1、 PAGE32 / NUMPAGES48 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于matlab的電力系統(tǒng)故障分析與仿真學(xué) 號(hào)：姓 名：專 業(yè)：電氣工程與其自動(dòng)化系 別：指導(dǎo)教師：交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)議題目：基于MATLAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真 系別： 專業(yè)： 電氣工程與其自動(dòng)化 ： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師建議成績：84評(píng)閱教師建議成績：86答辯小組建議成績：82總成績：84答辯委員會(huì)主席簽字：年 月 日交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化設(shè)計(jì)（論文）題目基于MATLAb的電力系統(tǒng)故障分析與仿真題目性質(zhì) 設(shè)計(jì)； 論文題目來源 教學(xué)； 科研； 生產(chǎn)； 其他指導(dǎo)教師職 稱工作單位備注教授交通大

2、學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的容和要求：容：本論文主要是對(duì)典型的電力系統(tǒng)故障進(jìn)行理論分析，分為三相短路，單相接地短路，兩相短路，兩相接地短路四種我們熟知的短路情況，并且對(duì)其模型進(jìn)行仿真分析，MATLAB的功能很強(qiáng)大，大大節(jié)省了建模的時(shí)間，因?yàn)樗浖旧硖峁┝艘粋€(gè)三相短路故障器，可以設(shè)置短路的所有情況。要求：1，能對(duì)四種短路情況進(jìn)行理論分析2，掌握MATLAB/Simulink中各個(gè)電力系統(tǒng)元件建模的參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要參考資料：1 夏道止，電力系統(tǒng)分析（第二版）M.：中國電力，2011.2 光琦，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）M.：中國電力，2007（1）. 3 于群，. MATLAB/

3、Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真 M. ：機(jī)械工業(yè) 2011畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的工作：1、熟悉短路計(jì)算的基本方程2、計(jì)算使用的數(shù)學(xué)模型與程序開發(fā)3、建立描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；4、確定解算數(shù)學(xué)模型的方法5、制定程序框圖與分析6、用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真進(jìn)度安排：第1，2周 論文前期調(diào)研，借閱或下載與論文相關(guān)的資料，復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)故障分析等專業(yè)知識(shí)。第3周 完成開題報(bào)告word文檔。第4周 通過前期調(diào)研，完成論文第一章，第二章。第5，6周 完成四種短路情況的理論分析，寫出論文第三章第7，8，9周 建立描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；寫出第四章部分初稿第10，11周 撰

4、寫畢業(yè)論文初稿。第12周 修改畢業(yè)論文。第13周 完善論文，準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日系意見：日期：簽字：系（蓋章）日期： 年 月 日交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化設(shè)計(jì)（論文）題目基于MATLAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目的與意義（含國外的研究現(xiàn)狀分析）：一目的：本設(shè)計(jì)目的是對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析，并對(duì)算例運(yùn)用Matlab軟件的Simulink工具搭建電力系統(tǒng)故障模型進(jìn)行電力系統(tǒng)故障仿真，得出仿真結(jié)果，并將電力系統(tǒng)故障的分析計(jì)算結(jié)果與Matlab仿真的分析結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出是否具有一致性的結(jié)論，同時(shí)也驗(yàn)證Matlab在電

5、力系統(tǒng)仿真中是否具有真正作用。二意義：電力系統(tǒng)故障分析是關(guān)系到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要問題，國外從20世紀(jì)80年代起已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，提出了多種故障分析技術(shù)和方法，但實(shí)際系統(tǒng)中該問題并未很好地解決。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模日趨龐大，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)故障診斷提出了更高的要求。目前，國外提出了許多電力系統(tǒng)故障診斷的技術(shù)和方法，主要有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化技術(shù)、Petri網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論、粗糙集理論、多代理技術(shù)。針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況，從技術(shù)和安全上考慮無法進(jìn)行實(shí)際故障實(shí)驗(yàn)，因此開展電力系統(tǒng)系統(tǒng)仿真與故障分析工作具有重要實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和控制的復(fù)

