基于MATLABSimulink电力系统短路故障分析与仿真
基于MATLAB的电力系统短路故障的仿真报告
《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告课题名称基于MATLAB的电力系统短路故障的仿真与分析姓名学号院系班级指导教师摘要基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库（SimPowerSystems）构建电力系统仿真模型，在Matlab的平台下仿真电力系统为工程设计和维修提供依据重要的依据，同时也为电力研究带来大大的便利，利用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析的常用方法，它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解脱出来，让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前，从而将庞大的电力网搬进了办公室，为研究带来了巨大的便利。
简要介绍了电力系统模型和MATLAB/ SIMULINK中SimPowerSystems (电力系统元件库）的主要功能。
SimPowerSystems 是专门为电力系统设计的仿真分析软件,在对其基本元件进行介绍后,在仿真平台上,通过对一个简单的电力系统输电线路的短路故障进行设计、仿真、分析，得到了理想的仿真效果。
关键词： Matlab SimPowerSystems 短路电流计算仿真Simulation and Analysis of Power System Short Circuit FaultBased on MatlabZhang Jun—yueCollege of Physics and Electronic Information Electrical Engineering and Automation No：070544037Tutor: Wu YanAbstract: The article describes the basic characteristics of Matlab /Simulink and the basic method and process of applying Matlab in the simulation of power system。
《基于MATLAB的电力系统短路故障的仿真报告_论文手册》
中国石油大学胜利学院本科生毕业设计( 论文)手册题目电力系统短路故障分析及仿真研究学生姓名梅西学号 201107013120 专业班级自动化一班指导教师马拉多纳2015 年6月10日目录本科生毕业设计（论文）任务书........................ 错误!未定义书签。
本科生毕业设计（论文）开题报告...................... 错误!未定义书签。
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本科生毕业设计（论文）任务书论文题目电力系统短路故障分析与仿真研究一、研究的主要内容1.电力系统故障分析主要研究电力系统故障（包括短路，断线和非正常操作）时，故障电流，电压及其在电网中的分布。
短路电流计算失效分析的主要内容。
的短路电流计算的目的是确定短路故障的严重程度，选择电气设备的参数。
调谐保护，负序和零序电流分布的分析系统，以确定它的电气设备和系统。
2. 本课题研究的目的及意义随工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。
系统中最常见的故障就是短路。
短路电流比正常电流要大得多，在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。
电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般来说，最严重的短路是三相短路。
当发生短路时，其短路电流可以达到数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏。
课程设计(论文)-基于MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真.doc
课程设计 ( 论文 )- 基于 MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电力系统分析课程设计说明书题目：单相接地短路专业：电气工程及其自动化班级：电气 1307姓名：陈欢目录课程设计（论文）任务书 ----------------------- （1）引言 ------------------------------------------------------------------- （ 3）第一章．电力系统短路故障分析------------------------------- （ 4）第二章．电力系统单相短路计算-------------------- （ 5）2.1 简单不对称故障的分析计算---------------------- （ 5）2.1.1. 对称分量法 ------------------- （5）2.2 单相接地短路------------------------------ （ 6）2.2.1. 正序等效定则 ---------------------------- （6）2.2.2. 复合序网 --------------------------------- （6）2.2.3. 单相接地短路分析 --------------------------- （7）第三章．电力系统单相短路时域分析 ---------------- （ 10）3.1 仿真模型的设计与实现------------------------ （10）3.1.1. 实例分析 -------------------------------- （10）3.1.2. 仿真参数 ----------------------------- -- -- -- （11）3.2 仿真结果分析------------------------------- （13）结束语 ----------------------------------------- （ 18）参考文献 --------------------------------------- （ 18）课程设计任务书题目：单相接地短路要求：本课程设计主要是对单相接地短路进行分析计算，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，通过仿真结果与计算结果进行比较，进一步研究短路故障的特点。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
一、概述
电力系统短路分析是一种建立在电力系统的潮流计算基础上的,用于
分析电力系统在短路故障时的状态的技术.有鉴于此，它对设计、运营和
维护电力系统有重要的意义。
短路分析的重要性在于：1）在设计的时候，可以分析电网的抗冲击和抗短路能力，为电网设计提供参考；2）在运行中，可以评价电网工作安全性，诊断各线路的灵敏性、以及电网在短路状
态下的运行特性；3）在系统检修的时候，可以分析电网故障状态，以便
检修或改造系统。
电力系统短路分析可以用各种软件进行，如MATLAB。
MATLAB是一种
大型实用的软件，主要用来处理、分析和可视化复杂的数据，而近年来，
它也在进军电力系统仿真领域，为电力系统研究与仿真提供了更加可靠的
工具。
MATLAB的电力系统仿真平台可以进行短路分析、潮流计算、功率
自动稳定分析、功率调度和电力系统控制与仿真等，结果得到了进一步的
应用。
二、MATLAB电力系统短路分析仿真步骤
1）编写MATLAB电力系统仿真脚本：用户首先需要编写MATLAB脚本，输入系统参数信息，如电力系统结构，拓扑信息，支路数据（变压器，线路，电容器。
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。
