基于Matlab的电力系统短路故障分析与仿真

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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。

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。

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。

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。

基于MATLAB短路电流的计算及仿真

基于MATLAB短路电流的计算及仿真短路电流是指在电力系统中，当发生短路时，电流可以达到的最大值。

短路电流的计算和仿真对于电力系统的设计和运行具有重要的意义。

本文将介绍基于MATLAB的短路电流计算和仿真方法。

短路电流的计算可以通过解析法和数值法两种方法进行。

解析法是通过解闭合方程组得到短路电流的解析解，而数值法则是通过迭代计算来逼近短路电流的数值解。

首先，我们将介绍基于解析法的短路电流计算方法。

在电力系统中，短路电流通常可以用下式表示：Isc = U / Z其中，Isc为短路电流，U为系统电压，Z为系统的等值阻抗。

为了计算短路电流，我们首先需要确定系统的等值阻抗。

等值阻抗通常可以通过系统的参数和网络拓扑来计算。

在MATLAB中，可以使用电力系统仿真工具箱（Power System Toolbox）来计算等值阻抗。

具体的步骤如下：1. 创建一个空的系统模型：使用“new_system”函数创建一个新的系统模型。

2. 导入系统参数：使用“psat”函数将系统参数导入系统模型中。

3. 创建系统配置：使用“psscfg”函数创建一个系统配置，并设置相关参数。

4. 计算等值阻抗：使用“psadeqz”函数计算等值阻抗，并保存结果。

5.计算短路电流：根据上述公式计算短路电流。

以上就是基于解析法的短路电流计算的主要步骤。

通过这种方法，我们可以快速准确地计算出系统的短路电流。

接下来，我们将介绍基于数值法的短路电流计算方法。

数值法通常采用迭代过程来逼近短路电流的数值解。

在MATLAB中，可以使用电力系统仿真工具箱（Power System Toolbox）中的短路计算功能来进行数值计算。

具体的步骤如下：1. 创建一个空的系统模型：使用“new_system”函数创建一个新的系统模型。

2. 导入系统参数：使用“psat”函数将系统参数导入系统模型中。

3. 创建系统配置：使用“psscfg”函数创建一个系统配置，并设置相关参数。

基于matlab电力系统故障分析与仿真[精选五篇]

基于matlab电力系统故障分析与仿真[精选五篇]第一篇：基于matlab电力系统故障分析与仿真课程设计说明书题目名称：基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部：电力工程系专业班级：电气工程学生姓名：学号指导教师：完成日期：2018年X月X日XX学院课程设计评定意见设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部电力工程系_________ 专业班级电气工程学生姓名______________ 学生学号评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日（此页背书）评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2、学生的勤勉态度。

3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

XX学院电力工程系课程设计任务书2017-2018学年1 学期2018年 1月 X 日专业电气工程及其自动化班级电气工程1 课程名称电力系统仿真设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真指导教师起止时间 2018.1.8-2018.1.19 周数 2 设计地点实验楼设计目的：本次设计旨在学习和掌握电力系统仿真的基本方法。

通过MATLAB/SIMULINK仿真软件，使所学的专业知识和技能能够得到灵活运用，包括电力系统的建模，参数设置，短路故障设置或潮流计算，结果分析及波形调试等。

从建模与仿真、数据分析、工程系统分析等方面培养和提高解决实际电力系统的短路与潮流计算的能力以及电力系统综合分析的能力。

设计任务或主要技术指标：1、原始资料分析；2、通过MATLAB/SIMULINK软件建立电力系统仿真模型；3、参数、短路故障设置及仿真调试；4、观察不同短路点及短路类型时的电压和电流波形；5、潮流计算结果处理及功率损耗分析等。

设计进度与要求：第1天：资料分析及参考相关设计手册、规范及电力技术标准；第2-3天：根据实际电力系统建立仿真模型；第4-5天：各元件参数设置与调试；第6-7天：短路点及不同短路类型的设计；第8-9天：仿真调试运行及结果处理分析；第10-11天：各短路、短路类型情况下电压电流波形分析和潮流计算及其结果分析；第12-13天：设计说明书的撰写及修改完善；第14天：答辩，上交合格报告。

基于matlab的电力系统故障分析与仿真(毕业论文毕业设计)[管理资料]

毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月北京交通大学毕业设计（论文）成绩评议题目：基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真系别：专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师建议成绩：84评阅教师建议成绩：86答辩小组建议成绩：82总成绩：84答辩委员会主席签字：年月日北京交通大学毕业设计（论文）任务书北京交通大学毕业设计（论文）开题报告北京交通大学毕业设计（论文）指导教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）评阅教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）答辩小组评议意见毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：日期：毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。

本人签名：日期：摘要本设计分析了电力系统短路故障的电气特征，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，进一步研究短路故障的特点。

通过算例对电力系统短路故障进行分析计算。

然后运用Matlab/Simulink对算例进行电力系统短路故障仿真，得出仿真结果。

并将电力系统短路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。

基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析

基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析计算机仿真技术已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段,由于Matlab 具有很良好的开发性、高效的数据仿真分析, 特别是信号处理和直观的图形显示功能,且Matlab/ Simulink 环境下的PSB 模型库及Simulink强大的二次开发功能和丰富的工具箱,能快速而准确地对电路及更复杂的电气系统进行仿真、计算. 因此,它已成为电力科研工作者和工程技术人员应用它来进行电力系统有关问题的仿真分析和辅助设计的理想工具.文章介绍了Matlab/ Simulink 的基本特点及应用Matlab 进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤,探讨了综合利用其Simulink 环境、电力系统模块库和相关工具进行电力系统的控制设计和仿真分析,通过对具有同步发电机光控励磁系统的电力系统故障仿真分析,说明了Matlab 在电力系统仿真中强大的功能.1 应用Matlab/ Simulink 进行电力系统仿真分析的基本方法1. 1 Simulink 环境下仿真工具图形编辑器( Power System Blockset 以下简称PSB) 是一个图形编辑器工具,在Simulink 环境下能建立电力系统原理并进行仿真计算. PSB 库提供了电力系统仿真通用的元件和装置,包括RLC支路和负载、变压器、传输线、避雷器、电机、电力电子装置等. 只需通过点击和拖放PSB 库内的模型即可建立用户所需要的电力系统仿真原理图,并利用模型元件的对话框来设置相关参数. 使用Simulink 提供的示波器模型,可显示观测点处的仿真结果及其波形.1. 2 模型库根据电力系统各种电气设备特性,可将PSB 库内的模型分为电源、元件、电力电子器件、电机、连接器和测量等部分. 元件包括单相RLC 支路和和负载模块、变压器、互感器、π型传输线、避雷器、断路器、n 相分布参数线路模型等. 利用Simulink 二次开发功能,可方便地编辑出更复杂的元件模型和集成参数对话框. 电力电子包括通用的半导体元件,每个元件(除二极管外) 都有门极控制输入端和Simulink 输出端,可显示开关的电压和电流值. 电机包括简化的和详细的同步电机、异步电机、励磁机、永磁同步电机和涡轮机等. 每个模块有一个Simu2link 输出来显示内部变量状态值.1. 3 仿真方法和步骤Matlab 实现对电力系统的仿真和分析至少有二种独立的方法.1) 传统的编程方法,即通过大量的代码来实现电力系统的建模、稳态计算和暂态分析等等;但由于Matlab 提供了用户可以直接调用已有的高性能数值计算. 如矩阵求逆、数值微积分等等,较使用C 或Fortran 语言开发其源程序却要简洁得多,可节省大量内存空间和开发时间.2) Simulink 平台上进行仿真分析,按建模方法分为器件级仿真(又称为物理建模) 和系统仿真(又称为数学建模) . 其中器件级仿真是利用Mat2lab 的PSB 中固有元件模型构建新元件的物理模型,该方法一般适用于探讨元件的内部性能;系统仿真是利用MatlabPSimulink 中的控制模块来构建新元件的数学模型,该方法是研究元件的外部特性. 