6、雜性亦日益增加，在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和研究中，仿真軟件的應(yīng)用也越來越廣泛?，F(xiàn)在，我們主要使用的電力系統(tǒng)仿真軟件有：EMTP仿真程序，用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算，電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓分析等。PSCAD/EMTDC程序，應(yīng)用是計(jì)算電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)和參數(shù)變化時(shí)，參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律。以與中國電科院開發(fā)的仿真軟件PSASP,其功能主要有穩(wěn)態(tài)分析、故障分析和機(jī)電暫態(tài)分析。還有Math works公司開發(fā)的MATlAB軟件。MATLAB自身的特點(diǎn)使它獲得了對(duì)應(yīng)的應(yīng)用學(xué)科，特別是對(duì)邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科的極強(qiáng)適應(yīng)能力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)、仿真已至教學(xué)等不可缺少的基礎(chǔ)軟件。在MATLAB中，電力系統(tǒng)模

7、型可以在Simulink環(huán)境下直接搭建，也可以進(jìn)行封裝和自定義模塊庫，充分顯現(xiàn)了其仿真平臺(tái)的優(yōu)越性。Simulink是 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10598.htm t _blank Matlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰與仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)

8、建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。2. 基本容和技術(shù)方案：一容：本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)典型的電力系統(tǒng)故障進(jìn)行理論分析，包括三相短路，單相接地短路，兩相短路以與兩相接地短路四種熟知的短路情況。并且在掌握MATLAB軟件的基礎(chǔ)上，對(duì)其相應(yīng)的電力系統(tǒng)故障進(jìn)行仿真分析,從而得出結(jié)論。二技術(shù)方案：本論文首先對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行研究，包括故障的分類，故障概率，故障后果，短路電流計(jì)算的規(guī)定，短路點(diǎn)選擇原則，短路電流計(jì)算的基本步驟以與電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算。然后根據(jù)算例，運(yùn)用Matlab/Sim

9、ulink搭建電力系統(tǒng)故障模型進(jìn)行電力系統(tǒng)故障仿真，得其出仿真的結(jié)果。最終將電力系統(tǒng)故障的分析計(jì)算結(jié)果與Matlab仿真的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而得出結(jié)論。3. 主要參考文獻(xiàn)：1 夏道止，電力系統(tǒng)分析（第二版）M.：中國電力，2011.2 光琦，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）M.：中國電力，2007（1）.3 王顯平，電力系統(tǒng)故障分析 M. ：中國電力，2008（5）4 于群，娜. MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真 M. ：機(jī)械工業(yè) 20115 珩，電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 M. ：中國電力，20076 鄧國揚(yáng)，盛義發(fā).基于Matlab/Simulink的電力電子系統(tǒng)的建模與仿真J.南華大學(xué)

10、學(xué)報(bào)，2003(1）：16.4. 進(jìn)度安排：第1，2周 論文前期調(diào)研，借閱或下載與論文相關(guān)的資料，復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)故障分析等專業(yè)知識(shí)。第3周 完成開題報(bào)告word文檔。第4周 通過前期調(diào)研，完成論文第一章，第二章。第5，6周 完成四種短路情況的理論分析，寫出論文第三章第7，8，9周 建立描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；寫出第四章部分初稿第10，11周 撰寫畢業(yè)論文初稿。第12周 修改畢業(yè)論文。第13周 完善論文，準(zhǔn)備答辯。5. 指導(dǎo)教師意見：同意開題。指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日6. 系意見： 簽字： 系(蓋章)： 日期： 年 月 日交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見學(xué)號(hào)

