｅｏｆＭａｔｌａｂａｒｅｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙａｎｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｐｒａｃｔｉｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｔｌａｂ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅｓ；ＤｉｇｉｔａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
电力系统中，大多数故障是由于输电线路短路引起的。在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，产生复杂的暂态过程。仿真的电力系统暂态过
图一单端恒定电压源高压输电线路的电路模型
程以高压输电线路故障暂态为分析对象［２］，涉及的故障类型有：单相短路、两相短路、两接地短路和三相短路。
线路
和电压相量图，如图五所示。图中和都与方向相同、参考文献
故
大小相等，比超前９０°。
［１］龚庆武，来文青，吴夙．用ＭＡＴＬＡＢ和ＥＭＴＰ对输电线路
障仿
进行故障定位数字仿真的比较［Ｊ］．华北电力技术，２００１，１０：
真
３１－３４．
［２］姚李孝，姚金雄，安源．基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的高压
Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌａｎｄｕｓｉｎｇｓｉｍｕｌｉｎｋｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｃｃｕｒａｔｅｆａｕｌｔｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ
ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｕｉｌｔｍｏｄｅｌｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｅａｓｙｔｏｕｓｅ，

基于Matlab的电力系统故障分析与仿真(毕业论文毕业设计)

毕业设计(论文)课题名称基于Matlab的电力系统故障分析与仿真学生姓名学号系、年级专业电气工程系06级电气工程及其自动化指导教师职称副教授2010年6月1日摘要本次设计介绍了电力系统故障分析方法及Matlab/Simulink的基本特点。

通过算例对电力系统故障进行分析计算。

然后对算例，运用Matlab/Simulink进行电力系统故障仿真，得出仿真结果。

并将电力系统故障的分析计算结果与Matlab仿真的分析结果进行比较，从而得出结论。

结果表明运用Matlab对电力系统故障进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统故障的动态特性，验证了Matlab在电力系统仿真中的强大功能。

关键词：电力系统；故障；Matlab；仿真AbstractThis design for electric power system is introduced in fault analysis method and the basic characteristics of the Matlab/Simulink.Through an example of power system fault analysis.Then for example,using Matlab/Simulink power system fault simulation,simulation results.And will power system malfunction of the analysis and calculation of the results of the analysis and Matlab simulation results were compared,thus draws the conclusion.Results show that using Matlab for power system fault analysis and simulation,can accurate intuitively investigation power system malfunction of the dynamic characteristics and verified in power system simulation of Matlab.Keywords:electric system;Fault;Matlab;Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)1引言 (1)1.1电力系统故障分析的基本知识 (1)1.2电力系统故障分析及诊断技术 (2)1.3本论文的主要工作 (3)2仿真软件 (5)2.1Matlab简介 (5)2.2Simulink简介 (7)3电力系统故障计算 (9)3.1短路计算的基本原则和规定 (9)3.2短路点的选择原则与确定 (10)3.3短路电流计算 (11)4电力系统故障仿真 (14)4.1概述 (14)4.2电力系统各元件的仿真模型 (14)4.3电力系统故障仿真 (19)4.4仿真结果分析 (29)5结论 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1.引言1.1电力系统故障分析的基本知识1.1.1故障概述短路是电力系统的严重故障。

基于Matlab-Simulink超高压直流输电数值模拟研究

智能制造数码世界 P.268基于Matlab-Simulink超高压直流输电数值模拟研究焦建霖西北工业大学摘要：随着经济社会发展和电力需求的增加，超高压直流输电在长距离和大容量传输中的优势日益凸显，高压直流输电在电力系统中的应用也越来越广泛。

由于控制系统是整个直流输电系统的灵魂，直流输电的快速可控性是由控制系统实现的，因此本文对高压直流输电控制系统做了重点分析，基于Matlab/Simulink 建立了超高压直流输电模型，结果显示，本文搭建的超高压直流输电模型的性能良好，能够安全可靠运行。

