基于MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告

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MATLAB变压器仿真

MATLAB变压器仿真

MATLAB变压器仿真扬州大学专业软件应用综合设计报告水能学院13级电气专业题目变压器综合仿真设计二学生某某某学号131504207指导教师张建华2015年12月30日目录一、设计题目 (2)二、正文 (2)1、引言 (2)2、设计依据及框图 (3)2.1 设计平台 (3)2.2 设计思想 (4)2.3 设计结构框图或流程图 (6)2.4各模块功能简介 (6)3、软件调试分析 (10)4、结语 (23)5、参考文献 (25)解决输电和用电这一矛盾。

由于计算机仿真技术的出现,传统的物理仿真系统逐渐的被计算机仿真系统代替。

计算机仿真系统所具有的效率高、精度高、重复性和通用性好、容易改变仿真参数等优点,还可以实现物理仿真无法实现的有危险性的或者是成本昂贵的仿真。

在我国电力行业发展迅速的今天,变压器的仿真技术不能够再依托于传统的物理仿真系统,而是需要能够采用能够促进变压器技术发展的仿真技术。

对变压器特性的仿真涉及到很多方面,比如变压器空载励磁电流在饱和和磁滞影响时的特性、变压器磁滞回环在不同电压等级下的数据仿真、变压器空载合闸时的过电流现象、变压器在突发短路时的过电流现象,还有基本的比如效率特性、外特性、短路试验、空载试验等。

在学习完本课程后,运用MATLAB相关仿真技术对变压器进行仿真研究,本文的仿真主要以变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线为主要研究对象,通过结合实际进行曲线拟合、波形分析,得出相应结论。

2 设计依据及框图2.1 设计平台计算机技术的发展使得大量的数据计算变得方便快捷,一些因为需要不断的迭代而数据量庞大的数学算法也可以在实际中得到应用。

不仅将工作者从繁忙的数据计算中解脱出来,而且还可以做到不同精度的计算。

MATLAB软件在数值计算方面独占鳌头,由于其提供了数据视图,文字处理的同一环境而受到欢迎。

MATLAB的中文意思为矩阵实验室,起源于20世纪80年代,由其开创者Cleve Moler开发。

基于MatLab的电力变压器建模和仿真分析(1)

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的变压器仿真 与分析

基于MATLAB的变压器仿真 与分析

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。

基于MatlabSimulink的变压器运行仿真分析

基于MatlabSimulink的变压器运行仿真分析

基于Matlab/Simulink的变压器运行仿真分析作者:田震来源:《科技创新与应用》2019年第26期摘; 要:文章简单介绍了变压器运行原理,在理论基础上,运用Matlab/Simulink中电气系统模块库中的仿真模型,对常见的双绕组三相变压器在空载合闸过程中产生励磁涌流的工况进行仿真建模,并通过模型获得了空载合闸时电流电压变化曲线及其变化规律,研究结果对提高变压器运行的可靠性、减少事故发生率具有一定的指导意义。

关键词:变压器;Matlab;仿真;励磁涌流中图分类号:TM407; ; ; ; 文献标志码:A; ; ; ; ;文章编号:2095-2945(2019)26-0009-03Abstract: In this paper, the principle and mechanism of transformer operation are briefly introduced. On the basis of theory, the simulation model of electrical system module library in Matlab/Simulink is used. In this paper, the simulation modeling of the excitation inrush current produced by the common double-winding three-phase transformer in the process of no-load closing is carried out, and the current and voltage variation curve and its variation law during no-load closing are obtained through the model. The research results have certain guiding significance to improve the reliability of transformer operation and reduce the incidence of accidents.Keywords: transformer; Matlab; simulation; excitation inrush current引言在電力系统运行中,变压器是重要设备之一,能够保证整个系统连续的、可靠的稳定运行,但它也是容易发生电力系统各种事故最多的设备之一,为了更好地研究变压器的结构特点和保护运行方式,对变压器进行仿真显得十分必要。

