基于MATLAB的变压器仿真 与分析
基于MatLab的电力变压器建模和仿真分析(1)
2.4.2 仿真参数介绍及波形 ................................................................................... 32 2.5 仿真三相变压器 T3 的内部故障 ................................................................... 38 2.5.1 仿真 T3 相间短路（AB 相）的模型如图 .................................................. 38 2.5.2 模型参数介绍及波形 ................................................................................... 38 2.5.3 仿真 T3 匝间短路的模型如图 .................................................................... 42 2.5.4 模型参数介绍及波形 ................................................................................... 42 第三章 变压器仿真波形分析 ............................................................................... 45 3.1 对励磁涌流进行 FFT 分析 ............................................................................. 45 3.2 对外部故障进行 FFT 分析 ............................................................................. 46 3.3 对内部故障进行 FFT 分析 ............................................................................. 47 总结 ......................................................................................................................... 49 参考文献 ................................................................................................................. 50 附录：外文翻译 1 .................................................................................................. 51 外文翻译 2 .............................................................................................................. 56 指导教师评语表 ..................................................................................................... 60
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
电力变压器励磁涌流分析和仿真是电力系统工程中的重要课题之一。
励磁涌流会导致变压器内部的电流波形畸变，进而引起变压器额定电流的超过。
因此，为了保证变压器的安全运行，必须对励磁涌流进行分析和仿真。
Matlab是一款强大的数学建模和仿真软件，适用于多种工程领域。
基于Matlab进行电力变压器励磁涌流的分析和仿真可以使用以下步骤：
1. 建立变压器模型：根据变压器的参数和拓扑结构，利用Matlab建立变压器的等效电路模型。
可以使用不同的模型，如双绕组模型或多绕組模型。
2. 电源模拟：为了模拟励磁源（如励磁变压器或励磁发电机）的输出，并将其连接到变压器模型的一侧，可以使用Matlab 的函数生成正弦波源。
3. 励磁特性模拟：通过在变压器模型中增加励磁特性模块，可以模拟变压器的磁导特性。
可以使用各种励磁特性模型，如线性励磁模型、饱和励磁模型或非线性励磁模型。
4. 动态仿真：将电源和励磁特性与变压器模型连接，并对整个系统进行动态仿真。
可以使用Matlab的ode45函数或Simulink仿真工具来求解变压器模型的动态方程。
5. 结果分析：根据仿真结果，分析励磁涌流的波形、振幅和频
谱。
可以使用Matlab的绘图功能来绘制变压器电流波形和频
谱图。
基于Matlab进行电力变压器励磁涌流的分析和仿真可以帮助
工程师深入了解励磁涌流的特性，并优化变压器的设计和运行参数。
此外，Matlab还提供了丰富的工具箱和函数，可以用
于更复杂的励磁涌流分析，如短路电流计算、降压启动分析等。
基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析
基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析变压器主要用于稳压、电压变换、隔离。
按用途分种类多，主要有单相变压器、干式变压器、箱式变压器、防雷变压器、整流变压器、配电变压器、电力变压器等。
按铁心形状主要有E 型和C型铁。
变压器是电力系统正常运行关键设备之一，由于变压器的长时间高效率运行，故障事故总不可避免的产生。
但其具有无可替代性，尤其是大型变压设备太过昂贵，没有办法经常更换，所以变压器的故障也很引起人们的高度重视。
对变压器内部故障电气量变化规律的认识是开发新的保护方案的前提，因此有必要进行变压器内部故障仿真。
本文在综合分析变压器内部故障及励磁涌流仿真现状的情况下采用simulink软件中的多路互感支路模型模拟故障变压器。
对于变压器的异常状态运行和常见故障进行仿真分析和经验总结，对于及时准确的把握故障原因，及时的采取处理方法确保设备的安全运行意义重大。
所以将变压器故障进行全面的总结以及将新流行的方法用于实际十分重要。
