毕业论文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日中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）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；Matlab中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTThispaperfirstonthethree-phaseshortcircuitofelectricpowersystemisbrieflyintroduced,analyzedthebasicprincipleofoperationofthree-phasecircuitanditsoperationcharacteristic,andthethree-phaseshortcircuitfaultprocessundertooktheoreticalanalysis.Indepthanalysisofthree-phaseshortcircuitfaultofsteadystateandtransientelectricalquantitiesbasedonthesummary,thethree-phaseshortcircuitofvariouspopularprograms,respectively,expoundsitsbasicprinciplesandlimitations.AndtheuseofPecktransformandd.q.ocoordinatesystemofthegeneratorbasicequationandLaplaceoperatoronthethree-phaseshort-circuitcurrentindetail.AndtheuseofMatlabintheSimulinksimulationsoftwarepackage,toestablishaunifiedmodelofthree-phaseshort-circuitsystem,bysettingtheunifiedcircuitparameters,thesimulationparameters.Thesimulationresultsarepresentedandthemainparametersofthewaveformofline.Finally,accordingtothesimulationresults,analysisofthecurrentautomaticlineselectionmethodthemainexistingproblemsandthefuturedirectionofdevelopment.Keywords：Short-circuitfailure;Pecktransform;TheLaplaceoperator;Matlab中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）目录第一章序言............................................................11.1短路故障研究依据.................................................11.2国内外研究现状...................................................11.2.1国外研究现状................................................11.2.2国内电力系统研究现状........................................2第二章电力系统对称短路分析..............................................52.1电力系统中短路的基本概括.........................................52.1.1短路的分类..................................................52.1.2短路发生的原因..............................................62.1.3短路发生的危害..............................................62.1.4短路故障分析的内容和目的....................................72.2简单无穷大电源系统三相短路电流分析...............................72.2.1简单无穷大电源供电系统的三相短路暂态电流....................72.2.2短路后的暂态过程分析........................................82.2.3短路冲击电流..............................................102.2.4最大有效值电流.............................................11第三章电力系统短路电流的实用计算.......................................123.1交流电流初始值的计算............................................123.1.1计算的条件和近似...........................................123.2简单系统''I计算.................................................14第四章短路系统的调试与仿真.............................................174.1仿真模型的设计与仿真............................................174.1.1实例分析...................................................174.1.2仿真参数设置...............................................174.2仿真结果分析....................................................184.2.1单相短路故障波形..........................................184.2.2相间短路故障波形..........................................19中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）4.2.3三相短路故障波形..........................................214.3仿真分析小结....................................................22第五章结论与展望.......................................................245.1主要研究结论....................................................245.2待解决的问题和展望..............................................24参考文献................................................................26致谢....................................................................27中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）1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。当发生短路时,其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来,这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此,电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。通过运用MATLAB软件进行的仿真，了解在输电线路上发生各种故障时的系统变化情况。有针对性的改善输电线路所装设的保护装置，使其能够在线路出现故障时迅速做出反应，保证线路安全运行，同时运行人员也可以根据保护装置动作情况很快地判断出故障点所处位置，为线路检修争取宝贵时间并减少因故障而带来的巨大损失。安置在输电线路上的保护装置，当被保护的元件发生故障时，能自动、迅速、有选择的将故障从电力系统中切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受伤害。当被保护元件发生异常运行状态时，经一定延时动作于信号，以使值班人员采取措施。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状电力系统市场发展中的自动控制技术趋向于控制策略的日益优化，呈现出适应性强、协调控制完善、智能优势明显、区域分布日益平衡的发展趋势。在设计层面电力自动化系统更注重对多机模型的问题处理，且广泛借助现代控制理论及工具实现综合高效的控制。在实践控制手段的运用中合理引入了大量的计算机、中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）2电子器件及远程通信应用技术。而在研究人员的组合构建中电力企业本着精益求精、综合适用的原则强调基于多功能人才的联合作战模式。在整体电力系统中，其工作方式由原有的开环监测合理向闭环控制不断发展，且实现了由高电压等级主体向低电压丰富扩展的安全、合理性过度，例如从能量管理系统向配电管理系统合理转变等。再者电力系统自动化实现了由单个元件到部分甚至全系统区域的广泛发展，例如实现了全过程的监测控制及综合数据采集发展、区域电力系统的稳定控制发展等。相应的其单一功能也实现了向多元化、一体化综合功能的发展，例如综合变电站实现了自动化发展与提升。经过了数十年的研究发展，国外先进的计算机管理技术、通信及控制技术实现了跨越式提升，而新时期电力系统则毋庸置疑的成为集计算机、通信、控制与电力设备、电力电子为一体的综合自动化控制系统，其应用内涵不断扩充、发展外延继续扩展，令电力系统自动化市场中包含的信息处理量越来越庞大、综合因素越来越复杂，可观、可测的在数据范围越来越广阔，能够合理实施闭环控制、实现良好效果的控制对象则越来越丰富。1.2.2国内电力系统研究现状我国电力发展的基本方针是：提高能源效率，保护生态环境，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，适度发展天然气发电，鼓励新能源和可再生能源发电，带动装备工业发展，深化体制改革。在此方针的指导下，结合近期电力工业建设重点及目标，我国电力发展将呈现以下四个鲜明特点：1.自动化水平逐步提高、安