基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真

实践课程设计报告

课程名称：Matlab上机

题目：基于MATLAB的电力系统自动重合闸

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二零一五年四

摘要

分析了单相自动重合闸的工作特性，并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型，模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障，断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。

关键词：电力系统自动重合闸MATLAB 短路故障

目录

1 引言 (1)

2 模型中主要模块的选择和参数 (2)

2.1同步发电机模块 (2)

2.2 变压器模块 (2)

2.3 输电线路模块 (3)

2.3.1 150km线路模块 (3)

2.3.2 100km线路模块 (4)

2.1 电源模块 (5)

2.3 负载模块 (6)

2.3.1 三相串联RLC负载Load1 (6)

2.3.2 三相串联RLC负载Load4 (7)

2.4 断路器模块 (8)

2.5 测量模块 (9)

2.6 显示模块 (9)

2.7 其他模块 (9)

2.8 仿真参数设置 (10)

3 仿真结果及波形分析 (10)

3.1 线路单相重合闸 (10)

3.2 线路三相重合闸 (12)

总结 (13)

参考文献 (14)

基于Matlab的电力系统自动重合闸

1 引言

随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑，不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA，EMTP，PSCAD/ EMTDC ，NETOMAC，PSASP，MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB 中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含。其中，可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障，因此采用自动重合闸后，电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外，自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。

本文以MATLAB为工具，对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。

1.1 仿真模型的设计和实现

电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即电压、电流对称，且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。

图 1 220kv电力系统模型

2 模型中主要模块的选择和参数2.1同步发电机模块

同步发电机（Simplified Synchronous Machine）如图2：连接类型：3线Y型连接；

额定参数：[500e6 13.8e3 50]；

机械参数：[56290 0.3 2]；

内部阻抗：[1.9845 263.15e-3]；

初始条件：[0.2 0 0,0,0 0,0,0]；

图2 同步发电机的参数设置

2.2 变压器模块

三相变压器（3-Phase Transformer）如图3：

额定功率和频率：[500e6 50]；

一次绕组连接方式：三角形连接；

一次绕组参数：[13.8e3 0.002 0.08]；

二次绕组连接方式：星形连接；

二次绕组参数：[220e3 0.002 0.08]；

饱和铁芯：对三相变压器的饱和特性进行仿真；

磁阻：200p.u

励磁电感：200p.u;

图3 三相变压器的参数设置2.3 输电线路模块

2.3.1 150km线路模块

等值线路元件（Distributed Parameters Line）如图4：

线路相数：3；

频率：50HZ；

单位长度电阻：[0.01165 0.2676];

单位长度电感：[0.8679e-3 3.008e-3];

单位长度电容：[13.41e-9 8.57e-9];

线路长度：150km；

测量：选择不测量电气量；

图4 150km分布参数线路的参数设置2.3.2 100km线路模块

等值线路元件（Distributed Parameters Line）如图5：

线路相数：3；

频率：50HZ；

单位长度电阻：[0.01165 0.2676];

单位长度电感：[0.8679e-3 3.008e-3];

单位长度电容：[13.41e-9 8.57e-9];

线路长度：100km；

测量：选择不测量电气量；

图5 100km分布参数线路的参数设置

2.1 电源模块

三相电压源（3-Phase Source）如图6：

相电压有效值：220e3V；

A相相角：0°；

频率：50HZ；

内部连接方式：Y型（表示三相电源Y型连接，中性点不接地）；

三相短路电压：200e6；

基准电压：220e6;

图6 三相电源的参数设置

2.3 负载模块

2.3.1 三相串联RLC负载Load1

三相串联RLC负载（Three-Phase series RLC load）如图7：相电压：220e3V；

频率：50HZ；

三相有功功率：200e6/250W;

感性无功功率：200e6Var;

容性无功功率：0Var;