第5章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例.ppt
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.
MATLAB与电力系统仿真
清华大学出版社
王忠礼 段慧达 高玉峰编著
1
5 MATLAB与电力系统仿真
5．1电力系统的数学模型
电力系统一般由发电机、变压器、电力线路和电力负荷构 成。电力系统的数学模型一般是由电力系统元件的数学模 型组合构成。MATLAB为电力系统的建模提供了简洁的工具， 通过电力系统的电路图绘制，可以自动生成数学模型。电 路图模型的主要特点是具有良好的人机界面，便于进行简 单的操作，省去了利用程序建立电力系统模型的反覆步骤。 利用这种方式构成的数学模型相对于控制系统中的微分方 程模型、状态方程模型、传递函数模型有着更直观和实用 的优点。另外，在电路图模型建立以后，在MATLAB软件中， 提供了power2sys函数作为短路模型的结构分析函数，可以 利用power2sys函数将电力系统的电路图模型向状态方程模 型和传递函数模型进行转换。
（1）从电源元件库选择交流电压源 元件，复制后粘贴在电路图中。
步骤1：将电压源元件改名为U1 步骤2：双击交流电压源元件，对交
流电压源元件的参数进行如下设置：
图5-20 交流电压源的叠加电路图
MATLAB应用技术
9
峰值振幅（Peak Amplitude）：100
初始相位（Phase）：30
频率（Frequency）：60
MATLAB应用技术
2
5．1．1电力系统元件库
电气论文基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析
电⽓论⽂基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析
《电⼒系统建模及仿真课程设计》
总结报告
题⽬：基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析
姓名某某某
学号200x0417xxx
院系⾃机学院
班级 0x级电⽓x班
指导教师某某莫
摘要：本次课程设计是结合《电⼒系统分析》的理论教学进⾏的⼀个实践课程。电⼒系统短路故障，故障电流中必定有零序分量存在，零序分量可以⽤来判断故障的类型，故障的地点等，零序分量作为电⼒系统继电保护的⼀个重要分析量。运⽤Matlab 电⼒系统仿真程序SimPowerSystems⼯具箱构建设计要求所给的电⼒系统模型，并在此基础上对电⼒系统多中故障进⾏仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明⽤Matlab对电⼒系统故障分析的有效性。实际中⽆法对故障进⾏实验，所以进⾏仿真实验可达到效果。
关键词：电⼒系统；仿真；短路故障；Matlab；SimPowerSystems
Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect.
第五章_MATLAB与电力系统仿真
MATLAB应用技术 MATLAB应用技术
2．电力系统元件库简介 在电力系统元件库对话框中包含了10类库元件，分别是 电源元件（Electrical Sources）、线路元件（Elements）、 电力电子元件（Power Electronics）、电机元件 （Machines）、连接器元件（Connectors）、电路测量仪器 （Measurements）、附加元件（Extras）、演示教程 （Demos）、电力图形用户接口（Powergui）、电力系统元 件库模型（Powelib_models）。 1）电源元件 电源元件库包括7类元件，分别为：直流电压源元件（DC Voltage Source），交流电压源元件（AC Voltage Source），交流电流源元件（AC Current Source），受控 电压源元件（Controlled Voltage Source），受控电流源 元件（Controlled Current Source），三相电源元件（3Phase Source），三相可编程电压源元件（3-Phase Programmable Voltage Source）。
MATLAB应用技术 MATLAB应用技术
（1）直流电压源元件（DC Voltage Source） 直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一个直流的电压 源，如操作电源等。MATLAB软件提供的直流电源为理想的 直流电压源。 （2）交流电压源元件（AC Voltage Source） 交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电压。 （3）交流电流源元件（AC Current Source） MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源 （4）受控电压源元件（Controlled Voltage Source） MATLAB软件提供的受控电压源是由激励信号源控制的，激 励源可以是交流激励源也可以是直流激励源。 （5）受控电流源元件（Controlled Current Source）
基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真
摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真
Electric Power System Simulation Base on MATLAB
Abstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a direct
MATLAB Simulink电力系统建模与仿真 作者 于群 第5章 MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
输电线路模块的参数设置
图5-8
三相电压电流测量模块
图5-9
三相线路故障模块参数设置
5.1.3 仿真结果及分析
图5-10
变压器低压侧三相短路电流波形图
图5-11
示波器模块的“Data history”栏设置方式
5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿 真
5.2.1 同步发电机突然三相短路暂态过程简介 5.2.2 同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算与仿真方 法
表5-1 图5-3仿真电路中各模块名称及提取路径
模块名
无穷大功率电源10000 MV· A,110 kV Sourc e 三相并联RLC负荷模块5MW 串联RLC支路Three⁃������ PhaseParallel RLC Branch 双绕组变压器模块Three⁃������ mer (Two Windings) 三相故障模块Three⁃������ PhaseTransfor
第5章 MATLAB在电力系统故障分析中 的仿真实例
5.1 无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿真 5.3 小电流接地系统单相故障
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基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真
摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真
Electric Power System Simulation Base on MATLAB
Abstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a direct
电力系统仿真ppt课件
短路计算的基本原则和规定
▪ 短路计算的目的是为了选择导体和电器，并对其进行相关校验。
▪ 基本假定：短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： 1.正常工作时，三相系统对称运行； 2.所有电源的电动势相位角相同； 3.系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、
涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组 空间相差120°电气角； 4.电力系统中各原件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不 随电流大小变化； 5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高 压母线上，50%负荷接在系统侧；
X L X 1 l 0 . 4 5 0 L L = X L = 2 3 . 2 1 0 4 H = 0 . 0 6 4 H
▪ 得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故 障时短电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
▪ 短路电流周期分量的I m 幅= （ 值R 为 R ：L ） U 2 m + · （ k X + X L ） 2= （ 2 .0 8 + 8 2 . 5 1 ） 1 2 0 + （ 3 6 1 3 0 .5 + 2 0 ） 2 A
▪ （4）导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验 算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路 中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况计算。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真设计
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毕业论文基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
院部机械与电子工程学院
专业班级电气工程及其自动化
届次 2015届
学生
学号
指导教师
装
订
线……………….……. …………. …………. ………
摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 引言. (1)
1.1 课题研究的背景 (1)
1.2 课题研究的国外现状 (1)
2 短路故障分析 (1)
2.1 近年来短路故障 (1)
2.2 短路的定义及其分类 (2)
2.3 短路故障产生的原因及危害 (4)
2.4 预防措施 (4)
2.5 短路故障的分析诊断方法 (5)
3 仿真与建模 (6)
3.1 仿真工具简介 (6)
3.1.1 MATLAB的特点 (7)
3.1.2 Simulink简介 (7)
3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)
3.1.4 GUI（图形用户界面） (8)
3.2 模型的建立 (9)
3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (9)
3.2.2 仿真参数的设置 (10)
4 仿真结果分析 (16)
4.1 三相短路分析 (16)
4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18)
4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22)
MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
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[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/5caa8d9f85868762caaedd3383c4bb4cf7ecb7ba.png)
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；GUI
Abstract：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.
Matlab在电力系统分析中的应用
Matlab在电力系统分析中的应用引言：
电力系统是现代社会中不可或缺的一环，涉及到能源的生产、传输和分配。为
了保证电力系统的安全稳定运行，需要进行各种分析和优化。而Matlab作为一种
功能强大的数值计算工具，被广泛应用于电力系统分析领域。本文将探讨Matlab
在电力系统分析中的具体应用，并介绍其在潮流计算、故障分析、稳定性评估和优化问题中的作用。
一、潮流计算
潮流计算是电力系统分析中的基本问题之一，用于确定电力系统中各节点的电
压幅值和相位角。Matlab提供了丰富的数值计算函数和工具箱，可以方便地进行
潮流计算。通过建立节点的复数功率方程，利用牛顿-拉夫逊或高斯-赛德尔法进行
迭代求解，可以得到电力系统各节点的电压和功率信息。
二、故障分析
故障分析是电力系统中一种重要的分析方式，用于评估系统在发生短路故障时
的运行状况。Matlab提供了模拟不同类型故障并计算短路电流的工具。通过将电
力系统建模为节点和支路的网络，可以模拟各种故障类型，并利用短路电流计算方法来评估系统的稳定性。Matlab还可以可视化故障分析结果，帮助工程师更好地
理解和解释故障发生的原因和影响。
三、稳定性评估
电力系统的稳定性评估是评估系统在各种扰动下的稳定性能，如发电机的暂态
稳定性和静态稳定性。Matlab提供了用于建立和求解系统的稳定性模型的工具箱，如分布式电力系统工具箱（DST）和电力系统稳定性工具箱（PST）。这些工具箱
提供了分析和仿真电力系统稳定性的函数和接口，可以评估系统的稳定性，并分析潜在的稳定性问题。
四、优化问题
第五章MATLAB与电力系统仿真
(6)三相电源元件(3-Phase Source) 三相电源元件是电力系统设计中最常见的电路元件,也是最 重要的元件,其运行特性对电力系统的运行状态起到决定性 的作用.三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电源. (7)三相可编程电压源元件(3-Phase Programmable Voltage Source) 三相可编程电压源是可以对其进行编程的三相电压源,它的 幅值,相位,频率,谐波均可随时间进行变化,应用非常灵 活.其主要作用是提供一个幅值,相位,频率,基频分量进 行实时变性编程的三相电压源;此外,还可以提供两个谐波 分量,作用于基频信号.