关键词：高压直流输电稳态分析控制策略引言随着直流输电的应用越来越广泛，对直流输电系统进行研究很有必要。

其中，控制系统是整个直流输电系统的关键，它决定了直流输电系统是否可以安全可靠运行。

我们都知道，HVDC 系统具有快速调控潮流的优点。

直流的频率为零，没有相角和功角，不存在稳定性问题。

因此，高压直流输电在交流系统交流稳定性方面具有独特优势。

值得一提的是，高压直流输电的控制系统是整个直流输电系统的灵魂，是整个输电系统安全稳定运行，具有良好运行性能的关键。

本文基于Matlab/Simulink 建立了超高压直流输电模型，由整流系统，逆变系统，交流滤波系统和控制系统组成，控制系统是整个模型的关键。

整流侧采用恒流控制方式，逆变侧采用恒压控制方式，恒流控制方式和恒熄弧角控制方式的协调控制策略，且两侧都配备了低压限流控制方式。

1 直流输电系统的基本控制原理及控制方式通过调节输电线路两端换流器的触发角度，可以实现对直流输电系统精确快速的控制和调节。

它不仅可以实现 HVDC 输电的各种输电方式，提高 HVDC 输电系统的运行性能，还可以改善两端交流系统的运行特性。

因此，控制系统是整个直流输电系统的灵魂，保证了直流输电系统的安全和可靠运行。

1.1直流输电系统的控制原理现通过一个单极联络线分析直流输电系统的控制原理来进行说明，其电压分布如图1所示：V cosαd o r V VdiV cosβdrd o i图1 HVDC 输电联络线电压分布显然，直流输电系统输送的功率为有功功率。

基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真

Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2013, 1, 39-44 /10.12677/aepe.2013.12007Published Online June 2013 (/journal/aepe.html) The Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABYuanshuo FengSchool of Electrical and Electronic Engineering, Shandong University of Technology, ZiboEmail:************************Received: Mar.19th, 2013; revised: Apr. 11th, 2013; accepted: Apr. 28th, 2013Copyright © 2013 Yuanshuo Feng. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.Abstract: HVDC (High V oltage Direct Current) transmission takes an increasingly important position in the long dis-tance and high-power transmission project, for its large power of transmission, low cost and good performance advan-tages of control. The research of high voltage dc transmission system has important significance. The principle of high- voltage direct current (HVDC) transmission system is introduced briefly. Then a simulation model of HVDC system using Matlab/Simulink is established. We can observe the dynamic performance of the high voltage dc transmission system accurately.Keywords: HVDC; Matlab/Simulink; Simulation基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真冯媛硕山东理工大学电气与电子工程学院，淄博Email:************************收稿日期：2013年3月19日；修回日期：2013年4月11日；录用日期：2013年4月28日摘要：高压直流输电以其传输功率大、线路造价低、控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有越来越重要的地位，对于高压直流输电系统的研究有重要意义。

高压输电线路故障仿真分析(短路部分)

Key words:Matlab；power system; short circuit; simulation analysis
第一章
1.1
发电厂发出的电，并不是只供附近的人们使用，还要传输到很远的地方，满足更多的需要。这些电不能直接通过普通的电线传输出去，而是要用高压输电线路传送的。在输送过程中有可能发生故障（短路、断路等），运用MATLAB软件进行仿真从而了解更多的故障方式，防患于未然。
（4）在假定和的阻抗角相等的情况下，两个非故障相电压的幅值总等，相位差角的大小决定于的比值，当比值在范围内变化时，的变化范围为，对应比值为的情况，对应比值接近于零的情况。
2.3.
两相短路时，假定在K点发生bc两相短路。这种情况下以相量表示的边界条件方程如下：；；（2-14）
正序功率：（2-20）
负序功率：（2-21）
式中、 -------------短路点的正序及负序电流的共轭值。
故障处的各相电流、电压有序分量计算得：
分析三相短路时，由于电路是对称的，短路电流周期分量也是对称的，只需分析其中的一相就可以了。但是，在系统发生不对称故障短路时，电路的对称性受到破坏，网络中出现了三相不对称的电压和电流，对称电路变成了不对称电路，不能只取一相进行计算，直接地去解这种不对称的电路是相当复杂的。
1910年G.Hommel提出了对称分量法，在电力系统分析和计算中得到广泛的应用。电力系统在正常运行时是三相对称的。当系统发生不对称故障时，电源电势及其阻抗仍然对称，但是在故障点处，三相阻抗将不对称。通常采用对称分量法对此类电路进行分析。
（2-5）
为从正序网络故障端口看进去的戴维南等值电动势，其值为故障器前故障点的a相电压。当计算稳态时，网络中的电动势用稳态电动势；当计算暂态时网络中的电动势用暂态电动势或次暂态电动势。