目录1绪论 (2)2变压器异常现象及分析 (2)2.1 变压器内部故障 (2)2.1.1 变压器线路故障 (2)2.1.2 变压器内部异响 (3)2.1.3 爆炸事故及套管闪络故障 (3)2.1.4 变压器油箱温度和油管故障 (3)2.1.5 匝间绝缘故障 (4)2.2 内部故障励磁涌流仿真 (4)2.2.1 仿真要求及目的 (4)2.2.2 仿真参数介绍及波形 (5)3 变压器外部故障 (10)4变压器保护动作处理 (13)4.1基于变压器模型的保护原理 (13)4.1.1基本原理 (13)4.1.2算法 (13)4.2 瓦斯保护 (15)4.2.1 瓦斯保护动作 (16)4.2.2 瓦斯保护在跳闸时的作用 (16)4.3 零序电流保护 (17)4.4 气相色谱分析法的使用判断 (17)5跳闸及冷却器故障分析及处理 (20)5.1 变压器负荷承载过量 (20)5.2 短路的电流和不平衡电流 (21)5.3 短路故障 (22)5.4 冷却器故障处理 (22)5.5 变压器内油量警报 (23)5.6 冷却器电源故障信号处理 (23)5.7 冷却器检测 (23)6变压器开关故障分析及处理方法 (24)6.1 无负载的分接开关分析 (24)6.2 有负载的分接开关分析 (25)7总结分析 (26)1绪论变压器在常见电气设备中，属于构造相对简单实用的电器设备，却又是各个领域绝对不能缺少的。
根据MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告
实验报告一基于MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告一、实验目的1.深入理解变压器空载运行状态的工作原理。
2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建变压器空载运行状态的仿真框图。
二、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem三、实验模块介绍1.示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。
2.为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.3.电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。
4.电流测量，用于检测电流，使用时串联在被测电路中，相当于电流表的检测棒，其输出端“i”则输出电流信号。
5.交流电压源，提供一个交流电。
6.饱和变压器。
7.串联RLC支路。
四、实验原理图1-1 单相变压器空载运行原理图五、仿真实验内容图1-2单相变压器空载运行仿真模型仿真参数设置如下：示波器参数设置如图1-3、1-4所示：采样时间Sample time 为1e-6s,端口number of axes为4。
图1-3示波器参数设置图1-4示波器参数设置交流电压源参数设置，U=220，f=50Hz,如图1-5所示。
图1-5交流电压源参数设置阻感参数设置,R=0.14 ,L=1e-3 H如图1-6所示：图1-6阻感参数设置饱和变压器参数设置，如图1-7所示。
图1-7饱和变压器参数设置多路测量仪参数设置，如图1-8所示。
A)B)图1-8多路测量仪参数设置分离器参数设置，图1-9所示。
图1-9分离器参数设置有效值参数设置，如图1-10显示。
图1-10有效值参数设置六、仿真实验运行结果七、实验体会通过这次仿真实验，我更深入理解了变压器空载运行状态的工作原理。
另外要感谢老师的辛苦指导，使得我的仿真实验顺利完成。
实验报告二姓名：梁玉梅学号：1112090137 指导教师：刘桂英基于MATLAB的变压器负载运行的仿真实验报告一、实验目的1.深入理解变压器负载运行的工作原理。
变压器MATLAB仿真实验
实验一单相变压器空载仿真实验一、实验目的1 用仿真的方法了解并求取变压器的空载特性。
2 通过变压器空载仿真了解并求取变压器的参数和损耗。
二、预习要点1 变压器空载运行有什么特点？2 在变压器空载实验仿真中，如何通过仿真测取变压器的铁耗。
三、仿真项目1 完成变压器空载运行仿真模型的搭建和参数设定。
2 仿真测取空载特性U0=f(I0)，P0= f(U0)，cosΦ0= f(U0)。
四、仿真方法1 仿真模块三相交流电压源可饱和单相变压器交流电压表交流电流表有功、无功功率表示波器显示测量数据计算均方根值（有效值）模块电力系统仿真环境模块（电力系统仿真模型中必须含有一个）2 仿真模型三相交流电压源V 1W AV2 UVWP0U0I0a Ax X55V U AX**图1 变压器空载实验接线图图2 单相变压器空载仿真模型示例图图3 变压器参数设置示例图（右侧饱和曲线数据请输入到左侧Saturation Characteristic一栏）3 空载仿真1）根据图1的接线图进行仿真模型搭建，搭建仿真模型如图2所示，所有频率的设置均改成50。
2）对单相变压器以及其他元器件模块的参数设置，选定额定电压，变压器变比等。
设定其额定容量S N=77 V A，U1N/U2N=55/220V。
变压器低压侧接电源，高压侧开路。
变压器参数设置如图3所示。
3）可自行根据需要选择需要测量的波形以及有效值量，加入示波器以及计算模块进行测量并设定仿真时间。
4）调节电压源电压，调节范围在（1.25~0.2）U N范围内，测取变压器的U0，I0，P0，cosΦ0以及二次侧电压U AX等数据。
5）测取数据时，在额定电压附近侧的点较密，共测取10组数据记录于下表。
表1 空载实验数据五、实验报告1. 完成表12. 绘制U0-I0特性曲线3. 计算变压器变比4. 计算低压侧的励磁参数实验二单相变压器短路仿真实验一、实验目的1 用仿真的方法了解并求取变压器的短路特性。
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
宁德师范学院毕业论文 (设计) 专业指导教师学生学号题目目录基于Matlab 的三相变压器励磁涌流仿真分析摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab 电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。
对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。
关键词：变压器；Matlab ；励磁涌流1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理变压器励磁涌流的定义通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁涌流还不足额定电流的1%[1]，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。
因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上[2]。
变压器励磁涌流产生的原因对变压器的进行空载合闸操作有两种，即：（1）电力变压器的空载投入电网运行；（2）电网发生故障要切除变压器，待故障排除后变压器的再次投入[3]。
