电力系统分析课设短路电流计算simulink仿真
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。
MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析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路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幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
华中科技大学电力系统分析课程设计报告 基于matlab的短路电流计
华中科技大学电力系统分析课程设计报告基于matlab的短路电流计2021-2021第二学期课程设计电力系统短路故障的计算机算法程序设计姓名学号班级指导教师张凤鸽1目录一、课程设计说明?????????????????3 二、选择所用计算机语言的理由???????????3 三、程序主框图、子框图及主要数据变量说明?????5 四、三道计算题及网络图?????????????9 五、设计体会???????????????????21 六、参考文献???????????????????22 七、附录（主程序及其注释）????????????232电分课设报告一、课程设计说明根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。
通过自己设计电力系统短路计算的程序，加深对电力系统短路计算的理解，同时培养自己在计算机编程方面的能力，提示自我的综合素质。
短路电流（short-circuit current）电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。
其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。
大容量电力系统中，短路电流可达数万安。
这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。
其中三相短路虽然发生的机会较少，但情况严重，又是研究其它短路的基础。
所以我们先研究最简单的三相短路电流的暂态变化规律。
二、选择所用计算机语言的理由MATLAB是一套功能强大的工程计算软件，被广泛的应用于自动控制、机械设计、流体力学和数理统计等工程领域。
工程技术人员通过使用MATLAB提供的工具箱，可以高效的求解复杂的工程问题，并可以对系统进行动态的仿真，用强大的图形功能对数值计算结果进行显示。
实验六电力系统短路电流计算实验(仿真软件)
0.2685
0.2685
LO GEN2 230. STATIONC230. .0255 .2160
0.1118
0.1118
LO STATIONC230. GEN3 230. .0357 .3024
0.1568
0.1568
XO GEN1 16.5 GEN1 230. 2 .0576
XO GEN2 18.0 GEN2 230. 2 .0625
本实验以 IEEE9 节点系统数据作为计算的基础，网络结构及短路相关参数如下：
17
电力系统分析实验指导书
图 6-1 IEEE 9 节点系统网络结构示意图
发电机参数、线路零序参数、变压器零序参数、节点零序参数及负荷特性见下表。
发电机参数
发电 电压基
机名 准(kV)
TJ
X’d
GEN1 16.5 47.28 0.0608
GEN2 18.0
12.8 0.1189
GEN2 13.8
6.02 0.1813
发电 电压基 机名 准(kV)
T’q0
XL
GEN1 16.5
0.0 0.0336
GEN2 18.0
0.54 0.0521
GEN2 13.8
0.6 0.0742
注：功率基准值为 100MVA
X’q
0.0969 0.1969
R0
0.03 0.051 0.096 0.107 0.0255 0.0357
单位：pu
X0
B0/2
0.255 0.276 0.483 0.51 0.216 0.3024
0.132 0.1185 0.2295 0.2685 0.1118 0.1568
变压器零序参数
simulink的电力系统仿真实验原理
simulink的电力系统仿真实验原理电力系统仿真实验原理：电力系统仿真实验是利用Simulink软件对电力系统进行建模、仿真和分析的过程。
该实验主要包括如下几个步骤：1. 建立电力系统模型：在Simulink环境中，根据实际电力系统的结构和特性，利用各种电力元件如发电机、变压器、传输线路、负荷等构建电力系统模型。
可以根据具体需要设置不同的电路参数和拓扑结构，以便对各种电力系统问题进行仿真分析。
2. 设定仿真参数：根据实验要求，设定仿真的时域范围、仿真步长以及模型的输入和输出要求。