电基于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；SimPowerSystemsAbstract: 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. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems目录一、引言............................................................................................................................................. - 3 -1、故障概述 (3)2、故障类型 (3)二、电力系统模型............................................................................................................................. - 4 -三、电力系统仿真模型的建立与分析 ............................................................................................. - 4 -3.1电力系统仿真模型 (5)3.2仿真参数设置 (6)3.3仿真结果分析 (8)3.3.1正常运行分析.................................................................................................................... - 8 -3.3.2单相接地短路故障分析.................................................................................................... - 9 -3.3.3两相短路故障分析.......................................................................................................... - 12 -3.3.4两相接地短路故障分析.................................................................................................. - 15 -3.3.5三相短路故障分析.......................................................................................................... - 18 -四、结论........................................................................................................................................... - 21 -五、参考文献................................................................................................................................... - 21 -六、心得体会................................................................................................................................... - 22 -一、引言1、故障概述短路是电力系统的严重故障。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
目录摘要 IAbstract II1 引言 11.1 课题研究的背景 11.2 课题研究的国内外现状 12 短路故障分析 12.1 近年来短路故障 12.2 短路的定义及其分类 22.3 短路故障产生的原因及危害 42.4 预防措施 42.5 短路故障的分析诊断方法 53 仿真与建模 63.1 仿真工具简介 63.1.1 MATLAB的特点 63.1.2 Simulink简介 73.1.3 SPS(SimPowerSystems) 83.1.4 GUI（图形用户界面） 83.2 模型的建立 83.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 83.2.2 仿真参数的设置 94 仿真结果分析 164.1 三相短路分析 164.2 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） 224.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） 255 结论 286 前景与展望 28参考文献 29致谢 30ContentsAbstract II1 Introduction 11.1 Project background to the study 11.2 The research situation at home and abroad 12 Analysis of short-circuit fault 12.1 Short-circuit fault in recent years 12.2 Definition and classification of short-circuit fault 2 2.3 Causes and damage of short-circuit fault 42.4 Precautionary measures 42.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault 53 Simulation and modeling 63.1 Introduction to simulation tools 63.1.1 Features of MATLAB 63.1.2 Introduction to simulink 73.1.3 SPS(SimPowerSystems) 83.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） 83.2 Establishment of the model 83.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model 83.2.2 Simulation parameter settings 94 Simulation analysis 164.1 Analysis of three-phase short-circuit 164.2 Analysis of single-phase short circuit 184.3 Analysis of two-phase short circuit 224.4 Analysis of two-phase short circuit to ground 255 Conclusions 286 Outlook and prospect 28References 29Acknowledgement 30基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真刘继文（山东农业大学机械与电子工程学院泰安 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。
基于MATLA BSIMULINK短路故障仿真及分析