如图1所示，是变压器铁芯近似磁化特性曲线。
从图中可以看出，饱和曲线的延长线与坐标纵轴相交于点S ，把S 点的饱和磁通量定义为s Φ。
在正常运行状态下，饱和磁通介于0~s Φ之间变化，励磁阻抗很大，一般以变压器额定电压和电流为基准的励磁阻抗100m Z >，故变压器的励磁涌流i μ很小，可近似为零；但是，当变压器空载投入时，变压器铁芯磁通量大于s Φ时，达到瞬变磁通x Φ，由下图可以看出，变压器励磁涌流i μ沿着磁化特性曲线将迅速增大。
它的大小与变压器等值阻抗、合闸初相角、变压器铁芯剩磁大小、变压器绕组接线方式、变压器铁芯的材质及结构等诸多因素有关。
图1 变压器铁芯磁化曲线2 变压器空载合闸物理过程分析单相变压器的涌流分析电力系统中的变压器中主要是三相变压器，但分析三相变压器的励磁涌流可以在分析单相变压器励磁涌流的基础上进行。
基于Matlab软件的变压器空载励磁电流仿真
２ ２． Ｖｏ１ ０１ ．６． Ｎｏ．１
南 方 电 网 技 术
Ｓ ０ＵＴＨＥＲＮ ＯＷ ＥＲ ＹＳ ＥＭ Ｐ Ｓ Ｔ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
研究与分析
Ｓｔ ｙ ＆ Ａ ｎａｙｓｓ ｕｄ ｌ ｉ
文章编号 ：１７ ．６ ９ ２ １） １０ ５－３ ６ ４０ ２ （０ ２ ０ —０ １０
特性值得深入研 究。利 用变压器的 Ｊｅ— ｔｅ ｏ ｉ ｓＡｈ ｒ ｎ磁滞模型 ，基 于 Ｍａｌ ｌ ｔ ｔ ｂ软件对 变压器空载励磁 电流仿真 ，得到 了在不 ａ 同过 电压水平 下变压 器空载励磁 电流波形。对一台 １ Ｖ变压器算例仿 真显示 ，所得到 的波形与 实际情况相符合。 １ ｋ
中图分 类号：Ｔ ４ Ｍ７ ３
文献标志码 ：Ａ
基于 Ｍａｌｂ软件 的变压器 空载励磁 电流仿真 ｔ ａ
张重远 ，杨磊 ，李 文博
（ 华北 电力大 学 电气与电子工程 学院，河北 保 定 ０ １０ ７ ０ ３）
摘 要 ：电力 系统 产 生 暂 时 ＿ 过 电 压 时 空载 变压 器产 生的 大幅 值 励 磁 电流 会 损 坏 变压 器的 绝缘 ， ａＮ 因此 变压 器的 励 磁 电流
在 电力 系统产畴逐 渐扩 大 。最后 当外加磁 场 大到一 定程 度后 ，所
压器会产生很大幅值的励磁 电流，并且波形会发生 畸 变 ，可能 达到额 定 电压下 励磁 电流 的 十几倍 甚 至
几 十倍 。这会 危及 到变 压器 的绝 缘或 给变 压器 的保
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｔ ｍｐ ｒｒ ｅ ｕ ｎ ｙ ｏ ｅ ｖ ｌ ｇ ｃ ｕ ｒ ｄ ｉ ｏ ｒ ｙ ｔ ｍｓｃ ｕ ｄ ｌ ａ ｏａ ｈ ｇ ｍｐ ｉ ｄ ｘ ｉ ｔｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｙ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｏ ａ ｙ ｆ ｑ ｅ ｃ ｖ ｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｃ ｒｅ ｐ ｗｅ ｓｅ ｏ ｌ ｄ ｔ ｉ ｈ ａ ｌ ｕ ｅｅ ｃｔ ｉ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｅ ｔ ａ ｔ ｍａ ｄ ｍａ ｅｔ ｅ ｉ ｓ ｌ ｔ ｎ ｏ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｕ ｈ ｘ ｉ ｔ ｎ ｃ ｒｅ ｔｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓｏ ａ ｓｏ ｍ ｅ ｓｉ ｗｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｃ ． ｓ ｄ ｏ ａ ｇ ｈ ｎ ｕ ａｉ ｆｆ ｎ ｆ ｒ ｒ ． ｎ ｈ ｓｔ ｅｅ ｃｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｆｔ ｎ ｆ ｒ ｒ Ｓ ｒｈ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ Ｂａ ｅ ｎ ｏ ａｏ ｓｃ ｒ ＪｌｓＡｔ ｅ ｏ ｙ ｔｒ ｓｓｍｏ ｅ ｆｔ ｎ ｆ ｒ ｒ ． ｈ ｓｐ ｐ ｒｍａ ｅ ｉ ｌｔｏ ｓｏ ｈ ｏ ｌ ａ ｘ ｉ ｔ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｆ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｔ ｉ — ｈ ｇ ｎ ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｅ ｋ ｓ ｓ ｏ ｒ ｍｕ ａｉ ｎ ｎ ｔ ｅｎ —ｏ ｄ ｅ ｃ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｓｗｉ ａｏ ｏ ｔ ｈ Ｍ ａｌ ｂ ｓ ｆ ｒ ．ａ ｄ ｏ ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｅ ｃ ｔｔ ｎ ｃ ｒｅ ｔｗａ ｅ ｏ ｍ ｓ ｏ ａ ｉｕ ｅ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔｇ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆａ １ Ｖ ｔ ｏ ｔ ｅ ｎ ｂ ａｎ ｈ ｘ ｉ ｉ ｕ ｒ ｎ ｖ ｆ ｒ ｎ ｖ ｒ ｓ １ ｖ ｌ ｆｖ ｌ ｅ ｈ ｉ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｎ １ ａ ｗａ ａｏ ｏ ａ ｏ ｓ ｋ ｔ ｎ ｆ ｒ ｅ， ｓ ｎ ｅ ａ ｌ ， ｒ ｏ ｓｓｅ ｔ ｔ ｅｒ ａｉ ． ｒ ｓｏ ａ ｍ ｒ ａ ｘ ｍｐ ｅ ａ ｅｃ ｎ ｉ ｎ ｈ ｔ ｌ ｙ ａ ｔ ｗｉ ｈ ｅ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ Ｊｌ ｓＡｔ ｅ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ：ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｅ ｃｔ ｔ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ｉ — ｈ ｒｏ ｄ ｌ ｔａ ｓ ｏ ｍｅ ； ｘ ｉ ｉ ｕ ｒ ｎ ｅ ａｏ
基于MATLAB的三相变压器仿真建模与特性分析
