MATLAB simulink 同步发电机短路的分析

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。

基于MATLAB的同步发电机突然短路设计

第1章绪论电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。

随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大。

在这种情况下，许多大型的电力科研试验很难进行，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。

因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不可少。

而在众多的仿真工具中，MATLAB以其优越的运算能力、方便和完善的绘图功能脱颖而出。

1.1设计目的让学生综合运用Matlab/Simulink仿真工具箱，建立电力系统仿真模型，对系统三相短路和单相短路等故障形式进行设计、仿真、分析，加深对供电和电力系统知识的了解，并进一步熟悉MATLAB电力系统这一仿真工具。

1.2设计任务1.运用Simulink建立简单的单机-无穷大系统进行仿真，对系统运行出现短路情况时的仿真结果进行详细的分析。

2.建立带励磁系统的发电机系统，通过仿真结果分析带上励磁系统时电压和电流的变化情况。

1.3设计要求1.要求每个学生独立完成设计任务。

2.针对每个仿真要给出详细的结果分析。

3.完成实训任务书。

4.要求提交成果：报告书一份。

第2章MATLAB语言的概述2.1 MATLAB简介MATLAB是将计算、可视化、程序设计融合在一起的功能强大的平台，所具有的程序设计灵活，直观，图形功能强大的优点使其已经发展成为多学科，多平台的强大的大型软件。

MATLAB提供的Simulink工具箱是一个在MATLAB环境下用于对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。

它提供了用方框图进行建模的接口，与传统的仿真建模相比，更加直观、灵活。

Simulink的作用是在程序块间的互联基础上建立起一个系统。

每个程序块由输入向量，输出向量以及表示状态变量的向量等3个要素组成。

在计算前，需要初始化并赋初值，程序块按照需要更新的次序分类。

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。

MATLABsimulink同步发电机短路的分析-PPT课件

Three -Phase Parallel RLC Load A B C
A Continuous powergui B C Three -Phase Fault
Mag abc Phase
三相序分量分析器参数设置
3-Phase Sequence Analyzer
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。
所需其他仿真元件，如放大器、示波器、各类积分微分元件可由以下方式找到：在指令窗口中输入simulink，回车，弹出仿真元件库对话框。从中选择所需模块。
m Pm A
SSM
E
B C
从电机（machines）元件库中选择简化的同步电机元件并在参数对话框中进行设置。
sm
连接类型：Y
额定值：额定功率、线电压、频率
C
Three-Phase Fault
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
Three -Phase Parallel RLC Load A B C
从线路元件库中选择三相并联RLC负载元件（3—Phase Parallel RLC Load），设置如下：
故障点A相基频电流各序分量幅值和相角
将三相电路短路故障发生器中的故障相选为B相和C相，进行相间短路仿真，结果如下：
BC两相短路时A相电流波形
BC两相短路时B相电流波形
BC两相短路时C相电流波形
BC相短路时三相电压波形
BC短路时 A相电流基频序分量波形

matlab仿真电力系统短路故障分析

本科生毕业设计（论文）题目：运用Matlab仿真分析短路故障学生姓名：系别：机电系专业年级：电气工程及其自动化专业指导教师：2013年 6 月 20 日摘要本文先对电力系统的短路故障做了简要介绍，分析了线路运行的基本原理及其运行特点，并对短路故障的过程进行了理论分析。

在深入分析三相短路故障的稳态和暂态电气量的基础上，总结论述了当今三相短路的的各种流行方案，分别阐述了其基本原理和存在的局限性。

并运用派克变换及d.q.o坐标系统的发电机基本方程和拉氏运算等对其中的三相短路故障电流等做了详细的论述。

并且利用Matlab中的simulink仿真软件包，建立了短路系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数。