在MatlabPSimulink 平台上,借助于鼠标点击和拖放以及一些必要的参数设置即可实现对电力系统的稳态和暂态分析,并可方便地研究各种先进的控制方法对电力系统的控制效果. 实际上,在实际应用中,特别是对复杂电力系统的仿真分析,两种方法通常交替融合使用.应用Matlab 进行电力系统仿真的主要步骤为:a 系统模型的建立;b 设置仿真参数和控制算法的实现;c 进_______行动态仿真(包括稳态分析和暂态仿真) ;d 结果分析.2 仿真实例使用Matlab6. 0 的Simulink 建立单机对无穷大系统的仿真模型如图(1) 所示.单机即光控励磁图1 光控励磁同步发电机系统故障模型系统同步发电机[1 ] ;无穷大系统模型,用powerlib中inductive source with neutral 模块表示;发电机模型(synchronous machine) 、变压器模型(linear trans2formerd ,yg) 以及调速系统模( hydraulic turbineand governor 即HTG) ;系统负荷10mV;故障时间由Timer 模块控制. powergui 模块中的machine loadflow ;Bus type 为pv generator ;仿真参数如下:同步发电机容量200MW ;UAB = 15. 75kV;变压器容量240MVA;电压变比15. 75kVP230kV.其仿真结果:当Fault 模块为单相故障时,模块内部构成如图2 (a) 所示,以A 相故障为例.其中负荷为10MW, 选择SimulationPStart 按钮,开始仿真. 在t = 1s 发生故障切除后母线电流、电压波形,用Matlab6. 0 中Subplot 及Plot 命令绘出仿真结果,如图3 (a) 所示.当Fault 模块为两相接地故障时,见图2 (b) ,以A、B 两相短路,测得A 相电压、电流波形,如图3 (b) 所示.当Fault 模块为三相接地故障时,见图2 (c) ,测得A 相电压、电流波形,如图3 (c) 所示.由上述三种短路故障时的仿真波形图可看出光控励磁系统同步电机- 无穷大系统在故障过程中的动态响应过程,恢复正常运行时的电压基准值相对稳定.图2 Fault 模块故障模型图3 故障电压波形图压力锅的强度就由该部位控制. 从计算结果可以看到,当锅内压力为80KPa 时,牙边缘处的应力是88. 7MPa ,而当锅内压力达到泄压压力160KPa 时,该处的应力达到177. 4MPa. 因此,如何降低锅牙处的应力成为压力锅设计与分析的一个焦点.3) 压力锅其余部位的应力在表1 中均不大.如,当锅内压力达到160KPa 时,锅底部分的应力是34. 3MPa ,牙槽部分是47. 4MPa ,离材料的极限应力较远,具有较多的安全储备. 但若考虑到压力锅长期使用下的疲劳以及锅底受热部分在高温下材料性质的降低,则该应力也就是恰当的应力水平了.4 结论利用有限元软件ANSYS 对压力锅进行了三维应力分析,部分数据与薄壁圆桶计算结果对比,本文计算结果是可靠的. 牙体及附近是压力锅的最大应力所在部位,其最大应力在报警压力时达到177MPa ,当锅内压力进一步增大时,该应力还将增加,直至达到屈服应力和破坏应力而造成压力锅“爆锅”. 因此,在压力锅设计时,应对牙部仔细分析,以降低牙部的应力,增加压力锅的安全性.参考文献:[1 ] GB13623～2003 ,铝压力锅安全及性能要求[ S] .[2 ] 王勖成,邵敏. 有限单元法基本原理和数值方法[M] 北京:清华大学出版社. 1997. 97～98.[3 ] 刘鸿文. 材料力学[M] . 北京:高等教育出版社,1992.285～289.[4 ] 龚曙光. ANSYS 工程应用实例解析[M] 北京:机械工业出版社,2003. 103～117.(上接第47 页)结论通过对整个系统的仿真,可以得到以下结论:1)Matlab6. 0 中的PSB 是一种专门应用于电力系统动态仿真的工具箱,其中的电力系统的元件模型相当丰富,模糊逻辑控制可通过工具箱中用户界面建立的模糊推理系统FIS(Fuzzy InferenceSystem) 来实现,用户还可以利用Matlab 本身的一些工具来建立自定义模型.2) 当改变元器件本身的参数,如电机的功率、转子和定子的电阻、电感,负载的功率、变压器的容量等,就能实现对电力系统不同工况下运行过程的仿真分析,便于对不同参数和负载情况进行比较.3) 利用Matlab 可以方便地进行电力系统潮流计算、稳态分析、暂态仿真和新元件的设计及测定. 界面灵活、开放直观、互动性强等优点.4) 由于PSB 简化了开关元件的处理,认为是理想模型,在提高仿真速度、简化电路设计的同时,对系统的暂态过程描述不够精确.参考文献:[1 ] 盛义发,邓国扬,王浩宇,等. 同步发电机新型励磁系统的研究[J ] . 南华大学学报,2002 (4) :24～27.[2 ] 邓国扬,盛义发. 基于MatlabPSimulink 的电力电子系统的建模与仿真[J ] . 南华大学学报,2003 (1) :1～6.[3 ] 清源计算机工作室.Matlab6. 0 基础及应用[M] . 北京:机械工业出版社,2001.[4 ] 何仰赞,温增银,汪馥英,等. 电力系统分析[M] . 武汉:华中理工大学出版社,1996.。