……………………. ………………. …………………山东农业大学 毕 业 论 文 基于MATLAB/SIMULINK 短路故障仿真及分析 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化3班 届 次 20**届 学生姓名 学 号 指导教师 二О**年六月六日装订线……………….……. …………. …………. ………摘要................................................................................................................................................. i i Abstract (II)1 引言 (1)1.1 MATLAB/Simulink概述 (1)1.1.1 MATLAB简介及特点 (1)1.1.2 SIMULINK简介及特点 (3)1.2 电力系统仿真概述 (4)1.3 基于MATLAB/Simulink电力系统仿真的发展趋势 (7)2 三相短路故障仿真分析 (9)2.1 电力系统故障简述 (9)2.2 仿真实例 (11)2.2.1 实例仿真摘要 (11)2.2.2 仿真模型建立 (12)2.2.3 三相短路故障仿真及结论分析 (20)3 同步发电机机端短路故障仿真分析 (26)3.1 暂态过程仿真及分析 (26)3.2 其它故障仿真分析 (28)4 结束语 (29)参考文献 (30)致谢 (31)Summary ......................................................................................................................................... i i Abstract (II)1 Introduction (1)1.1 MATLAB/ Simulink Outline (1)1.1.1 MATLAB Introduction and Features (1)1.1.2 Simulink Introduction and Features (3)1.2 Overview of Power System Simulation (4)1.3 Based on the development trend of MATLAB / Simulink Power System Simulation (7)2 Simulation and Analysis (9)2.1 Power System Fault Description (9)2.2 Simulation examples (11)2.2.1 The simulation summary (11)2.2.2 Simulation Model (12)2.2.3 Phase short circuit fault simulation analysis and conclusions (20)3 Synchronous Generator short-circuit fault simulation (26)3.1 Transient Simulation and Analysis (26)3.2 Other fault simulation analysis (28)4 Conclusion (29)References (30)Acknowledgements (31)基于MATLAB/SIMULINK短路故障仿真及分析(山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018)摘要:随着电力系统的规模不断增大，很多大型电力科研试验很难以进行。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真设计
·……………………. ………………. …………………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)4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25)5 结论 (28)6 前景与展望 (28)参考文献 (29)致 (30)Abstract .............................................................................. I I 1 Introduction.. (1)1.1 Project background to the study (1)1.2 The research situation at home and abroad (1)2 Analysis of short-circuit fault (1)2.1 Short-circuit fault in recent years (1)2.2 Definition and classification of short-circuit fault (2)2.3 Causes and damage of short-circuit fault (4)2.4 Precautionary measures (4)2.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault (5)3 Simulation and modeling (6)3.1 Introduction to simulation tools (6)3.1.1 Features of MATLAB (7)3.1.2 Introduction to simulink (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） (8)3.2 Establishment of the model (9)3.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model (9)3.2.2 Simulation parameter settings (10)4 Simulation analysis (16)4.1 Analysis of three-phase short-circuit (16)4.2 Analysis of single-phase short circuit (18)4.3 Analysis of two-phase short circuit (22)4.4 Analysis of two-phase short circuit to ground (25)5 Conclusions (28)6 Outlook and prospect (28)References (29)Acknowledgement (30)基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真继文（农业大学机械与电子工程学院 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。
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]
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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MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真
研究生课程论文封面（2014—2015学年第1学期）课程名称： 电力系统运行与控制 课程类型： 选修课 授课教师：着重分结果 （1）元件损坏例如绝缘材料的自然老化，设计，安装维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等；（2）气象条件恶化例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌；（3）违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
1.2短路故障分析的内容和目的报告题目：基于MATLAB 的电力系统单相短路故障分析与仿真姓名：短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。
短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。