给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。

最后根据仿真结果，分析目前自动选线法存在的主要问题及以后的发展方向。

关键词：短路故障；派克变换；拉氏运算；MatlabABSTRACTThis paper first on the three-phase short circuit of electric power system is briefly introduced, analyzed the basic principle of operation of three-phase circuit and its operation characteristic, and the three-phase short circuit fault process undertook theoretical analysis. In depth analysis of three-phase short circuit fault of steady state and transient electrical quantities based on the summary, the three-phase short circuit of various popular programs, respectively, expounds its basic principles and limitations. And the use of Peck transform and d.q.o coordinate system of the generator basic equation and Laplace operator on the three-phase short-circuit current in detail. And the use of Matlab in the Simulink simulation software package, to establish a unified model of three-phase short-circuit system, by setting the unified circuit parameters, the simulation parameters. The simulation results are presented and the main parameters of the waveform of line. Finally, according to the simulation results, analysis of the current automatic line selection method the main existing problems and the future direction of development.Keywords：Short-circuit failure ;Peck transform;The Laplace operator;M atlab目录第一章序言 (1)1.1 短路故障研究依据 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内电力系统研究现状 (2)第二章电力系统对称短路分析 (5)2.1 电力系统中短路的基本概括 (5)2.1.1 短路的分类 (5)2.1.2 短路发生的原因 (6)2.1.3 短路发生的危害 (6)2.1.4 短路故障分析的内容和目的 (7)2.2 简单无穷大电源系统三相短路电流分析 (7)2.2.1 简单无穷大电源供电系统的三相短路暂态电流 (7)2.2.2 短路后的暂态过程分析 (8)2.2.3 短路冲击电流 (10)2.2.4最大有效值电流 (11)第三章电力系统短路电流的实用计算 (12)3.1 交流电流初始值的计算 (12)3.1.1计算的条件和近似 (12)3.2 简单系统''I计算 (14)第四章短路系统的调试与仿真 (17)4.1 仿真模型的设计与仿真 (17)4.1.1 实例分析 (17)4.1.2 仿真参数设置 (17)4.2 仿真结果分析 (18)4.2.1 单相短路故障波形 (18)4.2.2 相间短路故障波形 (19)4.2.3 三相短路故障波形 (21)4.3 仿真分析小结 (22)第五章结论与展望 (24)5.1 主要研究结论 (24)5.2 待解决的问题和展望 (24)参考文献 (26)致谢 (27)第一章序言1.1 短路故障研究依据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，一般说来，最严重的短路是三相短路。

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。

同步发电机三相短路故障仿真分析

同步发电机三相短路故障仿真分析摘要：电力系统中，发电机主要采用同步发电机，现代社会中使用的交流电，几乎全部由同步电机产生。

因此，同步电机对生产生活具有十分重要的意义。

本文采用MATLAB 建立同步电机仿真模型，对同步电机三相短路故障进行仿真分析，以便在同步电机运行尽量避免发生故障或在发生故障时能及时作出相应处理措施。

关键词：MATLAB 同步电机短路正序负序1前言同步电机是电力系统的电能供给设施，是电力系统中最重要和最复杂的设备，它的运行状态直接决定电力系统的安全与稳定。

在电力系统运行过程中，如果同步电机发生突然短路，则短路的暂态过程所产生的的冲击电流可能达到额定电流的十几倍，对同步电机本身和整个电力系统都可能产生严重的影响，因此，对同步电机的运行进行仿真及研究就显得尤为重要。

2发电机短路故障理论分析同步发电机的电磁暂态过程是一个很复杂的过程，为此假设同步发电机是理想机，即：(1)电机转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称，定子三相绕组也完全对称，在空间上相差为120°。

(2)定子电流在气隙上产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组之间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。

(3)定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感。

此外，还假设：(1)在暂态过程期间同步发电机保持同步转速不变。

(2)发生短路后励磁电压始终保持不变。

(3)短路发生在电机的出线端口。

突然短路后，定子各相绕组出现的电流，可以根据各相绕组必须维持在短路瞬间的磁链不变的条件来确定。

为此，首先必须研究定子各相绕组磁链的变化规律。

假定短路前电机处于空载状态，短路前空载稳态运行时,转子以的转速旋转，主磁通交链定子abc绕组，即三相绕组的磁通如下式：在t=0(短路时刻)瞬间，各绕组的磁链初值为：由于绕组中的磁链不突变，若忽略电阻，则磁链守恒，绕组中的磁链将保持以上值。

3 仿真模型的建立设计一个只由发电机供电的简单电力网，该系统由一额定功率为500MW，额定电压为156KV的发电机和一负载构成。

基于MATLABsimulink同步发电机突然三相短路仿真

目录第一章绪论 (3)1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理: 31.2等效阻尼绕组的电流 (4)1.3三相短路计算的简化假设 (5)1.4发生短路故障时可能产生以下后果： (5)第二章Matlab简介 (6)2.1 MATLAB (6)2.2SimPowerSystem介绍 (7)第三章同步发电机突然短路的暂态过程仿真 (7)3.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介 (8)3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程的数值计算与仿真方法10 第四章有关暂态仿真实验图示 (12)第一章绪论在电源电压的幅值和频率保持恒定的情况下，三相电路发生三项短路的情形。