例如，可以设定仿真时间为几百毫秒或几秒钟，仿真步长为毫秒级别，以获取系统各个节点的电压、电流等参数。
3. 添加模型控制器：根据需要，可以在模型中添加各种控制器如PID控制器、调速器等，以实现对电力系统的调节和控制。
控制器的参数可以根据实验要求进行设定和调整，以达到理想的控制效果。
4. 进行仿真实验：单击Simulink软件中的"运行"按钮，系统便开始进行仿真计算。
Simulink根据所设定的仿真参数和模型的输入，采用数值计算方法对电力系统进行仿真计算，并输出各个节点的电压、电流等参数。
仿真的过程也可以通过实时仿真功能进行可视化展示。
5. 分析仿真结果：根据仿真结果，可以对电力系统的运行情况进行分析和评估。
例如，可以分析系统的稳定性、安全性、损耗情况等。
如果仿真结果与实际情况存在差异，可以进一步调整电力系统模型和仿真参数，以提高仿真的准确性。
通过Simulink软件的电力系统仿真实验，可以有效地分析和解决实际电力系统中的问题。
同时，仿真实验也为电力系统的运行和优化提供了可靠的依据，减少了实验成本和风险。
电力系统的MATLAB SIMULINK仿真与应用( (3)
SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现对工程 问题的模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化设计和系统 级仿真的思想，采用模块组合的方法使用户能够快速、准确地 创建动态系统的计算机模型，使得建模仿真如同搭积木一样简 单。SIMULINK现已成为仿真领域首选的计算机环境。
第3章 SIMULINK应用基础
具体到电力系统仿真而言，原来的MATLAB编程仿真是在文 本命令窗口中进行的，编制的程序是一行行的命令和MATLAB函 数，不直观也难以与实际电力模型建立形象的联系。在 SIMULINK环境中，电力系统元器件的模型都用框图来表达，框 图之间的连线表示了信号流动的方向。对用户而言，只要熟悉 了SIMULINK仿真平台的使用方法以及模型库的内容，就可以使 用鼠标和键盘绘制和组织系统模型，并实现系统的仿真，完全 不必从头设计模型函数或死记那些复杂的函数。
为了叙述方便，本书将模块库中以图标形式表示的典型环 节称为模块，将用典型环节模块组成的系统仿真模型简称为模 型。
第3章 SIMULINK应用基础
3.1.2 SIMULINK仿真平台 从MATLAB窗口进入SIMULINK仿真平台的方法有以下两种： (1) 点击MATLAB菜单栏中的[File>New>Model]，如图3-3
第3章 SIMULINK应用基础 图3-5 模块的基本操作示例
第3章 SIMULINK应用基础
表3-2 SIMULINK中信号线的基本操作方法
操作内容 在模块间 连线 移动线段
移动节点
画分支信 号线
删除信号 线 信号线标 签
操作目的
操作方法
在两个模块之间建 在上级模块的输出端按住鼠标左键，拖动至下级模块的输
simulink 电力系统仿真教材
simulink 电力系统仿真教材Simulink是一种基于MATLAB的仿真环境，可用于电力系统的建模和仿真。
它提供了电力系统各个组件的建模模块，以及连接这些模块的连线，使得用户可以通过简单的拖拽和连接来建立一个完整的电力系统仿真模型。
在Simulink中，用户可以设置各个组件的参数，并对整个系统进行仿真和分析。
电力系统仿真可以帮助工程师们更好地理解和研究电力系统的运行和性能。
通过仿真，我们可以模拟各种工况下的电力系统运行情况，从而评估系统的稳定性、可靠性和安全性。
同时，仿真还能够辅助设计和优化电力系统，帮助我们更好地理解系统的动态行为和特性。
一本优秀的电力系统仿真教材应该包括以下内容：1.电力系统基础知识：教材应该首先介绍电力系统的基本概念和原理，包括电力系统的组成、拓扑结构和运行原理等。
这部分内容可以通过简单的文字和图表来阐述，以帮助读者理解电力系统的基本工作原理。
2. Simulink基础知识：由于Simulink是电力系统仿真的主要工具，教材还应该介绍Simulink的基本知识，包括如何安装和使用Simulink软件，以及Simulink的基本操作和组件库等。
教材可以通过简单的实例来演示Simulink的基本功能和特点。
3.电力系统建模和仿真：教材应该详细介绍如何在Simulink中建立电力系统的仿真模型，包括电网传输线、发电机、变压器、负载等各个组件的建模方法和参数设置。
教材可以通过具体的案例来演示建模的过程，以帮助读者理解如何将实际的电力系统转化为Simulink模型。
4.仿真结果分析：教材应该指导读者如何对仿真结果进行分析和评估，包括系统的稳定性、功率流分布、电压稳定性等方面的分析。
教材可以介绍一些常用的分析工具和方法，并通过具体的案例来演示分析的过程。
5.实际应用和案例：教材应该提供一些实际的电力系统案例，以帮助读者将仿真结果应用于实际工程中。