1.3电力系统单相接地短路计算1.3.1正序等效定则在求解各种不对称故障时，故障支路的正序电流分量k a1n I ）（ 可用如下同式表示：∑=2Z ；∑）。
单相接地短路时的系统接线图如图1-1所示。
假定a 相接地短路，短路处以相量表示的边界条件方程为0U k a= ； 0I I k c k b == （1-3） 转换为对称分量关系⎪⎭⎪⎬⎫===+-==++=k a k a0k a2k a1k a0k a2k a1k a0k a2k a1k a I 31I I I )U U (U 0U U U U 或 （1-4）可见，单相接地短路时有零序电压，同时也存在零序电流（在中性点直接接地的系统中）。
由式（1-4）可知，A 相接地短路时选基准相为a 相，故障点b 相和c 相的序电压、序电流就没有式（1-4）的简单关系。
同样，b 相接地时选基准相位b 相，c 相接地时选基准相位c 相，基准相的序电压、序电流具有式（1-4）的关系。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
· ……………………. ………………. …………………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 学生姓名 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 课题研究的国内外现状 (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 (6)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 (8)3。
2。
1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (8)3.2.2 仿真参数的设置 (9)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)4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25)5 结论 (28)6 前景与展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)Abstract ................................................................................................................................................................ II 1 Introduction.. (1)1.1 Project background to the study (1)1.2 The research situation at home and abroad (1)2 Analysis of short—circuit fault (1)2.1 Short—circuit fault in recent years (1)2.2 Definition and classification of short—circuit fault (2)2.3 Causes and damage of short-circuit fault (4)2.4 Precautionary measures (4)2.5 Method to analysis and diagnosis of short—circuit fault (5)3 Simulation and modeling (6)3.1 Introduction to simulation tools (6)3。
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的电力系统单相短路故障分析与仿真设计
研究生课程论文封面（2014—2015学年第1学期）课程名称： 电力系统运行与控制课程类型： 选修课授课教师：学 时： 学 分： 2.0论文得分 批阅人签字批阅意见：理工大学研究生学处制报告题目：基于MATLAB 的电力系统单相短路故障分析与仿真 ：学号：年级：专业： 学院： 电气学院注意事项：1、 以上各项由研究生本人认真填写；2、 研究生课程论文应符合一般学术规范，具有一定学术价值，严禁抄袭或应付；凡学校检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分，并按有关规定追究相关人员责任；3、 论文得分由批阅人填写，并签字确认；批阅人应根据作业质量客观、公正的签写批阅意见（原则上不少于50字）；4、 原则上要求所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面，左侧装订；5、 课程论文由学生所在学院（系）统一保存，以备查用。
本文介绍了MATLAB 软件在电力系统中的应用，以及动态仿真工具Simulink 。
的使用。
MATLAB 的 Simulink 的仿真环境中，利用Simpowersystems 中电气元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点不接地时电压电流的变化情况。
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。
1电力系统短路故障分析1.1短路故障原因短路产生的原因有很多，主要有以下几个方面：（1）元件损坏例如绝缘材料的自然老化，设计，安装维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等；（2）气象条件恶化例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌；（3）违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
1.2短路故障分析的容和目的短路故障分析的主要容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。
基于MATLABSimulink的电力系统仿真实验
基于MATLAB/Simulink 的电力系统故障分析10kv系统三相短路分析三相短路（以中性点不接地系统模型为类）模块搭建:三相短路各元件参数设置如下:MuiliTffer' Frcml:Linc1_\/otc|Fr« mF~roi-LZ■ ___ Lin总3IK31L:LfleSjEsbsjF-nrrT□bo―►aOi5oe£e 3-W 1 叽’L31C-«tod2A如Line V1blLlBmietEr Sequer« Ar-n. yzerg Block Para meters: Three ・P hase SourceThree-Phase Source (nask} flink；Threc-phasG voltaze sourc G in seriei with RL bxanch.Param«rsPhase—to-phase rss voltage (V):110. 5e3Phase anrl4 of chase A (degreGs):1°FrtQuency (Hz):Internal connection:|Y厂Specify iaped&nce usins sh^xfcircuit levelSouree resistance (Otesi:|0. 009Source inductance (H):116. 58e-5Apply |OK Cancel H.lpBlock Parameters; Linel-Three-Phase PI Section Lin已ziaslc) (link)Thi® block inpleaents a three-phxt• PI section lint to represent a thiQG-phasG transaision line.This block rGpresents only one PI section. To inplenentc aore that one PI secti-on, you siaplr need to connect copies of this block in sexies・ParoaQtQTS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Freauency used for R L C specification (Hz):F5Poiitive- ind zero-seauence resiBtances (Ohas/ka) [ K： RO ]:| [ 0.01273 0. 