实际上，发生短路时，作为电源的发电机的内部也发生暂态过程，并不能保持其端电压和频率不变，一般讲，由于发电机转子的惯性较大，在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速，即频率保持恒定，但通常应计及发电机的电磁暂态过程。

三项短路虽然很少发生，但情况比較严重，且三相短路时电力系统仍是对称的，称为对称故障，故本次分析三项短路故障。

1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理:（1）电机转子在结构上对直轴和交轴完全对称，定子三相绕组完全对称，在空间互差120°电角度。

（2）定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。

（3）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。

此外，假设:（1）在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速，即只考虑电磁暂态过程，而不计机械暂态过程。

（2）电机铁芯部分的导磁系数为常数，忽略磁路饱和的影响，在分析中可以应用叠加原理。

（3）发生短路后励磁电压始终保持不变，不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁。

（4）短路发生在发电机定子出线端口。

如果短路发生在出线端外，可以把外电路的阻抗合并至定子绕组的电阻和漏抗上，只要定子总回路的电阻交电抗仍小得多，则短路后的物理过程和出线端口短路是一样的。

MATLABsimulink同步发电机短路的分析

A
Vabc Iabc
B
a b
从测量库中选择三相电压-电流测量元件(Tree-phase V-I Measurement)，进行如下设置：
C
c
Three -Phase V-I Measurement
本例中选择测量相电压，电流也要测量
A
B
从线路元件库中选择三相电路短路故障发生器（ ThreePhase Fault ），参数设置如下：
A Contபைடு நூலகம்nuous powergui 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下：
m A B C A Vabc Iabc B a b C c
Three -Phase V-I Measurement
3-Phase Sequence Analyzer
Three -Phase Parallel RLC Load A B C
A Continuous powergui B C Three -Phase Fault
机械特征：惯性因数、阻尼系数和极对数内部电阻：每相的电阻和电抗值初始状态：初始速率的偏差、转角、线电流幅值和相角
SM的机械功率使用一个常数发生器设置，这个常数发生器名称改为Pm，数值设为700e6 SM的电压幅值也使用常数发生器设置，这个常数发生器名称改为 VLLrms，数值设为156e3
选择选择器元件（selector），选择A相电流进行观察，设置如下：