基于MATLAB软件的三相变压器空载合闸励磁涌流仿真与分析

基于MATLAB软件的三相变压器空载合闸励磁涌流仿真与分析
NVR 网络 视 频 录像内网,方 便存 储 视 频和 让 远程 客户 端浏 览 。网络 视频 解 码器 光纤 连 接 网络 交换 机 将压 缩 数 据解码给监控墙显示画面。WEB服务器光纤连接网络 交换机作为互联
网和校内网的隔断。数字矩阵光纤连接网络交换机处理视频数据,并连 接控 制键 盘接 受 控制 命 令。
关薯 诩 :MATLAB 仿真 分析 变压 器 励磁 涌 流
引言:变压器是电力设备供 电系统中很重要的器件,如果变压器 发生了硬件性故 障将会对整个 电力运行系统的稳定 运行带来严重的 影 响 ,特 别 是 在 变 压 器空 载 合 闸 或 外 部 故 障 切 除 后 电压 恢 复 到 正常 值 时,因为铁芯饱和产生很大的励磁涌流 。由于 对变压器励磁涌流的原 理分析比较复杂 ,涉及到 电路原理 、电机学、电磁场、微积分,并且包 含 大 量 的 计 算 和 画 图 。M ATLAB 的 引 入 ,可 以使 励 磁 涌 流 的 分 析 更 加统、简便和直观 。本文运用 MATLAB软件 ,对变压器空载合闸这 一 瞬变过程进行计算机软件仿真分析
4结 语 视频监控系统 从过去的模拟闭路监控 (CCTV),到现在的 “模拟 一 数字”监控系统 (DVR),再到未来的 IP视频监控 (IPVS)。其传输速度、 图像 质量 、存 储 容量 、传输 距 离等 功 能在 不断 的 发展 ,甚 至 可 以和 消 防 系 统 等进 行 联动 增 长 其 效率 ,应 用 的范 围 更加 的 广泛 和 多元化 。这些 的 实 现都需要我们的加入,去共同努力维持现在拓展未来。
参 考 文献 [1】陈龙.智能建 筑安全防范及保障系统fM】.北京:中国建筑工业出版社.
2003:5.
【2】丛书编委会.建筑电气系统安装技术【M1.北京:机械工业出版社.2002:9

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

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。

基于MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告

基于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。

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

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的变压器运行特性仿真专题报告

基于Matlab的变压器运行特性仿真专题报告

变压器运行特性数字仿真专题报告学生姓名:班级:学号:指导教师:所在单位:电气工程学院提交日期:2018作业评分一、概述(一)电压调整率对于负载来说,变压器相当于一个交流电源,其运行特性主要有外特性和效率特性,电压调整率和运行效率是与之对应的反映变压器运行性能的主要指标。

1、定义由于变压器一、二次绕组都有漏阻抗,负载电流流过时必然在这些漏阻抗上产生压降,二次侧电压将随负载的变化而变化。

为了描述这种电压变化的大小,引入了电压调整率。

电压调整率定义为:变压器一次绕组施加额定电压,由空载到给定负载时二次电压代数差与二次额定电压的比值,即2、对变压器运行的影响 当一次电压为额定值,负载功率因数不变时,二次电压与负载电流的关系称为电压调整特性,也称外特性。

当负载为额定值,功率因数为指定值(通常为0.8滞后)时的电压调整率,称为额定电压调整率,它是变压器的一个重要性能指标,反映了变压器输出电压的稳定性。

显然,电压调整率只是对所设计的额定负载而言的,不随负载的改变而改变,换句话说,设计时只考虑额定负载状态那个点。

当负载轻时(小于额定负载),输出电压高于设计值,负载重时,输出电压低于设计值。

过高的电压调整率会使变压器的温升超过规定值,并使输出电压变化增大,影响负载特性,特别在负载变化较大或工作环境温度变化大的场合。

3、对电力系统的影响及意义电力系统中负载的变化对运行电压影响较大,在夏季用电高峰期表现得极为突出。

电压的变化,在直观上影响电力设施的正常运行,在微观上主要是损耗加大。

为了保证供电的电压质量和安全运行,往往采取调压等手段将用户终端电压控制在一定范围之内。

U 1NU 2NU 202221200000022221001001001N N N N NU U U U U U U U U U U *'---=⨯=⨯=⨯=-1NU 2cos ϕ2U 2I()22U f I =(二)运行效率变压器的效率一般都较高,大多数在以上,大型变压器效率可达以上。