3SG4：Positive* and zero"£eo.uenc© inductances K-lcn) [ Ll LO ]:|T 0. 9327e-3 4. 1264e-3]Positive- and Z4ro--ssau4nee ea.Dacitane€5 (Fjks； I Cl CO I :I [12. 74e-9 7. 751e-9FLine section length (ka：:1130OK Cancel Kelp Apply■OK Cancel I E«lp 厂 删 Function Block Parameters; AddlAdd cr subtract inputs. S^cify cne oi the fol.ovmg:a. string containing • or - for each input port, for spacer tetrem ports (e. c.—・Db) scalar >=】・ A value > 1 seal all inputs: 1 sunt •Itstnts of a single input vectorMain | Sifnal data typacIcon shaoe: | re:t&ngulax▼]List of sxcni:I 4**Sasple tme -1 fox lEherxted):卜】 X I Cancel 1 Help 1 Appl*Q c5s3.N/Mu hi meter 1Helpu*rbr*. Lc^dO Lo a>133 Uan: Ubri IZLc i U H : HiF MJ I C I/fault. B » Vb: IhrcQ-Pbazc C _lVb. IHtec ?hase Ja^lvl/Faulv AI AT. s ad!LcadOI CD Goad3lb: Ib"Q ・7hd" faultl/fault B lb: Ih^ec-?hasc F aulvl/Iau2V Cu» lb: Ihtrao ・7乃a=a FArjlt 1/FAult A —Z_JCown |R«rnve*f - 1zJUpdste 吕；Source Block Parameters; FromFroaKeceive sienals; froa the Goto block irith the specifiGd :as ・ If the tae is defined as r scoped ， in the Gotoblock, then a Goto Tae Visibility bl-ock aust te used to define the visibility of the tac ・ After ： UpdateDiafraa t the block icon displays the selected tag nase >Local taes are enclosed in brackets. .], and scoped tagna=es are enclosed in brae€g ; J).L^adO Loft<13 Load.3 Sele 匚T Measu errentsZJ d小 Plot Sd 》ded“E3Uworts^utput/cc:如加制Source Block Parameters; From4 「町〕一Fron----------------------------------------------sdcnalt froa the Octo- bl>ck with the specified tar- If the tae is d<tfin«d scon昼d‘ in the Goto bice匕then a Goto 7ar Visibility bloek aust beused to define the visibility of the tag. After ' Update Diaeraa, the block icon displays the selected tag naae(local tags are enclosed in brackets.:], and scoped tag nazes axe enclose! in braces：：｝〉・OK Cancel I Help Function Block Parameters: Discrete 3・phase Sequence Analyzer三相短路仿真波形如下:如图1―― a、b、c三相短路电流仿真波形图分析：正常运行时，a、b、c三相大小相等，相位相差120 度。
MATLABSimulink仿真在电力系统短路故障中的应用
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２０.０７.００１ＭＡＴＬＡＢ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真在电力系统短路故障中的应用王㊀瀚１ꎬ２ꎬ周海峰１ꎬ２ꎬ刘天熙１ꎬ２ꎬ黄金满３ꎬ郑㊀聪１ꎬ２(１ 集美大学轮机工程学院ꎬ厦门３６１０２１ꎻ２ 福建省船舶与海洋工程重点实验室ꎬ厦门３６１０２１ꎻ３ 厦门安麦信自动化科技有限公司ꎬ厦门３６１０２６)摘㊀要:为了研究人员在电力系统短路故障实验提供方便ꎬ文中在ＭＡＴＬＡＢ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真平台上建立了无限大功率电力系统仿真模型ꎬ设置了单相短路故障㊁两相短路故障㊁两相短路接地故障和三相短路故障进行仿真和分析ꎬ仿真结果表明了ＭＡＴＬＡＢ软件具有强大的仿真功能ꎬ在电力系统短路故障分析中能够起到至关重要的作用ꎮ关键词:ＭＡＴＬＡＢꎻ短路故障ꎻ无穷大功率电源中图分类号:ＴＭ７４４㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２０)０７－０００１－０８ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭＡＴＬＡＢ/ＳｉｍｕｌｉｎｋＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＳｈｏｒｔＣｉｒｃｕｉｔＦａｕｌｔｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＷＡＮＧＨａｎ１ꎬ２ꎬＺＨＯＵＨａｉ－ｆｅｎｇ１ꎬ２ꎬＬＩＵＴｉａｎ－ｘｉ１ꎬ２ꎬＨＵＡＮＧＪｉｎ－ｍａｎ３ꎬＺＨＥＮＧＣｏｎｇ１ꎬ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｒｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＪｉｍｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉａｍｅｎ３６１０２１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＯｃｅａｎＭａｒｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＦｕｊｉａｎＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＸｉａｍｅｎ３６１０２１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＸｉａｍｅｎＡｎｍａｉｘｉｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＸｉａｍｅｎ３６１０２６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａｎｉｎｆｉｎｉｔｅｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｎＭＡＴＬＡＢＳｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍꎬｓｅｔｔｉｎｇｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔꎬｔｗｏ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔꎬｔｗｏ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｇｒｏｕｎｄｆａｕｌｔａｎｄｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔＴｈｅｆａｕｌｔｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ.ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｈａｓａｐｏｗｅｒｆｕｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃａｎｐｌａｙａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＭＡＴＬＡＢꎻｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔꎻｉｎｆｉｎｉｔｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ０㊀引㊀言收稿日期:２０２０－０６－０５㊀㊀修订日期:２０２０－０６－２０基金项目:国家自然科学基金项目(５１１７９０７４)ꎻ福建省自然科学基金项目(２０１８Ｊ０１４９５)ꎻ现代精密测量与激光无损检测福建省高校重点实验室项目(Ｂ１７１１９)ꎻ集美大学科研启动金(ＺＱ２０１３００７)ꎻ产学研项目(Ｓ２０１２７)ꎻ福建省教育厅项目(ＪＡＴ１９０３３５㊁ＪＡＴ１８０２６９)作者简介:王㊀瀚(１９９４－)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ从事船舶电气设备的故障分析㊁健康评估和抗疲劳及智能延寿等研究ꎮ随着我国现代化水平的普遍提高ꎬ电在人们的日常生活中占据着举足轻重的位置ꎮ但是电力系统随着现代化水平的提高也变得越来越复杂化ꎬ人们想要进行电力系统的实验也越来越困难ꎮ尤其是电力系统的短路故障实验ꎬ这会动用大量的人力资源ꎬ并且短路试验危险程度较高ꎮＭＡＴ￣ＬＡＢ的出现使得电力系统的实验在软件上得以实现ꎬ并且随着科技的快速发展ꎬＭＡＴＬＡＢ的功能也愈发多样化ꎮ因此使用各种电力系统动态仿真软件进行实验尤为重要ꎮ１㊀短路１.１㊀短路的原因(１)元件损坏ꎮ例如绝缘材料的自然老化ꎬ由于设备安装存在缺陷经常会发展成短路ꎻ(２)鸟兽ꎬ树枝短接线路ꎮ例如９６年美国西部大停电和０３年美国大停电ꎻ(３)违规操作ꎮ例如美国的科索沃战争和轰炸南联盟时用过的碳纤维炸弹ꎻ(４)气象条件恶劣ꎮ引起雾闪ꎬ绝缘破坏放电ꎮ例如沈阳大雾事故ꎬ邯郸钢铁停电损失５０００万以上ꎬ股票大跌ꎮ(５)人为事故ꎮ放风筝ꎬ汽车撞电线杆ꎮ例如北京１９９６.１.１９事故ꎬ送入北京输电线因为施工吊车撞线短路(中南海停电)ꎮ１.２㊀短路的危害(１)产生大电流ꎬ释放超高温ꎬ电力系统中的重要的电气设备可能因为短路而被绝缘老化甚至直接损坏电气设备ꎮ并且短路还可能会产生比较大的电磁力ꎬ也会对重要电气设备造成危害使其绝缘老化ꎻ(２)造成低电压ꎬ电压供应不足的话会给各行各业带来严重的损失ꎬ例如美国大停电ꎬ损失不计其数ꎬ邯郸钢铁停电损失５０００万以上ꎬ股票大跌ꎮ１.３㊀短路类型短路类型如图１－４所示ꎮ图１㊀三相短路图２㊀两相短路图３㊀两相接地短路图４㊀单相接地短路２㊀无限大功率电源和原理分析无限大功率电源是是相对于外电路来说的ꎬ指在电源外部出现短路㊁断线等一系列扰动情况时端电压和频率能够仍能够保持恒定的电源ꎮ在暂态过程研究时ꎬ往往假设某些电源的电压和频率总能保持稳定ꎬ也就是电源容量的无限大ꎬ电源内阻抗趋近于无穷小ꎬ并称为无限大功率电源[１－２]ꎮ电力系统发生短路故障的时候ꎬ电源因为自身容量大ꎬ所以其电压的幅值和频率几乎没有变化ꎬ但是除了电源以外的电力系统发生短路故障时ꎬ它们的功率会伴随着产生的故障电压和电流的改变而改变ꎮ所以说ꎬ无限大功率电源的无限大是相对于外电路来说的ꎬ它不是绝对的无限大ꎮ当Ａ相接地短路时Ａ相电流增大㊁电压减小ꎬ同时会出现零序分量ꎻ当Ｂ相和Ｃ相发生短路时ꎬＢ㊁Ｃ两相电流从０开始突然增大ꎬ电流属于反相ꎬ没有产生零序分量ꎬＡ相电流为０ꎬＢ㊁Ｃ相电压有一定的幅值开始减小ꎬ故障相正序电压和负序电压相互叠加使得这两相电压降低ꎻ当Ｂ㊁Ｃ两相接地短路时ꎬＢ㊁Ｃ两相的电流从０开始突然增大ꎬ同时电压降低ꎬ出现零序分量ꎬ三相的零序电流与非故障相反相ꎬ则非故障相电流减小㊁故障相电流增大ꎻ三相的零序电压与非故障相同相ꎬ则非故障相电压增大㊁故障相电压减小[３]ꎮ三相短路发生时ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ相电流从０开始突然增大同时电压减小ꎬ三相线路都没有零序分量ꎬ当发生三相短路时会产生暂态的非周期分量和稳态的周期分量合成的短路电流ꎬ暂态分量会衰减为零ꎬ只留下作为对称正弦量的周期分量ꎬ即短路电流相量仍然保持平衡(由于剩下的周期分量仍旧对称ꎬ所以没有负序分量ꎬ而无接地则没有零序分量ꎬ所以只有正序分量)ꎮ而三相短路时三相阻抗皆相同并且可以近似为零ꎬ所以短路电流增大而短路电压为零[４]ꎮ３㊀电力系统模型搭建简单的电力系统如图５所示ꎬ电力系统模型如图６所示ꎮ图５㊀电力系统接线图图６㊀电力系统仿真结构模型４㊀参数设置发电机模块参数设置ꎬ选用Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｏｕｒｃｅ模块代替无穷大电源ꎬ采用Ｙｇ型连接ꎬ电压设置为１１０ｋＶꎬＡ相相角为０度ꎬ频率为５０Ｈｚꎮ勾选ｓｐｅｃｉｆｙｓｈｏｒｔ－ｌｅｖｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ(指定短路位参数)ꎬ短路容量设置为５０ＭＶＡꎬ基准电压设置为１１ｋＶꎬＸ/Ｒｒａｔｉｏ设置为７ꎻ负载参数设置ꎬ连接方式设置为Ｙ型接地ꎬ额定相间电压设置为１０００Ｖꎬ频率设置为５０Ｈｚꎬ有功功率设置为１０ｋＷꎬ感性有功功率设置为１００ｖａｒꎬ容性无功功率设置为１００ｖａｒꎻ变压器模块参数设置ꎬ一次侧采用Ｙｎ型连接方式ꎬ二次侧采用Ｄｅｌｔａ(Ｄ１)角型连接方式ꎬ勾选标幺值ｐｕꎬ额定容量和频率设置为１０ＭＶＡ㊁５０Ｈｚꎬ一次侧相间电压设置为１１０ｋＶꎬ二次侧相间电压设置为１１ｋＶꎻ输电线路参数设置ꎬＮｕｍｂｅｒｏｆｐｈａｓｅｓ[Ｎ]设置为３ꎬ频率设置为５０Ｈｚꎬ输电线路长度为１００ｋｍꎻ三相短路故障发生器模块参数设置ꎬ其中初始状态设置为０ꎬ故障类型可以勾选相应的相序来组成不同的短路故障ꎬ故障时间设置为０.０１~０ ０４ｓꎬ测量的值可选故障电流和故障电压ꎬ可以通过万用表测量到相应的电压电流曲线ꎮ５㊀仿真结果及分析５.１㊀正常情况下如图７㊁图８所示ꎬ仿真开始阶段ꎬ发电机端的电流和电压均呈正弦波形变化ꎬ电源的三相电压和电流之间相位不同ꎬ电源和电压幅值是相等的ꎮ５.２㊀单相短路接地故障如图９㊁图１０所示ꎬ发电机端电流波形和电压波形没有发生明显的变化ꎮ由于文中是基于无图７㊀发电机端电流图８㊀发电机端电压图９㊀发电机端电流图１０㊀发电机端电压穷大功率电源模型ꎬ其中原理文中在第二部分就已经说明ꎬ电压波形不会因为外电路的故障而改变ꎬ仿真波形的确验证了这一原理的正确性ꎮ之后的其他故障电压波形同样不再变化ꎬ原理就不再一一陈述ꎮ如图１１㊁图１２所示ꎬ仿真开始阶段ꎬ整个系统处于稳定状态ꎬ此时三相电压均不为０ꎬ三相电流均为０ꎬ且电压和电流是对称的ꎬ符合理论分析ꎮ在０.０１ｓ发生接地短路时ꎬ此时Ａ相电压由下降的状态突变为０ꎬ非故障相Ｂ㊁Ｃ两相电压比之前的幅值稍微增大了一些ꎬ但是变化并不是很大ꎻ同时Ａ相电流在０.０１ｓ时从０突然增大到一定的幅值然后呈正弦波形变化ꎬ非故障相Ｂ㊁Ｃ相电流仍然为０没有发生变化ꎬ可知故障后的三相电压和三相电流不在对称ꎬ说明单相接地短路为不对称短路ꎻ在０.