同步发电机突然三相短路暂态过程分析

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真题目：同步发电机突然短路的暂态过程仿真专业：电气工程及自动化班级：电气201303姓名：白辉学号：201309611同步发电机突然短路的暂态过程仿真仿真题目：假设有一台有阻尼绕组同步发电机，P N =2000W ，U N 213.8 Kv ，f N 2100z ，x d 1380，x q 1086，x d ′108.0，x d "10803，x q "108.3，r108000，x σf 1083 ，x ∝D 1083，x σq 10800，T d0′10s ，T D 10s ，T q "1384s,若发电机空载，端电压为额定电压，端子突然发生三相短路，且∝010，利用matlab 对突然三相短路后的定子电流进行数值计算基本步骤如下：参数计算:计算各衰减时间常数T a =2x d "x q "ωr(x d "+x q ")12×0.21×0.3150×2π×(0.21+0.31)10836s T q "=x q"x q T q0"10.310.6×1.4s =0870s x αd ′=x ∝x αd x ∝+x αd =0.15×0.850.15+0.85=0.128 x f ′=x σf +x αd ′=0.18+0.128=0.308x D ′=x ∝D +x αd ′=0.10+0.128=0.228T f ′=x f ′x f T d0′=0.3080.18+0.85×5s =1.5s T d ′=x D ′x D T D =0.2280.10+0.85×2s =0.48s σfd f =1−(x αd ′)2x f ′×x D ′=1−0.12820.308×0.228=0.767 q =√1−4σfd f T f ′T d′(T f ′+T d ′)2=√1−4×0.767×1.5×0.48(1.5+0.48)2=0.66 T d "=12×(1−q )(T f ′+T d ′)=12×(1−0.66)(1.5+0.48)s =0.34s T d ′=12×(1+q )(T f ′+T d ′)=12×(1+0.66)(1.5+0.48)s =1.64s 根据公式i a =−E q [0]x d cos (ωt +∝0)−(E q0"x d "−E q [0]′x d ′)exp (−t T q ")cos (ωt +∝0)−(E q [0]′x d ′−E q [0]x d )exp (−t T q )cos (ωt +∝0)−E d0"x q exp (−t T q )sin (ωt +∝0)+V [0]2(1x d "+1x q ")exp (−t T a )cos (δ−∝0)+V [0]2(1x d "−1x q ")exp (−t T a )cos (2ωt +δ+∝0) 由于空载时，将E q[0]=E q[0]′=E q0"=V [0]=1，E d0"10， ∝010，带入公式可得i a =−cos (ωt +∝0)−1.43e −2.97t cos (ωt +∝0)−2.43e 0.608cos (ωt +∝0)+4e −6.3t cos (−∝0)+0.77e −6.43t cos (2ωt +∝0)Watlab 编程实现：N=48;t1=(0:0.02/N:1.00);fai=0*pi/180;Ia=(-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)+...4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180)+0.77*exp(-6.1*t1).*cos(2*2*50*pi*t1+fai));Ia1=-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai);Ia2=0.77*exp(-6.3*t1).*cos(2*pi*2*50*t1+fai);Iap=4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180);subplot(4,1,1);plot(t1,Ia);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Ia(p.u.)');subplot(4,1,2);plot(t1,Ia1);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Ia1(p.u.)');subplot(4,1,3);plot(t1,Ia2);grid on;axis([0 1 -1 1]);ylabel('Ia2(p.u.)');subplot(4,1,4);plot(t1,Iap);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Iap(p.u.)');xlabel('t/s');运行以上程序得到突然发生三相短路时的a相定子电流，以及基频分量，倍频分量和非周期分量的波形，并且短路后的冲击电流标幺值为983707。

matlab实验电力系统短路分析

实验二短路电流计算程序的实现一、三相短路电流计算程序计算短路电流周期分量，如I ''（I '）时，实际上就是求解交流电路的稳态电流，其数学模型也就是网络的线性代数方程，一般选用节点电压方程。

方程的系数矩阵是对称的。

在短路电流计算中变化的量往往是方程的常数项，需要多次求解线性方程组。

1．等值网络图2-1给出了不计负荷情况下计算短路电流I ''的等值网络。

在图2-1（a ）中G 代表发电机端电压节点，发电机等值电势和电抗分别为E '' 和dx ''，D 表示负荷节点，f 点为直接短路点。

应用叠加原理如图2-1所示。

正常运行方式为空载运行，网络中各点电压均为1；在故障分量网络中。

只需作故障分量的计算。

由图2-1的故障分量网络可见，这个网络与潮流计算的网络的差别在于发电机节点上多接了对地电抗dx ''。

当然如果短路计算中可以忽略线路电阻和电纳，而且不计变压器的实际变比，则短路计算网络较潮流计算网络简化，而且网络本身是纯感性的。

1E ''x1E '' x 1E '' x 1-=1=图2-1 在不计负荷情况下计算短路电流I ″的等值电路2．用节电阻抗矩阵计算短路电流如果已经形成了故障分量网络的节点阻抗矩阵，则矩阵中的对角元素就是网络从f 点看进去的等值阻抗，又称为f 点的自阻抗。

fi Z 为f 点与i 点的互阻抗，均用大写Z 表示。

由节点方程中的第f 个方程：n fn f ff f f I Z I Z I Z U ++++=11。

ff Z 为其它节电电流为零时，节点f 的电压和电流之比，即网络对f 点的等值阻抗。

根据故障分量网络，直接应用戴维南定理可求得直接短路电流（由故障点流出）为fff ffz Z U I +=0（2-1）式中，f z 为接地阻抗；0f U 为f 点短路前的电压。