变 压 器 是 电力 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ．它 的 电磁 特 性 影 响 着 整个 电力 系统 的性 能 和 正 常 运行 变压 器铁 心饱 和 状 态 的 研 究 是 变 压 器 分 析 故 障 的 关 键 ．因 此 考 虑 铁 心 饱 和 特 性 的变 压 器仿 真模 型 的建立 与特 性分 析十分 必要 ．并 给 变压 器设 计 以 及 变压 器继 电保 护装 置提 供可靠 的参 考依 据 ．具有 重 要意 义 。
一 、 二 次 绕 组 磁 链 的 端 电压 方 程 为 ：
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Ｘ２ 口
磁 链 的 饱 和 值 和非 饱 和 值 的关 系 及 饱 和 值表 达式 ：
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一 三 相 变 压 器 数 学 建 模 、
为 了 对 变 压 器 的 非 线 性 特 性 的 各 种 状 态 进 行 较 准 确 的 数 字 仿 真 ．本 设 计 对 三 相 双 绕 组 变 压 器 模 型 采 用 一 、二 次 侧 绕 组 磁 链 作 为状 态 变 量 ．考 虑 铁 心 饱 和 因素 。建 立 了 一 种 仿 真 模 型
基于MATLAB的变压器暂态过程的仿真实验报告
基于MATLAB的变压器暂态过程的仿真实验报告一、实验目的1.深入理解变压器暂态过程的工作原理。
2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建变压器暂态过程的仿真框图。
二、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem三、实验模块介绍1.示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。
2.为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.3.饱和变压器。
4.交流电压源，提供一个交流电。
5.多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。
6.产生一个阶跃信号。
7.断路器块的执行能从一个外部Simulink信号(外部控制方式) 或者是从一个内部的控制定时器(内部的控制方式)控制一个电路的断开和闭合的状态。
8.分离器，将向量信号分解输出。
四、实验原理过渡过程（暂态过程）：电路从一种稳定状态到另一种稳定状态中间发生的转换过程。
换路：电路条件的变化，例如电路的接通与断开、短路、电压改变或电路参数改变等，称之为换路。
产生暂态过程的原因：外因是电路发生换路，内因则是电路中含有储能元件，它们所储存的能量不能跃变，其积累和消耗都需要一定的时间，故而发生暂态过程。
五、实验内容图1-1变压器暂态过程仿真模型仿真参数设置如下：示波器参数设置如图1-2所示：采样时间Sample time为1e-4s,端口number of axes为2或5。
图1-2示波器参数设置交流电压源参数设置，U=380V，f=50Hz,如图1-3所示。
图1-3交流电压源参数设置阻感参数设置,R=4 ,L=1e-3 H如图1-4所示：图1-4阻感参数设置饱和变压器参数设置，如图1-5所示。
图1-5饱和变压器参数设置断路器块参数设置，如图1-6所示。
图1-6断路器块参数设置阶跃信号参数设置，如图1-7所示。
A)B)图1-7阶跃信号参数设置多路测量仪参数设置，如图1-8所示。
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真宁德师范学院论文(设专业指导教师学生学号题目) 毕业计目录1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 (1)1.1 变压器励磁涌流的定义 (1)1.2 变压器励磁涌流产生的原因 (1)2 变压器空载合闸物理过程分析 (1)2.1 单相变压器的涌流分析 (1)2.2 三相变压器的涌流分析 (4)2.3 励磁涌流的影响及抑制措施 (5)3 变压器励磁涌流的仿真 (5)3.1 变压器仿真模型构建 (5)3.3 励磁涌流仿真结果的分析 (6)3.4 励磁涌流与短路电流比较 (8)4 结束语........................................................................................................................ (8)参考文献........................................................................................................................ (9)基于Matlab的三相变压器励磁涌流仿真分析摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。
对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。
关键词：变压器；Matlab；励磁涌流1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理1.1 变压器励磁涌流的定义通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁[1]涌流还不足额定电流的1%，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。
因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电[2]流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上。
基于matlab的变压器运行特性仿真分析
基于matlab的变压器运行特性仿真分析摘要变压器是电力系统中不可缺少的重要电气元件，变压器的运行特性也影响着电力系统的性能和正常运行，因此，要对变压器的运行特性进行分析，尤其是变压器的暂态运行特性，因为在暂态的过度过程中可能会出现较大的过电压或过电流，可能会损坏变压器。
随着科学技术的发展，仿真技术也得到了很大程度的发展，不再仅仅局限于传统的物理仿真，而是更加方便简洁也更加精确的计算机仿真。
本文先是对变压器的稳态和暂态运行特性进行分析，然后运用matlab软件，通过编写matlab程序实现对变压器暂态运行特性的仿真分析，主要包括变压器空载合闸到电源和变压器突发短路这两种情况，对于变压器空载合闸到电源这种情况又通过区分铁心是否饱和，分别用解析法和四阶龙格库塔算法进行仿真，保证了结果的准确可靠。