０４ｓ故障切除后ꎬ三相电压和电流再次恢复到故障前的状态ꎮ图１１㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电压图１２㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电流５.３㊀两相短路故障图１３为发电机端电流波形ꎬ图１４为发电机端电压波形ꎬ当故障发生时此时Ａ㊁Ｂ两相电流相比之前有较大幅度的增大ꎬ而且幅值基本上相等ꎮＣ相电流幅值变化的更大ꎮ故障解除后ꎬ经过短暂的暂态过程ꎬ系统逐步恢复到故障前的状态ꎮ发电机端电压波形没有发生明显的变化呈正弦波形ꎮ如图１５㊁图１６所示ꎬ在仿真开始阶段ꎬ三相电压不为０ꎬ三相电流为０ꎻ０.０１ｓ开始发生短路故障ꎬ从图中可以看出ꎬＡ㊁Ｂ相电压由一定的幅值图１３㊀发电机端电流图１４㊀发电机端电压突变为０Ｖꎬ非故障相Ｃ相电压幅值比之前稍微增大一些ꎬ不过变化幅度不大ꎬＡ㊁Ｂ两相电流上升为短路电流迅速增大且呈正弦波形ꎬ无零序分量ꎬＡ㊁Ｂ两相电流基本上反相ꎬ正序电压和负序电压相互叠加使得Ａ㊁Ｂ两相电压有所下降ꎬ图中不是很明显ꎻ当０.０４ｓ短路故障解除后ꎬ三相电流和三相电压重新恢复到故障前的状态ꎮ图１５㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电压图１６㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电流５.４㊀两相短路接地故障图１７为发电机端电流波形ꎬ图１８为发电机端电压波形ꎬ当短路故障发生时ꎬ发电机故障点两端电流呈正弦波形变大ꎬ而非故障相Ｃ相电流幅值变得更大ꎮ故障切除后各相电流经过短暂的暂图１７㊀发电机端电流图１８㊀发电机端电压态过程慢慢恢复到故障前的状态ꎮ同时发电机端电压ＡＢ相电压没怎么改变ꎬ因为文中设置的无穷大功率电源ꎬ不会因为故障而变化ꎬＣ相电压较正常时的电压稍小一点ꎬ变化不是很明显ꎮ当短路故障解除后ꎬ各相电压经过短暂的暂态恢复到故障前的状态ꎮ如图１９㊁图２０所示ꎬ短路故障发生前ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ三相电压各自维持着正弦波形幅值均不为０ꎬ三相电流均为０ꎬ此时三相电压和三相电流对称ꎻ在０.０１ｓ故障发生时ꎬ此时Ａ㊁Ｂ相电压由一定的幅值突变为０ꎬ非故障相Ｃ相电压比之前幅值稍微有些增大ꎬ但幅度并不是很大ꎬＡ㊁Ｂ相电流幅值从０开始变大ꎬ且呈正弦波形变化ꎬ非故障相Ｃ相电流始终为０没有发生变化ꎻ０.０４ｓ故障解除后ꎬ各相电流和电压重新恢复到故障前的状态ꎮ图１９㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电压图２０㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电流５.５㊀三相短路故障图２１为发电机端电流波形ꎬ图２２为发电机端电压波形ꎮ当三相短路故障发生器闭合时ꎬＡＢＣ相间短路ꎬ由图２１可以看出ꎬ在ＡＢＣ三相短路期间ꎬ各相电流波动幅度较大ꎬ其中ＡＢ两相振动频率较为剧烈ꎬＣ相振动较为圆滑ꎬ当故障解除后经过短暂的暂态过程ꎬＡＢＣ三相电流恢复到故障前的状态ꎻ由图２２可以得出ꎬ故障期间ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ三相电压没有发生明显的变化ꎮ如图２３㊁图２４所示ꎬ仿真开始前ꎬ各相电压不为０Ｖꎬ各相电流为０Ａꎬ三相电压和三相电流是对称的ꎻ当０.０１ｓ故障发生时ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ三相电压由一定的幅值突为０Ｖꎬ三相电流的幅值从０开始变大ꎬ并保持三相对称ꎻ当０.０４ｓ故障切除后ꎬ三相电流和三相电压重新恢复到故障前的状态ꎮ这说明三相短路故障为对称短路故障ꎮ图２１㊀发电机端电流图２２㊀发电机端电压图２３㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电压图２４㊀Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ相电流６㊀结束语文中通过对单机无穷大电源电力系统进行简单的建模ꎬ并对各个重要的模块比如发电机模块ꎬ负载模块ꎬ变压器模块ꎬ三相短路故障模块的参数进行设定ꎬ设置了不同的短路故障类型ꎬ并对仿真结果进行了分析ꎮ结果验证了该电力系统模型的正确性ꎬ同时也证明了ＭＡＴＬＡＢ在电力系统短路故障仿真中具有重要的作用ꎮ参考文献[１]㊀张相林ꎬ陈巧玲.浅析电力系统中短路电流的危害及限流措施[Ｊ].技术与市场ꎬ２０１７ꎬ２４(６):１３０－１３１.[２]㊀李㊀昊.开关特性短路电流限制器暂态特性分析[Ｄ].山东大学ꎬ２０１３.[３]㊀郭昊坤ꎬ李㊀建.基于ＭＡＴＬＡＢ的电力系统暂态稳定性仿真与分析[Ｊ].科技广场ꎬ２０１７(１):６８－７１.[４]㊀师路欢ꎬ邢国忠ꎬ杨晓博.基于ＭＡＴＬＡＢ的电力系统短路故障分析仿真[Ｊ].许昌学院学报ꎬ２０２０ꎬ３９(２):１４０－１４４.。
基于MATLABSIMULINK短路故障仿真及分析
录摘要................................................................................................................................................. i i Abstract (II)1 引言 (1)1.1 MATLAB/Simulink概述 (1)1.1.1 MATLAB简介及特点 (1)1.1.2 SIMULINK简介及特点 (3)1.2 电力系统仿真概述 (4)1.3 基于MATLAB/Simulink电力系统仿真的发展趋势 (7)2 三相短路故障仿真分析 (9)2.1 电力系统故障简述 (9)2.2 仿真实例 (11)2.2.1 实例仿真摘要 (11)2.2.2 仿真模型建立 (12)2.2.3 三相短路故障仿真及结论分析 (20)3 同步发电机机端短路故障仿真分析 (26)3.1 暂态过程仿真及分析 (26)3.2 其它故障仿真分析 (28)4 结束语 (29)参考文献 (30)致谢..................................................................................................................错误!未定义书签。
ContentsSummary ......................................................................................................................................... i i Abstract (II)1 Introduction (1)1.1 MATLAB/ Simulink Outline (1)1.1.1 MATLAB Introduction and Features (1)1.1.2 Simulink Introduction and Features (3)1.2 Overview of Power System Simulation (4)1.3 Based on the development trend of MATLAB / Simulink Power System Simulation (7)2 Simulation and Analysis (9)2.1 Power System Fault Description (9)2.2 Simulation examples (11)2.2.1 The simulation summary (11)2.2.2 Simulation Model (12)2.2.3 Phase short circuit fault simulation analysis and conclusions (20)3 Synchronous Generator short-circuit fault simulation (26)3.1 Transient Simulation and Analysis (26)3.2 Other fault simulation analysis (28)4 Conclusion (29)References (30)Acknowledgements ..........................................................................................错误!未定义书签。