同步发电机突然三相短路暂态过程分析

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真题目：同步发电机突然短路的暂态过程仿真专业：电气工程及自动化班级：电气201303姓名：白辉学号：201309611同步发电机突然短路的暂态过程仿真仿真题目：假设有一台有阻尼绕组同步发电机，P N =2000W ，U N 213.8 Kv ，f N 2100z ，x d 1380，x q 1086，x d ′108.0，x d "10803，x q "108.3，r108000，x σf 1083 ，x ∝D 1083，x σq 10800，T d0′10s ，T D 10s ，T q "1384s,若发电机空载，端电压为额定电压，端子突然发生三相短路，且∝010，利用matlab 对突然三相短路后的定子电流进行数值计算基本步骤如下：参数计算:计算各衰减时间常数T a =2x d "x q "ωr(x d "+x q ")12×0.21×0.3150×2π×(0.21+0.31)10836s T q "=x q"x q T q0"10.310.6×1.4s =0870s x αd ′=x ∝x αd x ∝+x αd =0.15×0.850.15+0.85=0.128 x f ′=x σf +x αd ′=0.18+0.128=0.308x D ′=x ∝D +x αd ′=0.10+0.128=0.228T f ′=x f ′x f T d0′=0.3080.18+0.85×5s =1.5s T d ′=x D ′x D T D =0.2280.10+0.85×2s =0.48s σfd f =1−(x αd ′)2x f ′×x D ′=1−0.12820.308×0.228=0.767 q =√1−4σfd f T f ′T d′(T f ′+T d ′)2=√1−4×0.767×1.5×0.48(1.5+0.48)2=0.66 T d "=12×(1−q )(T f ′+T d ′)=12×(1−0.66)(1.5+0.48)s =0.34s T d ′=12×(1+q )(T f ′+T d ′)=12×(1+0.66)(1.5+0.48)s =1.64s 根据公式i a =−E q [0]x d cos (ωt +∝0)−(E q0"x d "−E q [0]′x d ′)exp (−t T q ")cos (ωt +∝0)−(E q [0]′x d ′−E q [0]x d )exp (−t T q )cos (ωt +∝0)−E d0"x q exp (−t T q )sin (ωt +∝0)+V [0]2(1x d "+1x q ")exp (−t T a )cos (δ−∝0)+V [0]2(1x d "−1x q ")exp (−t T a )cos (2ωt +δ+∝0) 由于空载时，将E q[0]=E q[0]′=E q0"=V [0]=1，E d0"10， ∝010，带入公式可得i a =−cos (ωt +∝0)−1.43e −2.97t cos (ωt +∝0)−2.43e 0.608cos (ωt +∝0)+4e −6.3t cos (−∝0)+0.77e −6.43t cos (2ωt +∝0)Watlab 编程实现：N=48;t1=(0:0.02/N:1.00);fai=0*pi/180;Ia=(-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)+...4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180)+0.77*exp(-6.1*t1).*cos(2*2*50*pi*t1+fai));Ia1=-cos(2*pi*50*t1+fai)-1.43*exp(-2.97*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai)-...2.34*exp(-0.608*t1).*cos(2*pi*50*t1+fai);Ia2=0.77*exp(-6.3*t1).*cos(2*pi*2*50*t1+fai);Iap=4*exp(-6.3*t1).*cos(-fai*pi/180);subplot(4,1,1);plot(t1,Ia);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Ia(p.u.)');subplot(4,1,2);plot(t1,Ia1);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Ia1(p.u.)');subplot(4,1,3);plot(t1,Ia2);grid on;axis([0 1 -1 1]);ylabel('Ia2(p.u.)');subplot(4,1,4);plot(t1,Iap);grid on;axis([0 1 -10 10]);ylabel('Iap(p.u.)');xlabel('t/s');运行以上程序得到突然发生三相短路时的a相定子电流，以及基频分量，倍频分量和非周期分量的波形，并且短路后的冲击电流标幺值为983707。

基于MATLAB-SIMULINK短路故障仿真及分析

基于MATLAB/SIMULINK短路故障仿真及分析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。

采用传统的方法进行仿真计算工作量大也不直观。

MA TLAB具有强大的数值计算功能和开放灵活的可视化应用界面，在科学技术和工程的各个领域应用都非常的广泛。

因此MA TLAB的出现给电力系统仿真带来了新的方法和手段。

电力系统仿真是将电力系统中的各环节组成部分等进行数字化建模，以达到模拟实际电力系统运行状况的目的。

本文对实例进行仿真，对结果进行分析，以期能够说明MA TLAB在电力系统仿真中的应用。

目录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)1 引言MATLAB是当前国际认可的优秀科技应用软件之一，它以矩阵运算为基础，把计算可视化程序设计融合到交互的工作环境中，可实现工程计算，算法研究，建模和仿真，数据分析及可视化，科学和工程绘图，应用程序开发等功能。