这些案例可以包括电力系统的稳态和暂态分析、电力系统的稳定控制和调度等方面的应用。
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：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。
发生三相短路时，a、b、c三相电压全如图2——线路1的零序电流分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零序电流为故障电流的3倍，为3I。
如图3——线路1的零序电压分析：在没有故障时，没有零序电压，突然出现故障时，零。
序电流为故障电压的3倍，为3U如图4——线路1的故障相电压如图5——线路3的零序电流如图6——线路3的短路电流如图7——三相对称电源电压如图8——线路2的零序电流分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零序电流为故障电流的3倍，为3I0。
如图9——三相对称电源电流如图10——三相对称电源零序电压如图11——一相短路电流10kv系统两相短路分析仿真模块搭建同三相短路，只有三相故障模块参数改变如下：注：a、b两相短路分析：两相短路原理同三相短路，两相短路复合序网图是无零序并联网，短路两相电压相等，电流互为相反数，非故障相电流为零。
零点漂移轨迹的验证一理论分析对于以下简单的中性点不接地系统，当其发生单相接地故障时，各量之间满足以下关系：其中，分别表示A、B、C三相对O’点的导纳则用复数形式可表示为其相量关系如下图：则可得所以，可以推出中性点不接地系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆.二matalab仿真模型搭建类似单相短路电源参数设置消弧线圈参数设置其它参数设置类似单相接地短路短路，但是接下来不知该怎么把它的参数通过图形描述出来，以此证明中性点不接地系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆.如下图：。
短路电流计算程序的开发与仿真
收稿日期:2004202220文章编号:167220792(2004)022*******短路电流计算程序的开发与仿真周青山1,向铁元1,邹荣盛1,罗 亚2(11武汉大学,湖北武汉 430072;21恩施州电力公司,湖北恩施 445000)Simulation and Calculation for Short Circuit CurrentZHOU Qing 2shan 1,XIAN G Tie 2yuan 1,ZOU Rong 2sheng 1,L UO Ya 2(1Wuhan University ,Wuhan 430072,China ;2Ensi Electric Company ,Enshi 445000,China )Abstract :Short circuit in the power system can be classified into the single phase short circuit ,the two phase short circuit ,the two phase short circuit to the earth and the three phase short cir 2cuit.Analysis on the short circuit current when each kind of short circuit occurred at the same point is presented and evaluated by Simulink and verified with Matlab.K ey w ords :short circuit current ;calculation and simulink ;fault type摘要:电气设备和载流导体的选择、继电保护、自动装置的整定、限制短路电流措施的确定都需进行短路电流的计算。
电力系统短路有单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路之分,对同一点发生各种类型短路故障的短路电流进行了仿真与分析研究,在传统的基础上进行编程计算,并用MA TLAB 进行仿真验证,为判断短路故障类型提供了一种方法。
电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计短路计算程序
电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计短路计算程序电力系统短路故障分析是电力系统设计和运行过程中非常重要的一环。
短路故障会导致电力系统各个部分的电压、电流和功率的突然变化，对设备的保护和稳定运行产生不利影响甚至引起事故。
因此，进行短路计算和故障分析非常必要。
