电力系统继电保护仿真实验指导书(试用稿)

电力系统继电保护

实验指导书

张艳肖编

适用于12级电气工程及其自动化专业

西安交通大学城市学院二○一五年三月

目录

第一部分MATLAB基础 ................................................................................... - 3 -

1.1 MATLAB简介 .......................................................................................... - 3 -

1.2 MATLAB的基本界面 ........................................................................... - 3 -

1.2.1MATLAB的主窗口 ...................................................................... - 3 -

1.2.2 MATLAB的主窗口 ....................................................................... - 3 -

1.3 SIMULINK仿真工具简介.................................................................... - 4 -

1.3.1SIMULINK的启动 ........................................................................ - 4 -

1.3.2SIMULINK的库浏览器说明........................................................ - 5 - 第二部分仿真实验内容.................................................................................. - 6 - 实验一电力系统故障.................................................................................... - 6 - 实验二电流速断保护.................................................................................... - 9 - 实验三三段式电流保护.............................................................................. - 13 - 实验四线路自动重合闸电流保护.............................................................. - 17 -

第一部分 MATLAB基础

1.1 MATLAB简介

MATLAB是一种适用于工程应用各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年推出3.X(DOS)版本，1992年推出4.X(Windows)版本；1997年推出5.1(Windows)版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了MATLAB6.0版本。随着版本升级，内容不断的扩充，功能更加强大。

MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应掌握的工具。

1.2 MATLAB的基本界面

1.2.1 MATLAB的主窗口

1.启动MATLAB

启动MATLAB的方法有很多，下面是最常用的方法。

（1）双击系统桌面的MATLAB图标；

（2）从桌面“开始”→“程序”→“MATLAB”。

启动MATLAB后，如图1-1所示。

图1-1 MATLAB桌面

1.2.2 MATLAB的主窗口

MATLAB的主窗口包含有6个下拉菜单和10个功能按钮，用来进行整体的环境参数的设置，如图1-2所示。

图1-2 MATLAB的主窗口的菜单和功能按钮

1.3 SIMULINK仿真工具简介

Simulink是Mathworks公司开发的MATLAB仿真工具之一，其主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析。Simulink下有很多专用功能模块，如航空航天模块库(Aerospace Blockset）、通信模块库(Communication Blockset)、神经网络模块库(Neural Network Blockset)、电力系统模块库(SimpowerSystems)等。其中电力系统模块库对用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等过程的仿真分析。

功能强大的SimpowerSystems和Simulink同时使用将使一些复杂的、非线性的系统建模与仿真变得非常容易。它包括7个子模块库：电源(Electriial Sources)子库里有单/三相交流电压源、单相电流源、直流电压源、受控源等，元件子库(Elements)有各种支路、负载和开关、变压器等主要电力设备元件，附加子库(Extra Library)汉纳有各种附加的控制、测量模块和特殊变压器等模块，电机子库(Machines)有异步、同步、控制等各种电机，测量子库(Measurement)含有电压电流和阻抗等测量元件，电力电子子库(Power Electronics)里有Gto、IGBT、Mosfet、Thyristor各种电力电子元器件等。

利用SIMULINK对系统进行仿真与分析, 在进入虚拟实验环境后, 不需要书写代码,

只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来, 按照实验要求修改各元器件的参数。通过虚拟实验环境建立实验仿真电路模型, 可使一些枯燥的电路变得有趣味, 复杂的波形变得形象生动, 使得各种复杂的能量转换过程比较直观地呈现在学生面前。以下采用Matlab 来仿真电力电子技术课程中的传统实验, 和传统的硬件实验对比, 此实验方法有很大优越性。

在SIMULINK仿真环境下，运用Power System Blockset的各种元件模型建立电力电子电路的仿真模型，并对其进行仿真研究。

1.3.1SIMULINK的启动

启动SIMULINK有以下三种方法：

（1）在MATLAB的命令窗口中输入“simulink”，按Enter键，就可以打开SIMULINK 的库浏览器，如图1-3所示。