11、專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化指導(dǎo)教師職稱教授單位交通大學(xué)指導(dǎo)教師職稱單位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于MATLAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真指導(dǎo)教師評(píng)語：該同學(xué)對(duì)電力系統(tǒng)的短路故障進(jìn)行理論分析，并利用MATLAB/simulink進(jìn)行仿真，理論分析充分，仿真結(jié)果正確，論文撰寫符合規(guī)?？梢蕴峤淮疝q。 是否同意答辯：同意論文成績：84指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱意見學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化指導(dǎo)教師職稱教授單位交通大學(xué)指導(dǎo)教師職稱單位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于MATLAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真對(duì)論文的評(píng)語：ooo同學(xué)畢業(yè)論文的選題是基于MATlAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真，

12、論文探討了電力系統(tǒng)故障分析和設(shè)計(jì)方法，具有一定實(shí)用價(jià)值。該同學(xué)收集的數(shù)據(jù)資料較翔實(shí)，分析和論證有一定深度，結(jié)論正確合理。論文的寫作基本規(guī)。存在問題是對(duì)存在問題的探討還可進(jìn)一步深入，對(duì)存在問題原因的分析還可進(jìn)一步展開。 綜上所述，ooo同學(xué)已經(jīng)掌握了本專業(yè)的基礎(chǔ)理論和相關(guān)專業(yè)知識(shí)，該同學(xué)寫作的畢業(yè)論文已經(jīng)達(dá)到本科畢業(yè)論文水平，可以提交答辯。是否同意安排論文答辯：同意論文成績：84評(píng)閱教師（簽名）：年 月 日交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯小組評(píng)議意見學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于MATLAB的電力系統(tǒng)故障分析與仿真答 辯 小 組 成 員:姓 名職 稱工作單位備注組長答辯小組評(píng)語：

13、該同學(xué)能對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行仿真。在論文答辯過程中，敘述正確充分，仿真結(jié)果正確，對(duì)答辯小組提出的問題能夠正確回答，答辯情況良好。答辯組長（簽名）：年 月 日答辯成績84畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致中所羅列的容以外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)書本人完全了解交通大學(xué)有關(guān)保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：

14、學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存論文；學(xué)?？稍试S論文被查閱或借閱；學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分容。本人簽名： 日期：摘 要本設(shè)計(jì)分析了電力系統(tǒng)短路故障的電氣特征，并利用Matlab/Simulink軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，進(jìn)一步研究短路故障的特點(diǎn)。通過算例對(duì)電力系統(tǒng)短路故障進(jìn)行分析計(jì)算。然后運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)算例進(jìn)行電力系統(tǒng)短路故障仿真，得出仿真結(jié)果。并將電力系統(tǒng)短路故障的分析計(jì)算結(jié)果與Matlab仿真的分析結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出結(jié)論。結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果差

15、別不大，運(yùn)用Matlab對(duì)電力系統(tǒng)短路故障進(jìn)行分析與仿真，能夠準(zhǔn)確直觀地考察電力系統(tǒng)短路故障的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)證了Matlab在電力系統(tǒng)仿真中的強(qiáng)大功能。關(guān)鍵詞：短路故障；Simulink分析；短路電流計(jì)算AbstractThis introduction to the power syetem short-circuit fault analysis method and simulation of Matlab/simulink basic features.First analysis and calculation of power system short-circuit fault,a

16、nd then use Matlab/simulink to power system short-circuit fault simulation ,obtain simulation results pare power system short-circuit fault analysis and calculation of results with the results of Matlab simulation and analysis so as to arrive at conclusions.It shows that using Matlab power system sh

17、ort-circuit fault analysis and simulation can accurately and visually inspect the dynamic characteristics of power system short circuit fault analysis and visually inspect the dynamic characteristics of power system short circuit fault and verified in power system simulation of Matlab.Keywords: Faul

18、t analysis; Simulink simulation；Calculation of short-circuit current目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356239142摘 要 PAGEREF _Toc356239142 h IHYPERLINK l _Toc356239143Abstract PAGEREF _Toc356239143 h I PAGEREF _Toc356239142 h IHYPERLINK l _Toc3562391441 緒論 PAGEREF _Toc356239144 h 1HYPERLINK l _Toc35