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MATLAB的电力系统故障仿真与检测技术研究

基于MATLAB的电力系统故障仿真与检测技术研究电力系统是一个复杂的动态系统，在运行过程中，经常会发生故障。

本论文针对电力系统常见的4种短路故障（三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地）进行了理论分析，并利用MATLAB/Simulink 仿真软件搭建出了仿真模型，仿真出了4种短路故障短路点的电压与电流波形，而且，利用三相序量分析器将短路点电压与电流分解得到了A相的正序、负序和零序分量，结果表明，仿真与理论分析相一致。

通过比较不同故障短路点的电流波形可知，三相短路故障短路点电流最大，危害最严重；通过比较不同故障短路点的电压与电流序分量波形可知，单相接地短路故障和两相接地短路故障均含有正序、负序和零序分量；而两相短路故障只含有正序和负序分量。

最后介绍了常用的短路电流检测方法，重点研究了利用负序和零序分量的短路电流检测方法，研究表明：以负序分量为特征量的检测方法在各种情况下，从反应程度和快速性上来说都十分理想。

目录1引言 (2)1.1研究背景和意义 (2)1.2本论文主要工作 (3)2电力系统故障类型及理论分析 (3)2.1电力系统的构成 (3)2.2故障概述 (4)2.3各种短路故障的理论分析 (5)2.3.1三相短路故障的分析 (5)2.3.2单相接地短路故障的分析 (8)2.3.3两相短路故障的分析 (10)2.3.4两相接地短路故障的分析 (12)2.4本章小结 (14)3基于MATLAB的故障仿真分析 (15)3.1 MATLAB简介 (15)3.1.1概述 (15)3.1.2 MATLAB的电力系统工具箱介绍 (15)3.2电力系统仿真模型的建立与仿真参数设置 (16)3.2.1电力系统仿真模型的建立 (17)3.2.2仿真参数设置 (18)3.3电力系统短路故障仿真结果及分析 (22)3.3.1三相短路故障仿真分析 (22)3.3.2 A相接地短路故障仿真分析 (24)3.3.3 BC两相短路故障仿真分析 (25)3.3.4 BC两相接地短路故障仿真分析 (27)3.3.5本章小结 (29)4基于序分量的短路电流检测技术的研究 (30)4.1短路电流检测技术概述 (30)4.2序分量检测技术的原理及实现 (30)4.3本章小结 (34)5结论与展望 (36)1 引言1.1研究背景和意义电力系统运行的基本要求就是：保证可靠地持续供电；保证良好的电能质量；保证系统运行的经济性[1]。