MATLAB应用技术 MATLAB应用技术
3.示例 下面以几个简单的例子来介绍如何使 用这些电气元件. 例1:交流电压源的叠加 设计的交流电路如图5-20所示,在此 电路图中,交流电压源的幅值,频率, 相位均不相同,可以通过仿真结果直 接对各自电压源的输出和他们的叠加 结果进行分析,这种分析方法简单, 直接. 图5-20 交流电压源的叠加电路图 电路图设计步骤 (1)从电源元件库选择交流电压源 元件,复制后粘贴在电路图中. 步骤1:将电压源元件改名为U1 步骤2:双击交流电压源元件,对交 流电压源元件的参数进行如下设置:
MATLAB应用技术 MATLAB应用技术
5.1.3 Park变换
同步电机是电力系统中的重要元件,它实质上是由定子和转子两个部 件组成.在研究同步机的数学模型时,我们都假设定子三相绕组的结 构完全相同,空间位置彼此相差120度,转子铁芯及绕组对极中心轴 和极间轴完全对称.一般,在推导同步机的数学模型时应用的是用 abc坐标系统表示的电压和磁链方程.abc三轴就是定子三相绕组的中 心轴线.定子三相绕组中的电流分别表示如下:
电力系统故障分析与仿真(1)
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
Abstract
This 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.
Matlabsimulink在电力系统故障分析中的应用
Matlabsimulink在电力系统故障分析中的应用
概述
Matlabsimulink是一个广泛使用的工具箱，它可用于多种领域的建模、仿真和
分析。在电力系统中，Simulink可用于模拟各种电力系统的部件，如传感器、电缆、变压器、发电机等。同时，Matlab和Simulink还可以用于储能系统、间歇性
能源的处理以及电力系统的优化分析。在工程分析中，Matlabsimulink也经常用于系统分析和数据分析，可以用来分析一些特殊的电力系统故障，如短路、过电压等故障现象。
Matlabsimulink在电力系统中的应用
建立电力系统的模型
Simulink可以用来建立电力系统的模型以便进行故障分析。在建立电力系统的
模型时，可以用于模拟各个部件的部件组成，各个部件间的拓扑关系以及部件之间的交互。对于大型复杂的电力系统，在建模时，可以根据需要建立多个仿真子系统，以便更细致地进行分析。例如，在分析发电机的问题时，可以将发电机分为多个子组件，如转子组件、励磁组件等，以便模拟每个组件的特性和故障情况。
分析电力系统各部件的性能和故障
在建立了电力系统的模型之后，可以使用Simulink来分析电力系统的性能和
故障的情况。
性能分析
Simulink可以模拟电力系统中部件的工作特性和性能参数，例如变压器的变比、效率等。通过模拟电力系统中各个部件的参数，可以分析系统中的问题，比如损耗多少，通过节约哪些部件或者成本节约多少钱。同时，还可以用于新能源的仿真和预测分析。例如对于太阳能电站的建设和预测，可以模拟太阳能电池板发电的情况，预测每一个发电组件的效率。
MATLAB与电力系统仿真
二、Matlab在电力系统稳定性分 析中的应用
Matlab是一款强大的数值计算软件，广泛应用于各个领域，其中包括电力系 统的稳定性分析。Matlab中的Simulink模块可以构建电力系统的模型，并进行仿 真和分析。
在电力系统稳定性分析中，我们通常需要考虑电力系统的稳定性、可靠性和 经济性等多个方面。Matlab可以为我们提供一种有效的手段，通过建立模型和仿 真，来分析不同因素对电力系统稳定性的影响。
三、基于Matlab的电力系统稳定 性仿真
在进行电力系统稳定性仿真的过程中，我们首先需要在Matlab中构建电力系 统的模型。这个过程通常包括定义系统的元件（如发电机、变压器、线路等）， 以及元件之间的连接关系。然后，我们可以通过改变模型中的参数，来模拟不同 的运行条件，从而观察系统的稳定性。
例如，我们可以模拟一个故障条件，观察系统在故障清除后的恢复情况。我 们还可以模拟不同的控制策略，观察其对系统稳定性的影响。通过这些仿真，我 们可以更好地理解电力系统的稳定性行为，从而优化系统的设计和运行。
四、结论
基于Matlab的电力系统稳定性分析与仿真是一种有效的手段，可以帮助我们 理解和优化电力系统的稳定性能。通过模拟不同的条件和策略，我们可以更好地 理解电力系统的行为，从而为系统的设计、优化和故障恢复提供依据。因此，基 于Matlab的电力系统稳定性分析与仿真是电力系统工程领域的一个重要工具。
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