基于MATLABSimulink电力系统短路故障分析与仿真

1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：MATLABhaspowerfuloperationabilitytodraw,toolkitprovidesuserswithavarietyoffields,andeasytolearnprogramminggrammar.PapertogiveabriefintroductionoffaultofthepowersystemandtheprocessoffaultareanalyzedintheoryandtheapplicationofMATLABsoftwareinpowersystem,thispaperintroducesthebasiccharacteristicsofMATLAB/SimulinkandMATLABpowersystemsimulationanalysisofthebasicmethodsandsteps.Onthesimulationplatform,withsingle-infinitysystemformodelingobject,byselectingmodule,parameterSettings,aswellastheattachment,avarietyoffaultsimulationanalysisofpowersystem.Keyword:MATLAB;Faultanalysis;Simulation;PowerSystem;2引言.......................................................................................................................3第一章：课程设计任务书................................................................................31.1设计目的：..................................................................................................31.2原始资料：..................................................................................................41.3设计内容及要求：......................................................................................4第二章：电力系统短路故障仿真分析..............................................................52.1元件参数标幺值计算：..............................................................................52.2等值电路:...................................................................................................10第三章：电力系统仿真模型的构建..............................................................103.1MATLAB简介:.........................................................................................113.2电力元件设计:...........................................................................................113.2.1三相电源:...........................................................................................113.2.2变压器元件:.......................................................................................133.2.3输电线路:............................................................................................143.3电力系统模型的搭建:..............................................................................15第四章：模型仿真运行....................................................................................214.1建立仿真模型：........................................................................................214.2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...............................................................................263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。现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。第一章：课程设计任务书1.1设计目的：本课程设计是高校工科电气类相关专业的一门专业实践课。其目的是：1．进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写能力；2．通过设计掌握基本专业理论、专业知识、工程计算方法、工程应用能力及基本设计能力；3．培养理论设计与实际应用相结合的能力，开发独立思维和见解的能力；4．培养独立分析和寻求并解决工程实际问题的工作能力；45．为毕业设计和实际工作打下坚实的基础。1.2原始资料：取基值SB=120MV.A，VB=Vav，各发电机电压标幺值E1=1.0，对于线路：21xx=0.4km，103xx，对于负载：2.11x，35.02x，所需变压器及线路参数如图2所示已给出。GGGGGGGGGGGGGGMW20MW1548.0cos073.016.0136.002NdxxxkV10kV110MW25km)62,70,75(80km)32,34,36(40MWVAdYN16211,kV10MWVAdYN1611,MW30MW120km)60,65,75(70MW63485.0cos06.0161.0134.002Ndxxx8.0cos075.0161.0136.002NdxxxMW123MW50185.0cos054.0154.0128.002NdxxxMW2528.0cos0591.0157.0128.002NdxxxMWVA63MW35MVAdYYN10211,,kV110kV110kV10kV35km)20,25,28(30kV35kV10MW15MWVAdYN10211,MWVAdYN63411,kV10MW105.10%5.0%737.1500ssVIkWpkWpMWVAdYN20211,5.10%5.0%896.1800ssVIkWpkWp5.10%5.0%737.1500ssVIkWpkWpMW255.10%35.0%1214400ssVIkWpkWp5.10%35.0%1214400ssVIkWpkWp5.10%55.0%501100ssVIkWpkWpMW80MW55.17%5.6%5.10%55.0%632.13)31()32()21(00ssssVVVIkWpkWpkm)100,120,130(140图1.电力系统接线示意图1.3设计内容及要求：（1）.手工计算系统模型中各元件的参数标幺值；（2）.画出系统等值简化电路图（数学模型）；5（3）.利用MATLAB/SimPowerSystems工具箱，选择相关元件放置在合适的位置并按设计要求设置相关参数，然后连线构建成完整的系统不同短路故障仿真模型；（4）.加入测量元件并设置不同节点不同类型的短路，有效设置好仿真参数后，选择合适的仿真步长算法，然后运行系统电路，获得短路电流仿真计算结果表（即对12个节点所有短路类型的短路电流列表），记录并详细分析仿真结果；用Matlab中Simulink组件的SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，再在12个不同的母线上设置单相单路、两相短路、两相接地短路、三相短路，然后分别运行该系统，通过测量元件获得各个母线不同短路类型的短路电流。（5）.利用Matlab所提供的工具，设计电力系统短路故障仿真GUI图形用户界面，通过组件的设置，回调函数的编写以及最后的运行，把系统模型与图形界面联系起来，有利于故障类型的选择和波形的查看。（选择其中某1～2个节点设计其不同短路类型的GUI波形界面即可）（6）.撰写课程设计说明书。注：上述3、4两步如直接通过MATLAB编写m程序并调试运行获得短路电流计算结果也可以。第二章：电力系统短路故障仿真分析2.1元件参数