基于Matlab的电力系统短路电流分析与仿真

ｗａｅｏｍｎｌｅｗｉｈｏｅｉａｎｌｓｓｉｄｃｔｄｔａａｌｂｗａｏｒｕｏｌｆｒｓｍｕａｉｎｒｓａｃｆｐｗｅｖｆｒｉｉｔｔｅｒｔｌａａｙｉ．ｉａｅｈｔＭｔｓａｐｗｅｆｌｔｏｏｉｌｔｅｅｒｈｏｏｒｎｈｃｎａｏ
ｓｔｙｓｅｍ．
ＫｅｒｓＭａｌｂＳｍｕａｉｎ；ｉｐｗｅＳｓｅｓＳｏｔｃｒｕｔｃｒｅｔａｃｌｔｏｙｗｏｄ：ｔａ；ｉｌｔｏＳｍｏｒｙｔｍ：ｈｒ．ｉｃｉｕｒｎｌｕａｉｎｃ
ｌ引言
值或百分值给出的，而在进行电力系统计算时，必须取统一的基准值，所以要将原来的以本身额定值为基准值的阻抗标么值换算到统一的基准值。一般先选定基准容量Ｓ和基准电上ｕ。而在工程设计中通常取ＳＩＯＶ・，Ｕ＝Ｋ。ＯＭＡｕ，其中ｕ为：短路点的短路计算电压。冈此：
十分严重的，有必要进行短路计算。而短路电流计算是一
项复杂而又责任重大的工作，这些工作历来南技术人员手
工计算完成，误差比较难免，因而一个完整的工作必需要
基准电流为：
基准电抗为：
瓦ｄＳ：Ｓｄ
ＳｏｔｃｒｕｔＣｕｒｎｔａｙｉｎｄＳｉｕｌｔｏｓｄｏａｌｂＰｒｇａｓｔｈｅｅＰｗｅｙｔｍｆＳｏｔｃｒｕｔｈｒｉｃｉｒｅＡｎｌｓｓａｍａｉｎＢａｅｎＭｔａｏｒｍｏＡｃｉｖｏｒＳｓｅｏｈｒ —ｉｃｉＣｕｒｎａｙｉｎｄＳｍｕａｉｎｒｅｔｎＡｌｓｓａｉｌｔｏ

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。

第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例精选全文

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
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
无阻尼绕组同步发电机三相短路电流计算
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
图5-13 发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真模型
第五章MATБайду номын сангаасAB在电力系统故障分析中的仿真实例
图5-14 同步发电机模块的参数设置
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
图5-15 升压变压器模块的参数设置
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
6)Transition status和Transition times用来设置转换状态和转换时间；其中,Transition status表示故障开关的状态，通常用“1”表示闭合， “0”表示断开；Transition times表示故障开关的动作时间；并且每个选项都有两个数值，而且它们是一一对应的。 7)Snubbers resistance和snubbers Capacitance用来设置并联缓冲电路中的过渡电阻和过渡电容。 8)Measurements 用来选择测量量。
图5-16 利用Powergui模块的潮流计算和电机初始化窗口计算初始参数
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
•5.3 单相短路故障仿真
•当网络元件只用电抗表示时，不对称短路的序网络方程
第五章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例

基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真设计

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短路故障是电力系统中常见且严重的问题之一、对电力系统中的短路故障进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解和解决该问题。