而对于磁化曲线，则采用插值法实现对不饱和区磁化曲线的拟合，饱和区的磁化曲线采用直线代替。
并对仿真得到的结果结合理论知识进行了简单的分析，找到了在变压器的过渡过程中对变压器最不利的情况，并且也和理论相对比，验证了所采用仿真方法的正确性和可行性。
关键词：变压器，暂态运行特性，空载合闸，突发短路，matlab 仿真BASED ON THE MATLAB SIMULATION ANALYSISOF TRANSFORMER RUNNING CHARACTERISTICSABSTRACTTransformer is an important and indispensable electrical components in the power system, the operation of the transformer also affects the normal operation of power system, therefore, we should analyze the running characteristics of the transformer, especially the transient state characteristic of the transformer, because that during the transient process may appear larger o ver-voltage or over-current, which might cause something wrong to the transformer.With the development of science and technology, the simulation technology has been developed greatly, and it has been no longer limited to the traditional physical simulation, but a more convenient and concise comput er simulation which is more accurate.This article first to the transformer of a theoretical analysis of steady state and transient operation characteristics, and then use matlab software, by writing the matlab program to realize the simulation analy sis, the characteristics of the transformer transient operation including transformer no-load closing to the power supply and the sudden short circuit of the transformer in both cases, the transformer no-load closing to this kind of situation and power supply by distinguish whether iron core saturation, respectively, using analytic method and the fourth order runge kutta algorithm simulation, ensure the accurate and reliable results. For the magnetization curve, the interpolation methodwas adopted to realize the unsaturated zone of magnetization curve fitting, the saturated area USES the straight line instead of the magnetization curve. And the simulation results are combined with theoretical knowledge has carried on the simple analysis, found in the proces s of the transition of the transformer of transformer is the most unfavorable situation, and also compared, and the theory simulation method used to verify the correctness and feasibility.KEY WORDS: transformer, the transient state characteristic, no-load closing, sudden short circuit, the matlab simulation目录第1章绪论 (1)§1.1 本课题研究的目的和意义 (1)§1.2 国内外研究现状 (1)§1.3 本文研究的主要内容 (2)第2章 Matlab软件 (3)§2.1 Matlab简介 (3)§2.2 Matlab的特点 (4)§2.3 微分方程求解的仿真算法 (4)§2.3.1 Eul er法 (5)§2.3.2 Runge kutta法 (5)第3章变压器稳态、暂态运行特性分析 (7)§3.1 变压器概述 (7)§3.2 变压器各电磁量正方向的规定 (7)§3.3 变压器空载运行 (8)§3.3.1 主磁通、漏磁通 (9)§3.3.2主磁通和漏磁通的感应电动势 (9)§3.3.3 空载运行时的电压方程和等效电路 (10)§3.3.4 铁心饱和和磁滞现象对励磁电流的影响.. 11 §3.4变压器负载运行 (15)§3.4.1 负载时的磁动势 (15)§3.4.2 折合算法 (16)§3.4.3 负载运行时的电压方程和等效电路 (17)§3.5 变压器参数的确定 (18)§3.5.1 变压器的空载试验 (18)§3.5.2 变压器的短路试验 (19)§3.6 变压器的运行性能 (20)§3.6.1 变压器的外特性 (20)§3.6.2 变压器的效率特性 (22)§3.7 三相变压器 (23)§3.7.1 三相变压器的磁路系统 (23)§3.7.2 三相变压器空载运行时的电动势波形 (23)§3.8 变压器过渡过程中的过电流现象 (25)§3.8.1 变压器空载合闸到电源 (26)§3.8.2 突发短路 (28)第4章基于Matlab的变压器动态特性仿真 (30)§4.1 变压器空载合闸到电源时过电流的仿真和分析. 30 §4.1.1 不考虑铁心饱和时变压器空载合闸到电源的过电流仿真 (30)§4.1.2 考虑铁心饱和时变压器空载合闸到电源的过电流仿真 (36)§4.1.3 空载合闸到电源时产生的过电流对变压器的影响 (41)§4.2 突发短路时过电流的仿真和分析 (42)§4.2.1 突发短路时过电流的仿真 (42)§4.2.2 突发短路时产生的过电流对变压器的影响45 §4.3 变压器动态特性仿真分析 (45)总结 (47)参考文献 (50)附录 (52)第1章绪论§1.1 本课题研究的目的和意义在电力系统中，变压器从发电厂到输配电网中都充当着重要的角色，是电力系统中不可缺少的重要电气元件。