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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。
现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。
PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。
PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。
还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。
在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。
更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。
第一章：课程设计任务书1.1设计目的：本课程设计是高校工科电气类相关专业的一门专业实践课。
其目的是：1．进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写能力；2．通过设计掌握基本专业理论、专业知识、工程计算方法、工程应用能力及基本设计能力；3．培养理论设计与实际应用相结合的能力，开发独立思维和见解的能力；4．培养独立分析和寻求并解决工程实际问题的工作能力；5．为毕业设计和实际工作打下坚实的基础。
1.2原始资料：取基值SB=120MV .A ，VB=Vav，各发电机电压标幺值E1=1.0，对于线路：()()21x x ==0.4km Ω，()()103x x =，对于负载：()2.11=x ，()35.02=x ，所需变压器及线路参数如图2所示已给出。
MW 154⨯⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 073.016.0136.002"N d x x x ϕ⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 075.0161.0136.002"N d x x x ϕMW 123⨯⎪⎩⎪⎨⎧====85.0cos 054.0154.0128.002"N d x x x ϕ⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 0591.0157.0128.002"N d x x x ϕkVkVkVMWVAd 1011,⨯d YN 11,YN 2,⨯图1. 电力系统接线示意图1.3设计内容及要求：（1）. 手工计算系统模型中各元件的参数标幺值； （2）. 画出系统等值简化电路图（数学模型）；（3）. 利用MATLAB/SimPowerSystems 工具箱，选择相关元件放置在合适的位置并按设计要求设置相关参数，然后连线构建成完整的系统不同短路故障仿真模型； （4）. 加入测量元件并设置不同节点不同类型的短路，有效设置好仿真参数后， 选择合适的仿真步长算法，然后运行系统电路，获得短路电流仿真计算结果表（即对12个节点所有短路类型的短路电流列表），记录并详细分析仿真结果； 用Matlab 中Simulink 组件的SimPowerSystems 工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，再在12个不同的母线上设置单相单路、两相短路、两相接地短路、三相短路，然后分别运行该系统，通过测量元件获得各个母线不同短路类型的短路电流。
（5）. 利用Matlab 所提供的工具，设计电力系统短路故障仿真GUI 图形用户界面，通过组件的设置，回调函数的编写以及最后的运行，把系统模型与图形界面联系起来，有利于故障类型的选择和波形的查看。
（选择其中某1～2个节点设计其不同短路类型的GUI 波形界面即可） （6）.撰写课程设计说明书。
注：上述3、4两步如直接通过MATLAB 编写m 程序并调试运行获得短路电流计算结果也可以。
第二章：电力系统短路故障仿真分析2.1元件参数标幺值计算：取基值S B =120MV.A ，V B =V av ，各发电机电压标幺值E1=1.0，对于线路：()()21x x ==0.4kmΩ，()()103x x =，对于负载：()2.11=x ，()35.02=x ，所需变压器及线路参数如图2所示已给出。
G G GG GGGG G G GGGGMW20MW 154⨯⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 073.016.0136.002"N d x x x ϕkV10kV110MW 25k m)62,70,75(80km)32,34,36(40MWVA d YN 16211,⨯kV 10MWVAd YN 1611,MW 30MW120km)60,65,75(70MW 634⨯⎪⎩⎪⎨⎧====85.0cos 06.0161.0134.002"N d x x x ϕ⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 075.0161.0136.002"N d x x x ϕMW 123⨯MW 501⨯⎪⎩⎪⎨⎧====85.0cos 054.0154.0128.002"N d x x x ϕMW 252⨯⎪⎩⎪⎨⎧====8.0cos 0591.0157.0128.002"N d x x x ϕMWVA63MW35MVAd Y YN 10211,,⨯kV110kV 110kV10kV35k m)20,25,28(30kV35kV10MW15MWVAd YN 10211,⨯MWVAd YN 63411,⨯kV10MW10⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%5.0%737.1500s s V I kW p kW p MWVA d YN 20211,⨯⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%5.0%896.1800ss V I kW p kW p ⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%5.0%737.1500s s V I kW p kW p MW25⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%35.0%1214400s s V I kWp kW p ⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%35.0%1214400s s V I kW p kW p ⎪⎩⎪⎨⎧===∆=∆5.10%55.0%501100s s V I kW p kW p MW 80MW 5⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=====∆=∆---5.17%5.6%5.10%55.0%632.13)31()32()21(00s s s s V V V I kW p kW p k m )100,120,130(140①负载标幺值：()2.11=x ，()35.02=x ②发电机电压标幺值：E1=1.0 ③变压器标幺值：YN,d11 1*16MWV .A: 错误!未找到引用源。
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④线路标幺值：()()21x x ==0.4km Ω，()()103x x =40(36,34,32)km: 错误!未找到引用源。
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