本文将介绍基于MATLAB的电力系统短路故障仿真与分析的方法。

首先，短路故障是电力系统中电流异常的一种形式，通常由设备故障或外部因素引起。

为了进行仿真，首先需要建立电力系统的数学模型。

在MATLAB中，可以使用节点或支路的导纳或阻抗矩阵来表示电力系统。

通过建立节点或支路的导纳矩阵，可以描述电力系统的电流和电压之间的关系。

其次，在进行短路故障仿真之前，需要确定故障类型和故障位置。

常见的短路故障类型包括对地短路、相间短路和两相短路等。

对于不同类型的短路故障，需要采用不同的电力系统边界条件来进行仿真。

然后，在进行短路故障仿真时，还需要考虑电力系统中各种设备的参数和特性。

这包括发电机、变压器、负载和传输线等设备的电流、电压和功率参数。

将这些参数考虑在内，可以更真实地模拟电力系统中的短路故障情况。

最后，在MATLAB中进行电力系统短路故障仿真后，可以对仿真结果进行分析和评估。

通过分析仿真结果，可以了解短路故障对电力系统的影响，并寻找解决故障的方法。

例如，可以通过改进保护装置或调整系统参数来减少短路故障对电力系统的影响。

综上所述，基于MATLAB的电力系统短路故障仿真与分析方法可以帮助工程师更好地理解和解决电力系统中的短路故障问题。

通过建立电力系统的数学模型，确定故障类型和位置，并考虑设备的参数和特性，可以进行准确的仿真。

通过分析仿真结果，可以找到解决故障的方法，进一步提高电力系统的可靠性和稳定性。

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( 1. 1) ( 1)
)、两相短路 (K
( 2)
) 和两相接地短路
). 其中三相短路出现的概率不高 , 却是电力
系统最危险的故障, 而最常见的故障是单相接地短 [ 8- 9] 路 , 约占短路总故障的 65 % ~ 70 % . 文中将对这两种故障作为典型例子分别建模仿真, 其他短路故障可通过在模型中改动短路元件的参数来进行仿真 . 2 . 1 仿真模型建立为了在仿真中得到理想的数据及波形, 文中选择了最具有代表性的典型的电力系统单机无穷大系统 . 该系统认为功率无穷大, 频率恒定 , 电压恒定 , 即对现实进行近似处理 , 以简化模型, 更有利于
为了保证电力系统运行的功能和质量 , 在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性 . 由于在实际系统上进行试验和研究较困难, 因此借助各种电力系统动态仿真软件电力系统的设计和研究已成为有效途径之一 . 电力系统仿真软件有很多, 当今比较流行的主要有 EMTP ( E lectrom agnetic T ransients P rogram ) 仿真程序, 美国电力公司 ( PT I) 开发的 PSS /E( Pow er Sys te m Si m u lator fo r Eng ineering ), M ath w orks 公司开发的 M atlab 中所包含的电力系统工具箱 ( Pow er Sys te m T oolbox ), 以及中国电科院开发的仿真软件 PSASP ( Pow er System Ana ly sis Softw are Package). 其中 M atlab 以其强大的计算功能、良好的开放性和扩充性、友好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越成为进行包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的重要仿真工具
[ 6]
. 文献 [ 3- 5] 采用
.
图 1 电力系统工具箱模块库
收稿日期 : 2010- 05- 30 作者简介 : 常晓颖 ( 1982 ), 女 , 河南洛阳人 , 助教 , 硕士研究生 , 主要从事电力系统自动化方面的研究 .
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华
北
水
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水
电
学
院
学
报
[ 9]
ห้องสมุดไป่ตู้
2010 年 10 月
在 M atlab 命令窗口键入 Si m u link 命令便打开 Si m ulink 的库浏览窗口 , 点击 S i m P ow er Syste ms ,就进入了电力系统工具箱 . 电力系统工具箱包括了电路、电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型 , 这些元件模型分布在 7 个模块库中 , 如图 1 所示 . 每个模块库中包含各种基本元件模型 , 只需将这些库模块或其他库模块中的元件拖到 Si m u link 窗口中 , 通过元件连接和参数设置就可以方便、直观地建 [ 7] 立各种系统模型并进行仿真 .
[ 1- 2]
M a tlab的电力系统工具箱进行电力系统稳态和动态分析 .
1 M atlab 的电力系统工具箱介绍
M at lab 是由美国 M athw orks公司开发的大型软件, 它以矩阵运算为基础 , 把计算、可视化、程序设计融合在一个交互的工作环境中, 在此环境中可以实现工程计算、算法研究、建模和仿真、应用程序开发等. M at lab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块 ( Pow er System B lockse, t 简称 PSB ) 来完成. PSB 程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的 S i m ulink 程序块 , 通过 PSB 可以迅速建立模型 , 并立即仿真. PSB 程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与 S i m u link 程序之间的连接作用