基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析
基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析变压器主要用于稳压、电压变换、隔离。
按用途分种类多，主要有单相变压器、干式变压器、箱式变压器、防雷变压器、整流变压器、配电变压器、电力变压器等。
按铁心形状主要有E 型和C型铁。
变压器是电力系统正常运行关键设备之一，由于变压器的长时间高效率运行，故障事故总不可避免的产生。
但其具有无可替代性，尤其是大型变压设备太过昂贵，没有办法经常更换，所以变压器的故障也很引起人们的高度重视。
对变压器内部故障电气量变化规律的认识是开发新的保护方案的前提，因此有必要进行变压器内部故障仿真。
本文在综合分析变压器内部故障及励磁涌流仿真现状的情况下采用simulink软件中的多路互感支路模型模拟故障变压器。
对于变压器的异常状态运行和常见故障进行仿真分析和经验总结，对于及时准确的把握故障原因，及时的采取处理方法确保设备的安全运行意义重大。
所以将变压器故障进行全面的总结以及将新流行的方法用于实际十分重要。
目录1绪论 (2)2变压器异常现象及分析 (2)2.1 变压器内部故障 (2)2.1.1 变压器线路故障 (2)2.1.2 变压器内部异响 (3)2.1.3 爆炸事故及套管闪络故障 (3)2.1.4 变压器油箱温度和油管故障 (3)2.1.5 匝间绝缘故障 (4)2.2 内部故障励磁涌流仿真 (4)2.2.1 仿真要求及目的 (4)2.2.2 仿真参数介绍及波形 (5)3 变压器外部故障 (10)4变压器保护动作处理 (13)4.1基于变压器模型的保护原理 (13)4.1.1基本原理 (13)4.1.2算法 (13)4.2 瓦斯保护 (15)4.2.1 瓦斯保护动作 (16)4.2.2 瓦斯保护在跳闸时的作用 (16)4.3 零序电流保护 (17)4.4 气相色谱分析法的使用判断 (17)5跳闸及冷却器故障分析及处理 (20)5.1 变压器负荷承载过量 (20)5.2 短路的电流和不平衡电流 (21)5.3 短路故障 (22)5.4 冷却器故障处理 (22)5.5 变压器内油量警报 (23)5.6 冷却器电源故障信号处理 (23)5.7 冷却器检测 (23)6变压器开关故障分析及处理方法 (24)6.1 无负载的分接开关分析 (24)6.2 有负载的分接开关分析 (25)7总结分析 (26)1绪论变压器在常见电气设备中，属于构造相对简单实用的电器设备，却又是各个领域绝对不能缺少的。
基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析电气专业方向设计报告
西南科技大学电气专业方向设计报告设计名称：基于Matlab的变压器仿真建模及特性分析姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：2015年11月3日------2015年11月27日西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析起止日期：2015/11/03～2015/11/27指导教师：方向设计学生日志基于MATLAB的变压器仿真建模及特性分析摘要：通过MATLAB软件中的电力系统模块，建立了分析变压器饱和特性的系统仿真模型。
使用该模型，对考虑磁滞、剩磁影响的饱和特性以及变压器的空载、负载、空载合闸、副边突然短路（负载）进行仿真分析，为分析变压器的特性提供了简单有效的方法。
并能通过分析加深对变压器特性的理解。
关键词：变压器；MA TLAB；特性分析Simulation modeling and analysis of transformer based on MATLABAbstract：Through the power system module of MATLAB software, the system simulation model of the saturation characteristic of transformer is established. Using the model, the simulation analysis was carried out to consider the effect of hysteresis, remanence saturation characteristics and transformer no-load, load, no-load closing, side sudden short circuit (load), provides a simple and effective method for the analysis of transformer properties. And can deepen the understanding of the characteristics of the transformer.Key words：Transformer ；MATLAB ；Characteristic analysis一、设计目的和意义电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器的运行特性(外特性)基于matlab仿真
变压器的运行特性分析一、单相变压器的效率曲线由公式kNN kN P I P I S P I P 2*202*22*20cos 1+++-= φ η,假定N S =20000kV A,N U 1/N U 2=127kV/11kV,50Hz,开路试验和短路试验(75℃)得到的功率分别为47kW 和129kW,则经计算可得二次侧的额定电压为1818.2A ，分别取2cos φ=0.65，0.8，1时对应的效率曲线分别如下：当2cos φ=0.65时，max η=0.9882； 当2cos φ=0.8时，m ax η=0.9904； 当2cos φ=1时，max η=0.9923。
可见，当功率因数增大时，最大效率随之增大。
电流从0增大时起初变化迅速，达到膝点（约为100A ）后变化变慢，而达到最大值后又缓慢下降。