Simulink是MATLAB所提供的一个集成环境，它是用来对动态系统进行建模，仿真和分析的。

它是一种结合了框图界面和交互仿真功能的，具有非线性动态系统仿真功能的出色工具[1]。

为支撑社会经济的不断发展，电力工业的发展也非常迅速，重要表现之一就是电力系统的规模不断扩大，这就大大增加了许多大型电力科研试验的进行。

同步发电机三相短路仿真分析

一、同步发电机三相突然短路的电磁暂态分析同步发电机正常稳态运行时，励磁机施加于励磁绕组两端的电压为恒定的υf，励磁绕组中流过大小不变的直流电流i f,产生与定子绕组交链的磁链，在定子绕组中感应产生空载电势E q。

定子绕组与外部电路接通时，绕组中将有同步频率的交流电流i w。

各绕组电流分量物理过程分析：1、短路前稳态运行，有强制分量i w[0]和i f[0]。

2、短路瞬间，由于外界阻抗减小，定子绕组产生基频电流增量Δi w，为强制分量。

3、励磁绕组磁链守恒：定子Δi w出现导致相应的电枢反应磁链也增大，将减小励磁绕组原有的磁链，励磁绕组磁链守恒，励磁绕组中将增加一个直流分量Δi fa，并导致在定子回路中感应出一个附加的基频电流分量Δi w′，这两个电流都是没有外部电源供给的自由分量。

短路过程中，Δi w′将随Δi fa以定子绕组短接时励磁绕组的时间常数T d′按指数规律衰减到0。

4、定子绕组磁链守恒：电枢反应磁链的增大（包括Δi w和Δi w′二者所引起的磁链增量），将改变原有磁链的大小，为保持定子磁链守恒，短路瞬间定子绕组中必须产生一个大小与电枢反应磁链的增量相等、方向与之相反的磁链，定子绕组中应有一直流电流分量，该脉动直流可分解为恒定直流电流i ap和两倍同步频率的交流电流i2w两个分量，同时在励磁绕组中感应出一同步频率的交流电流Δi fw。

短路过程中，Δi fw将随（i ap+i2w）以励磁绕组短接时定子绕组的时间常数T a按指数规律衰减到0。

二、同步发电机三相突然短路的仿真2.1同步发电机突然三相短路电路模型同步发电机选用matlab/Simulink中的简化模型，参数如下：负载选用三相并联RLC负载元件，参数如下：短路通过三相电路短路故障发生器元件实现，参数如下：仿真时间为0.5s，故障发生器设定0.05s时发生短路故障，0.4s故障切除,仿真步长设为可变，算法为ode15s(stiff/NDF)。

MATLAB simulink 同步发电机短路的分析

m A B C A Vabc Iabc B a b C c
Three -Phase V-I Measurement
3-Phase Sequence Analyzer
Three -Phase Parallel RLC Load A B C
A
Continuous powergui
B C
Three -Phase Fault
机械特征：惯性因数、阻尼系数和极对数内部电阻：每相的电阻和电抗值初始状态：初始速率的偏差、转角、线电流幅值和相角
SM的机械功率使用一个常数发生器设置，这个常数发生器名称改为Pm，数值设为700e6 SM的电压幅值也使用常数发生器设置，这个常数发生器名称改为 VLLrms，数值设为156e3
所需其他仿真元件，如放大器、示波器、各类积分微分元件可由以下方式找到：在指令窗口中输入simulink，回车，弹出仿真元件库对话框。从中选择所需模块。
m Pm A
从电机（machines）元件库中选择简化的同步电机元件并在参数对话框中进行设置。
SSM
E
B C
sm
连接类型：Y
额定值：额定功率、线电压、频率
初始速率的偏差转角线电流幅值和相角smpmssmsm的机械功率使用一个常数发生器设置这个常数发生器名称改为pm数值设为700e6sm的电压幅值也使用常数发生器设置这个常数发生器名称改为vllrms数值设为156e3本例中选择测量相电压电流也要测量从测量库中选择三相电压电流测量元件treephasevimeasurement进行如下设置
电路模型模块介绍仿真结果
V
Selector 700 e6 pm 156 e3 VLL rms
i

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