6
地选项, 并将接地电阻设置为 0 . 001 ; 三相短路故障的设置就是将 A, B, C 三相全部选中 . 2 . 2 仿真结果分析由图 4 所示的波形可以发现, 仿真开始时 , 系统工作在稳定状态, 三相电压、电流对称 , 都按正弦波变化 , 当 A 相 0 . 13 s 接地短路时, A 相对地电压剧降为零, B, C 两非故障相电压基本没有发生变化; 再观察电流, 在故障发生前 , 三相的对地电流都为 0 , 单相接地短路以后, A 相电流迅速增大为短路电流, B 相和 C 相电流则保持原样. 故障后三相电压、电流不再对称, 说明单相接地短路为不对称短路. 故障切除后, 三相电压电流经暂态后达到新的稳定状态.
第 31 卷第 5 期
常晓颖 , 等 :
基于 M atlab 的电力系统短路故障分析与仿真
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Ti m es 来安排, 故障起始时间和切除时间分别为 0 . 13 s和 0 . 25 s. 对上述模型进行仿真前 , 需要选择仿真步长的算法 , 由于电力系统是带发电机的刚性系统, 因此采用 ode15s , ode23tb 算法 , 仿真停止时间设定为 0. 60 s. 其余模块的参数设置都要根据系统要求进行适当修改, 在此不再作过多叙述 . 经过一系列选择设置后, 就可以对系统仿真了 . 其余三种短路故障的模型与图 3 相同, 惟一需要修改的是三相故障元件的设置. 当要对两相 ( 假设 B, C 两相 ) 短路故障进行仿真时 , 只需选择 B 相和 C 相, 此时接地电阻默认值为 10
以一个简单的单机 - 无穷大系统为建模对象 , 在 M atlab 中建立了电力系统的基本模型并进行了简单短路故障仿真分析. 结果表明, M atlab 具有强大的仿真功能 , 为电气工作者提供了一种简便、直观、有效的仿真研究方法 .
参
考
文
献
[ 1] 彭建飞 , 任岷 , 王树锦 . M atlab 在电力系统仿真研究中的应用 [ J]. 计算机仿真 , 2005, 22( 6): 193- 196. [ 2] 王忠礼 . M atlab 应用技术在电气工程与自动化专业中的应用 [M ] . 北京 : 清华大学出版社 , 2008. [ 3] 都伟杰 , 张俊芳 , 刘鹏 , 等 . 基于 M atlab 的电力系统暂态稳定性仿真分析 [ J]. 电网与清洁能源 , 2009, 25( 1): 17
. 仿真模型如图 3 所示 .
图 3 系统仿真模型
图 3 中 , 短路故障是用三相故障元件来模拟的 , 在该模块的参数设置中选择 A 相以及接地故障 , 并
将故障电阻 R on和接地电阻 R g 都设为 0 . 001
(很
小, 但不能为零 ). 故障时间段可通过 T ransition
得出结论 , 简化计算过程 , 如图 2所示
.
图 2 单机
无穷大系统
图 2 中, 最左端是发电机组, V t 是机端电压 , X T 是变压器的电抗, X L 1和 X L 2是线路电抗, V s 是无穷大电源电压. 假设额定容量 P n = 200 MVA, 额定电压 Vn = 13. 8 kV, 额定频率 fn = 50 H z , 变压器的变比 k = 13 . 8 /230 , 无穷大电源电压 Vs = 220 kV. 在接下来的系统仿真模型中 , 以图 2 为基础 , 用 S i m u link 以及 Si m Pow erSyste m s中的模块来连接组成所需要的系统, 再进行故障分析 . 分析图 2 知, 需要组成系统的几个主要部分、分别是发电机组、三相变压器、输电线路、负载、故障元件、测量仪器以及标准电压源. 打开电力系统模块库, 选择建模所需要的模块 . 使用同步发电机, 励磁系统 ( Excitation Syste m ) 和水轮机调速器来组成发电机组. 在进行发电机组的参数设置时 , P n, Vn, fn 按照上述的额定值进行设置, 转子类型为凸极 , 其余相可用模块的默认值 . 三相变压器选择双绕组三相变压器 ( Three Phase T ransform er) , 将变比设置为 13 . 8 / 230(高压侧额定电压为 220 kV ) , 低压绕组采用三角形接法 , 高压绕组采用星型接地 . 采用分布参数输电线路模型模拟 220 km 的高压线. 另外, 将标准电压源的容量设置成 1010 来模拟无穷大系统
文章编号 : 1002- 5634( 2010) 05- 0093- 04
基于 M atlab的电力系统短路故障分析与仿真
常晓颖, 吴茜琼
( 洛阳理工学院 , 河南洛阳 471023)
摘
要 : 介绍了 M atlab /S i m u link 的基本特点及应用 M a tlab 进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤 . 运用
说明三相短路为对称性短路 . 故障切除后, 三相电压电流最终达到新的稳态, 并重新恢复三相对称运行的工作状态. 以上仿真分析结果符合实际 , 且两相短路、两相短路接地的波形图经理论分析也均符合实际 .
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华
北
水
利
水
电
学
院
学
报
2010 年 10 月
图 5 三相短路时故障点电压电流波形
3 结
M atlab 电力系统仿真程序 S i m Pow ersyste m s 构建了一个单机 - 无穷大系统模型 , 并在此基础上对电力系统的多种故障进行了仿真 , 仿真波形与理论分析结果相符 , 说明用 M atlab 对电力系统故障仿真的方法是可行的 . 关键词 : 电力系统 ; 仿真 ; 故障 ; M atlab 中图分类号 : T P391 . 9; TM 713 文献标志码 : A