其源程序如下：clear;clc;K=input('请输入二次侧负载因数：');SN=20000;P0=47;PKN=129;I2N=1818.2;for i=1:1000x(i)=i/1000*I2N;y(i)=1-(P0+(x(i)/I2N)^2*PKN)/(SN*(x(i)/I2N)*K+P0+(x(i)/I2N)^2*PKN);endplot(x,y,'r');xlabel('I2');ylabel('η');二、运行特性分析在如上前提又有Ω9.3=k R ，Ω44.58=k X ，由公式N k k Z R I U 122*2*2/)sin X cos (1φφ +-=，分别取容性和感性负载功率因数为0.8时和纯阻性时的外特性曲线如下：可以看出，外特性是一条直线，感性负载斜率小于0，纯阻性负载近似水平，容性负载斜率大于0。
源程序如下：clear;clc;RK=3.9;XK=58.44;Z1N=806.35;K=0.8;K1=sqrt(1-K^2);K2=0;K3=-sqrt(1-K^2);for i=1:1000x(i)=i/1000;y1(i)=1-x(i)*(RK*K+XK*K1)/Z1N;y2(i)=1-x(i)*(RK*1+XK*K2)/Z1N;y3(i)=1-x(i)*(RK*K+XK*K3)/Z1N;endtext(0.7,0.9,'感性负载')text(0.8,1,'纯阻性负载')text(0.9,1.1,'容性负载')axis([0 1 0 1.2]);hold on;plot(x,y1,'r');hold on;plot(x,y2,'b');hold on;plot(x,y3,'g');hold on;xlabel('I2/I2N');ylabel('U2/U2N');。
基于某MATLAB地变压器空载运行状态地仿真实验报告材料
实验报告一基于MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告一、实验目的1.深入理解变压器空载运行状态的工作原理。
2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建变压器空载运行状态的仿真框图。
二、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem三、实验模块介绍1.示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。
2.为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.3.电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。
4.电流测量，用于检测电流，使用时串联在被测电路中，相当于电流表的检测棒，其输出端“i”则输出电流信号。
5.交流电压源，提供一个交流电。
6.饱和变压器。
7.串联RLC支路。
四、实验原理图1-1 单相变压器空载运行原理图五、仿真实验容图1-2单相变压器空载运行仿真模型仿真参数设置如下：示波器参数设置如图1-3、1-4所示：采样时间Sample time 为1e-6s,端口number of axes为4。
图1-3示波器参数设置图1-4示波器参数设置交流电压源参数设置，U=220，f=50Hz,如图1-5所示。
图1-5交流电压源参数设置阻感参数设置,R=0.14 ,L=1e-3 H如图1-6所示：图1-6阻感参数设置饱和变压器参数设置，如图1-7所示。
图1-7饱和变压器参数设置多路测量仪参数设置，如图1-8所示。
A)B)图1-8多路测量仪参数设置分离器参数设置，图1-9所示。
图1-9分离器参数设置有效值参数设置，如图1-10显示。
图1-10有效值参数设置六、仿真实验运行结果七、实验体会通过这次仿真实验，我更深入理解了变压器空载运行状态的工作原理。
另外要感老师的辛苦指导，使得我的仿真实验顺利完成。
实验报告二：梁玉梅学号：1112090137 指导教师：桂英基于MATLAB的变压器负载运行的仿真实验报告一、实验目的1.深入理解变压器负载运行的工作原理。
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于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。
利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。
关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。
其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。
本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。
由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。
其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。
1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。
为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。
，其中为牵引端口对应变压器漏抗，为二次侧空载相即α相和β相的端口电压。
1.3 Scott接线 Scott接线变压器（又称T形接法变压器）属于能完成三相-两相变换的平衡变压器，Scott接线牵引变压器接线原理如图3所示。
图3 Scott牵引变压器接线原理图 1 61 设一次侧绕组BC的匝数为次侧绕组AD的匝数为，记，二次的绕组ad、bc的匝数为，则一。
可得电流输入输出关系[4]：把一次侧绕组电流用相电流替换，即为：式中，为从三相端子流进变压器的电流。
输出端口电压方程为：图6 YNd11接线牵引变压器两供电臂输出电压波形从电压输出波形中可以得到α供电臂电压波形超前β供电臂电压波形120°，在对称阻性负载下，两臂电流输出波形幅值相同，相位相差120°，满足理论值。
2.2 Vv接线牵引变压器 Vv 接线牵引变压器是由两个单相牵引变压器并联而成，仿真模型如图7所示.在仿真模型中牵引变压器T1和T2的原、次边变比设置为110kV/27.5kV。
对，于Vv变压器，ac相电压与bc相电压幅值相等，相位相差60°，即如果两供电臂负载大小和功率因数相等，在两供电臂的电流也应该幅值相等，相位相差60°。
在负载为100? 时两供电臂输出电流有效值均为275A。
α供电臂超前β供电臂60°，在对称阻性负载下，两臂电流输出波形幅值相同，相位相差60°，满足理论值。
篇幅所限没有给出具体波形图。
式中：其中为端口对应变压器漏抗，即α相和β相的端口电压。