MATLAB是一种功能强大的数值计算和数据可视化工具，对于电力系统短路计算和故障分析也可以发挥重要的作用。
下面将介绍如何使用MATLAB设计一个简单的电力系统短路计算程序。
首先，我们需要建立一个电力系统的模型。
电力系统可以用图模型表示，其中节点表示发电机、变压器、负荷等设备，边表示导线、变压器等电力连接。
我们可以使用MATLAB中的图模型工具箱创建电力系统模型，并且设置各个节点和边的属性，例如电压、电流、阻抗等。
然后，我们需要编写短路计算程序。
短路计算可以分为对称故障和不对称故障两种情况。
对称故障是指短路故障发生在电力系统的正常运行条件下，例如三相短路。
不对称故障是指短路故障发生在电力系统的不正常运行条件下，例如单相接地短路。
对于对称故障，我们可以使用节点电流法进行计算。
首先，应用基尔霍夫电流定律，根据电压和阻抗计算电流。
然后，根据节点电流方程和电流方程计算电流分布。
最后，根据电流分布计算短路电流和故障点的电压。
对于不对称故障，我们可以使用仿真方法进行计算。
首先，需要设置故障位置和故障类型，例如A相到地短路。
然后，根据故障位置和类型修改节点和边的参数，例如将故障位置的阻抗设置为零。
最后，使用数值方法求解电力系统的动态响应，得到短路电流和故障点的电压。
在MATLAB中，可以使用矩阵运算和数值求解函数实现短路计算。
例如，可以使用矩阵乘法和矩阵求逆函数计算节点电流和电流分布。
可以使用ODE求解器求解动态响应方程。
可以使用MATLAB的绘图函数绘制电力系统的电流分布和故障点的电压。
总结起来，电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计涉及建立电力系统模型、编写短路计算程序并使用MATLAB的数值计算和数据可视化工具进行计算和分析。
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.。
电力系统中MATLABSIMULINK仿真与应用介绍
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(11) “更新电路和测量结果”(Update Circuit &
Measurements)按键：更新电机列表，更新电压相量和电流 相量，更新“电机潮流分布”列表框中的功率分布。其中的 电机电流是最近一次潮流计算的结果。该电流值储存在电机 模块的“初始状态参数”(Initial conditions)文本框中。 (12) “更新潮流分布”(Update Load Flow)按键：根据给 定的参数进行潮流计算。
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
4) “LTI视窗”(Use LTI Viewer)按键
打开窗口，使用“控制系统工具箱”(Control System Toolbox)的LTI视窗。 5) “阻抗依频特性测量”(Impedance vs. Frequency Measurement)按键 打开窗口，如果模型文件中含阻抗测量模块，该窗口中 将显示阻抗依频特性图。 6) “FFT分析”(FFT Analysis)按键 打开FFT分析窗口。 7) “报表生成”(Generate Report)按键 打开窗口，产生稳态计算的报表。
(2) 改变仿真初始状态； (3) 进行潮流计算并对包含三相电机的电路进行初始化
设置；
(4) 显示阻抗的依频特性图；
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(5) 显示FFT分析结果；
(6) 生成状态—空间模型并打开“线性时不变系 统”(LTI)时域和频域的视窗界面； (7) 生成报表，该报表中包含测量模块、电源、非线性 模块和电路状态变量的稳态值，并以后缀名.rep保存； (8) 设计饱和变压器模块的磁滞特性。 6.1.1 主窗口功能简介 MATLAB提供的Powergui模块在SimPowerSystems库中， 图标如图6-1所示。
电力系统短路分析计算及仿真毕业论文
目录中文摘要（关键词） (2)英文摘要（关键词） (3)前言 (4)1电力系统三相短路的暂态过程 (6)1.1短路的一般概念 (6)1.1.1短路的原因、类型及后果 (6)1.1.2短路计算的目的及基本假设 (7)1.2恒定电势源电路的三相短路 (8)1.2.1暂态过程 (8)1.2.2短路冲击电流 (10)1.2.3短路电流有效值 (11)1.2.4短路功率 (12)2 电力系统短路分析和计算 (13)2.1短路计算的基本假设 (13)2.2三相短路计算原理 (13)2.3电力系统不对称故障的分析和计算 (14)2.3.1不对称三相量的分解 (14)2.3.2对称分量法在不对称短路计算中的应用 (15)3 简单不对称短路的分析 (19)3.1单相（a相）接地短路 (19)3.2两相（b相和c相）短路 (20)3.3两相（b相和c相）短路接地 (21)4 Matlab(Simulink)在电力系统中的应用 (23)5 66KV平罗变电所仿真计算 (25)5.1平罗变电所总体说明 (25)5.2短路电流计算 (27)5.2.1各点发生短路时的短路电流 (28)5.2.2各点发生三相短路时的最大冲击电流和短路容量 (29)6 基于matlab的66kV平罗变电所短路电流计算仿真 (30)6.1 66kV平罗变电所数学模型的建立及仿真 (30)6.2 66kV平罗变电所短路故障仿真 (34)7结论与展望 (41)7.1结论 (41)17.2展望 (41)参考文献 (42)致谢 (43)摘要电力系统在实际运行中，时时刻刻都经受着大大小小的扰动。
电力系统的实际运行条件和安全运行要求使得仿真成为一种必不可少的手段。
本文阐述了电力系统短路的产生的原因及危害，进而分析了短路电流的暂态过程，介绍了三相短路中短路电流的计算原理，并对不对称短路和故障的分析进行了介绍。
论文中还简单介绍了Matlab 软件中的仿真工具Simulink，以及其中的Power System工具箱，并给出了简历系统模型的方法。
MATLABsimulink同步发电机短路的分析
从线路元件库中选择三相电路短路故障发生器（ Three-Phase Fault ），参数设置如下：
转换状态为[1 0] 转换时间为[0.05 0.4]，即 0.05秒故障，0.4秒故障切 除 缓冲电阻和缓冲电容都取 无穷大
2021/3/5
9
Three -Phase Parallel RLC Load A
Phas e
3-Phase Sequence Analyzer
三相序分量分析器参数设置
2021/3/5
三相序分量分析 器可以输出A相直 流、基频以及各 次谐波电流的正 序、负序或零序 分量的幅值和相 角。 本次仿真设置如 下： 输出基频分量， 选择将正序、负 序、零序同时输 出显示到示波器。
22
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2021/3/5
1
电路模型 模块介绍 仿真结果
2021/3/5
2
700 e6 pm
156 e3 VLL rms
m Pm
A
SSM B E
C
sm
Continuous powergui
3
2021/3/5
V
A Vabc Iabc
B
a
b
C
c
Three -Phase V-I Measurement
Selector
i
Three -Phase Parallel RLC Load
A B C
A B C Three -Phase Fault
选择电机、电流、电压测量元件等模块需要启动电力系统元件库。 方法有两种： 1、在指令窗口中键入powerlib,回车; 2、单击开始按钮（start),依次选择simulink、SimPowerSystem。 弹出电力系统 元件库对话框如
电力系统sumlink仿真
Simulink电力系统仿真目录1.系统接线图 (2)2.短路实验 (3)2.1未设置短路点的摇摆曲线波形 (3)2.2短路点A (4)2.2.1三相短路 (4)2.2.2AB两相短路 (5)2.3短路点B (6)2.3.1三相电路 (6)2.3.2AB两相短路 (7)2.4短路点C (8)2.4.1三相电路 (8)2.4.2AB两相短路 (9)2.5短路点D (10)2.5.1三相电路 (10)2.5.2AB两相短路 (11)2.6短路点E (12)2.6.1三相电路 (12)2.6.2AB两相短路 (13)3.继电保护仿真设计 (14)3.1线路一 (14)3.1.1及时切除故障 (14)3.1.2未及时切除故障 (16)3.1.3断路器拒动 (17)3.2线路二 (19)3.2.1及时切除故障 (19)3.2.2未及时切除故障 (21)3.2.3断路器拒动 (22)4.总结 (24)1.系统接线图2.短路实验选取短路点如下图所示，每个故障设置0.5-0.8秒，仿真8秒2.1未设置短路点的摇摆曲线波形相对功角摇摆曲线波形平稳，系统稳定。
2.2短路点A2.2.1三相短路相对功角摇摆曲线电流波形电压波形波动连续，逐渐趋稳，但是过程较长，稳定性相对较差。
2.2.2AB两相短路摇摆曲线电流波形电压波形波形恢复迅速，系统稳定性良好。
2.3短路点B2.3.1三相电路摇摆曲线电流波形电压波形波动很大，稳定性较差，但是最终趋稳。
2.3.2AB两相短路摇摆曲线电流波形电压波形波形恢复迅速，系统稳定性良好。
2.4短路点C2.4.1三相电路摇摆曲线电流波形电压波形波形不断波动，目测逐渐失稳，稳定性较差。
2.4.2AB两相短路摇摆曲线电流波形电压波形波形恢复迅速，系统稳定性良好。
2.5短路点D2.5.1三相电路摇摆曲线电流波形电压波形波形明显线性失稳，稳定性较差。
2.5.2AB两相短路摇摆曲线电流波形电压波形波形恢复迅速，系统稳定性良好。