根据MATLAB的变压器空载运行状态的仿真实验报告

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。

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

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

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的变压器运行特性仿真分析

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 ANALYSIS OF TRANSFORMER RUNNINGCHARACTERISTICSABSTRACTTransformer 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 computer simulation which is more accurate.This article first to the transformer of a theoretical analysis of steady state and transient operation c haracteristics, and then use matlab software, by writing the matlab program to realize the simulation analysis, 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 sup ply 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 method was adopted to reali ze 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 process 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 (5)§2.3.1 Euler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 (42)§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MatlabSimulink的电力变压器仿真建模及特性分析-(文献综述)

基于MatlabSimulink的电力变压器仿真建模及特性分析-(文献综述)

基于Matlab/Simulink的电力变压器仿真建模及特性分析二O一四年三月前言额定容量是一个表现功率的惯用值,它是表征传输电能的大小,以k·V A或M·V A表示,当对变压器施加额定电压时,根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。

较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器,其最大优点是,空载损耗值特低。

最终能否确保空载损耗值,是整个设计过程中所要考虑的核心问题。

当在产品结构布置时,除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外,同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。

国内生产电力变压器较大的厂家有一开投资集团,中电电气,保变天威,西电集团,山东明大电器,山东电力设备厂等。

[2]当一次绕组通以交流电时,就产生交变的磁通,交变的磁通通过铁芯导磁作用,就在二次绕组中感应出交流电动势。

二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关,即电压大小与匝数成正比。

主要作用是传输电能,因此,额定容量是它的主要参数。

[1]电力变压器是一种静止的电气设备,是用来将某一数值的交流电压〔电流〕变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压〔电流〕的设备在电力系统传送电能的过程中,必然会产生电压和功率两部分损耗,在输送同一功率时电压损耗与电压成反比,功率损耗与电压的平方成反比。

利用变压器提高电压,减少了送电损失。

[3]电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。

变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区,还能把电压降低为各级使用电压,以满足用电的需要。

总之,升压与降压都必须由变压器来完成在过去十年的发展中,我国电力建设快速发展,成绩斐然。

其中,发电装机容量高速增长,电网建设速度突飞猛进,电源结构调整不断优化,技术装备水平大幅提升,节能减排降耗效果显著,电力建设实现了跨越式发展。

这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力,对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。

国家统计局数据显示,2007-2011年,电力变压器制造行业的销售规模不断扩大,销售收入每年以13%以上的速度增长,2011年销售收入到达1784.36亿元,同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元,同比减少5.43%。

变压器MATLAB仿真实验

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软件的变压器空载励磁电流仿真

基于Matlab软件的变压器空载励磁电流仿真
21 0 2年 第 6 第 1 卷 期
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

变压器的运行特性(外特性)基于matlab仿真

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MATLAB的三相变压器仿真建模与特性分析

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 :


“1 l 1托 1 1 1
1 d





1 de2




“2 2 r2 Βιβλιοθήκη 2 r2 - _ 主 磁链 非饱 和值 表 达 式 为 :
llJ :∞bI1 (i1+i2)=xl (i1+i2)


l1_ 1一

Il, 一

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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 :
+ · ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ··+ ”—-卜 ··—●一··+ ··+ “+ “+ ··+ ··+ 一—-一··—’一··—’一-——●一··— ’一··—-●一”—·●一··—-+一-—-●一·
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的变压器仿真 与分析

基于MATLAB的变压器仿真 与分析

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。

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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。

2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建变压器负载运行的仿真框图。

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。

5.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.线性变压器。

7. 串联RLC支路。

8.
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。

9.
求均方根值。

10.显示输入值。

四、实验原理
图1-1 单相变压器负载运行原理图五、仿真实验内容
图1-1单相变压器负载运行仿真模型
仿真参数设置如下:
示波器参数设置如图1-2、1-3所示:采样时间Sample time 为1e-6s,端口number of axes为4。

图1-2示波器参数设置图1-3示波器参数设置
交流电压源参数设置,U=220,f=50Hz,如图1-4所示。

图1-4交流电压源参数设置
阻感参数设置,分别为R=0.14/0.035/4 ,L=7e-5/2e-51e-3 H 如图1-5所示:
图1-5阻感参数设置
线性变压器参数设置,如图1-6所示。

图1-6线性变压器参数设置
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负载运行的工作原理。

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