2 变压器仿真模型为二次侧空载相 2.1 YNd11接线变压器对于YNd11接线变压器α供电臂电压与β供电臂大小相等，相位相差120°。
即，如果两供电臂负载大小和功率因数相等，在两供电臂的电流也应该幅值相等，相位相差120°。
仿真模型如图4所示，其中理想对称三相电源线电压为110kV，根据上一章建立的变压器的数学模型，我们设置仿真模型中T1、T2、T3双绕变压器的原次边电压比均为63.5kV/27.5kV，R1、R2电阻值为100。
电压和电流波形如图5、图6所示。
图7 Vv接线变压器仿真模型 2.3 Scott接线变压器对于Scott接线变压器，T座电压与M座电压大小相等，相位相差90°，在两臂负载完全相等时，T座电流与M座电流大小相等，相位差90°。
仿真模型如图8所示，R1和R2电阻值均为100。
可以测量出次边T座和M座即α、β两供电臂的空载输出电压均为55kV，α供电臂超前β供电臂90°。
电压、电流输出波形满足理论分析。
篇幅所限没有给出具体波形图。
图4 Ynd11接线变压器仿真模型图8 Scott接线变压器仿真模型 3 变压器负序和谐波特性仿真研究图5 YNd11接线变压器两供电臂输出电压波形研究不同负载条件下变压器的负序和谐波特性，在此我们定义为负载变比[5]。
62 2 我们假设滞后相供电臂负载不变，取值为 =200A；试验中只改变超前相供电臂负载，令分别取值为0、50A、66.7A、100A、200A、400A、 600A、800A。
因此，值分别为0、1/4、1/3、1/2、1、2、3、4。
在此基础上分别测量出不同接线方式变压器在不同负载条件下的电压谐波畸变率（）、电压不平衡度、电流不平衡度，并记录与表1中。
表1 不同负载变比下的测量值度均小于非平衡接线变压器 YNd11接线和Vv接线。
3）在两臂负载电流大小相等即两臂负载基本平衡时，各种接线形式的一次侧电流不平衡度达到最小，Vv和YNd11电流不平衡度为50%左右，平衡接线变压器Scott接线变压器负序分量极小，完全可以忽略，认为一次侧电流对称，Scott 接线变压器的三相电压不平衡度能达到0。
4）有一供电臂空载，变电所对上级电力系统的负序影响是最大的。
在此极端条件下，不同接线形式的变压器对负序的影响几乎相同，一次侧的电流不平衡度均达到了100%左右，电压不平衡度也相对较大。
5）负载增大，一次侧电压谐波畸变率变大，负序电流变大，相应的电压不平衡度也增大。
4 结论本文对多种变压器进行数学建模，并利用Matlab/Simulink建立了变压器仿真模型，验证了所建立仿真模型的正确性。
通过上述仿真模型对供电系统采用不同接线变压器下对公用电网产生的谐波和负序影响进行了详细的仿真分析，为工程应用提供了必要的参考。
由以上仿真的得出的表和图我们可以观察到： 1）相同负载条件下，四种变压器的电压谐波畸变率相差不大， Scott 接线一次侧的电压谐波畸变率最小。
2）相同负载条件下Scott接线变压器电压不平衡度和电流不平衡参考文献： [1]李群湛、贺建闽，供电[M].成都，西南交通大学出版社，2007. [2]张丽艳、李群湛，YNd11接线变压器负序分析[J].变压器，2006， 43（1）：21-25. [3]刘金泽、陈强，浅谈V/V接铁路变压器工作原理及运行特点[J].电机电器技术，2004（l）：15-17. [4]吴命利、吴利仁，Scott接线平衡变压器数学模型与阻抗匹配的实验验证[J].铁道学报，2007，26（4）：39-44. [5]楚振宇，变压器接线形式的比较[J].电气化铁道. （上接第28页）段，对伊拉克通信实施全面的“电子轰炸”，阻止伊军获得多国部队的行动情报和采取相应的防御措施。
在这种高强度的干扰下，伊军通信系统全部瘫痪。
可以说，多国部队之所以能够在100小时就结束战斗，其占绝对优势的通信技术起到了极大的作用。
这是晶体管引发世界通信技术变革后，新的通信技术在战争实践中的堪称经典的最成功范例。
3 晶体管的技术创新对军事技术发展的影响首先，突破原有技术原理局限，创新军事技术理论。
以原有技术原理生产出的传统电子管存在许多弊端，其性能也已达到了极限，若想从根本上进一步解决由电子管所带来的问题，就必须采用以新技术原理为基础的元器件，这也是晶体管诞生的技术原因之一。
晶体管研制人员不仅以电气工程和材料科学方面的知识为研究的理论背景，而且将新兴的量子力学和半导体固体物理学的基础理论相结合[1，72]，提出点接触晶体管理论、体型和面型的场效应理论，从根本上解决了电子管所带来的问题，为晶体管的发明奠定了基础。
贝尔实验室正是以基础科学知识的突破为出发点才取得了大量重要的科技创新成果，并很好的满足了军事领域应用的需求。
这在一定程度上促进了军事技术发生了质的变化。
其次，改进原有技术性能，提高武器装备性能。
技术创新不只是指单一的技术本身层面上的突破，而是技术应用、技术方法和技术推广等多方面的突破。
晶体管以它体积小、性能较好、稳定等优势取代了电子管，使得远距离通信成为了可能。
由于战争比其他社会活动更加需要这种通信技术，因此晶体管很快被应用到军事装备中并推而广之，从而提升了雷达系统的性能，也促进了新型的野战电台、军用计算机以及其他新型军事装备的出现。
军事装备的进步是军事技术进步的根本体现，是体现部队战斗力水平的物质基础。
因此，通过对原有技术性能的改进提高武器装备的科研能力，可以促进大量新型军事装备的出现，并最终实现提高部队战斗力的目的。
再次，推广技术创新成果，优化军队编制体制。
恩格斯曾指出“一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立刻几乎强制地，而且往往是违反指挥官的意志而引起作战方式上的改变甚至变革。
”历史表明，火炮的出现，促使炮兵部队的产生；坦克的出现，促使了装甲兵的诞生；军用飞机的出现，促使空军部队的诞生。
同样晶体管所带动的雷达和通信技术的进一步发展也为通信兵、雷达兵提供了发展的空间。
面对新型武器装备的大量出现，只有对部队体制编制优化调整，建立合适的新型部队，才能更有效的保证其战斗力得以充分发挥。
最后，积极的科学文化环境为军事技术创新提供了良好的治学氛围。
晶体管之所以成为一个成功的技术创新成果，在社会各个领域尤其是军事领域得到广泛应用，得益于贝尔实验室鼓励自由探索的风尚和宽松的研究机制。
美国贝尔实验室第一任总裁F.B.尤厄特（F.B.Bald win Jewett，1879～1949）在关于美国工业研究的会议中称道：“创造性之花要在最大充分自由的环境下怒放，为创造性的努力提供了有利的环境。
”就是在这些科研管理者所采取的放手研究政策的带领下，大大调动了研究人员的积极性，激发了研发人员不怕失败、敢于探索新领域的可贵精神，最终促成了发明晶体管的大量新想法和新成果的出现。
因此，军队应当注重建立和完善激发科研人员创造力的科研机制，调动科研人员积极性，加大对外交流力度，鼓励科研、教育机构、生产部门之间的有效联合，形成人尽其才的科学文化环境。