19、62391451.1電力系統(tǒng)故障分析的意義 PAGEREF _Toc356239145 h 1HYPERLINK l _Toc3562391491.2本論文所做的工作1HYPERLINK l _Toc3562391502 仿真軟件2HYPERLINK l _Toc3562391512.1Matlab/simulink簡介2HYPERLINK l _Toc3562391533 電力系統(tǒng)故障分析73.1故障概述7HYPERLINK l _Toc3562391543.2故障類型7HYPERLINK l _Toc3562391553.3故障概率8HYPERLINK l _Toc3562391573.4

20、短路計(jì)算的基本原則和規(guī)定83.5短路點(diǎn)選擇原則103.6短路電流計(jì)算的基本步驟103.7電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算10HYPERLINK l _Toc3562391584 電力系統(tǒng)故障仿真13HYPERLINK l _Toc3562391594.1三相短路系統(tǒng)仿真模型與各模塊參數(shù)設(shè)置13HYPERLINK l _Toc3562391844.2仿真結(jié)果分析19HYPERLINK l _Toc3562391895 結(jié)論28HYPERLINK l _Toc356239190參考文獻(xiàn)29HYPERLINK l _Toc356239191致 311 緒論1.1電力系統(tǒng)故障分析的意義電力系統(tǒng)發(fā)生使對(duì)稱結(jié)構(gòu)遭受破

21、壞的短路故障，由于短路會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果，因而引起了高度重視。除盡量消除導(dǎo)致短路的原因外，還應(yīng)在短路故障發(fā)生后與時(shí)采取措施，盡量減少短路造成的損失，如采用繼電保護(hù)將故障隔離，在合適的地點(diǎn)裝設(shè)電抗器以限制短路電流，采用自動(dòng)重合閘消除瞬時(shí)故障使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常等。這些措施均須建立在故障計(jì)算的基礎(chǔ)上。在發(fā)電廠、變電所以與整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，都必須事先進(jìn)行短路計(jì)算，以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度的電氣設(shè)備與載流導(dǎo)體、確定限制短路電流的措施、合理配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)等的重要依據(jù)。因此故障計(jì)算對(duì)于電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行具有十分重要的意義。1.2本論文的主要工作本文

22、是典型的電力系統(tǒng)故障分析，根據(jù)需要，分為三相短路，單相接地短路，兩相短路，兩相短路接地模型進(jìn)行仿真分析，而這是我們熟知的四種短路情況，而MATLAB/SIMULINK功能的強(qiáng)大，大大節(jié)省了建模的時(shí)間，因?yàn)樗浖旧硖峁┝艘粋€(gè)三相短路故障器，可以設(shè)置短路的所有情況。2 仿真軟件2.1 Matlab的簡介Matlab和HYPERLINK :/baike.baidu /view/30608.htm t _blankMathematica、HYPERLINK :/baike.baidu /view/127864.htm t _blankMaple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在HYPER

23、LINK :/baike.baidu /view/920695.htm t _blank數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。Matlab可以進(jìn)行HYPERLINK :/baike.baidu /view/10337.htm t _blank矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、HYPERLINK :/baike.baidu /view/14662.htm t _blank圖像處理、HYPERLINK :/baike.baidu /view/1345304.htm t _blank信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。Matla

24、b的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用Matlab來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成一樣的事情簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使Matlab成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)HYPERLINK :/baike.baidu /view/10075.htm t _blankC，HYPERLINK :/baike.baidu /view/36402.htm t _blankFORTRAN，HYPERLINK :/baike.baidu /view/824.htm t _blankC+ ，HYPERLINK :

25、/baike.baidu /view/29.htm t _blankJava的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組atlab函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的Matlab愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。Matlab的特點(diǎn)：(1)、此高級(jí)語言可用于技術(shù)計(jì)算(2)、此開發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理(3)、交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)與求解問題(4)、數(shù)學(xué)函數(shù)可用于HYPERLINK :/baike.baidu /view/32243.htm t _blank線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以與數(shù)值積分等(5)、二維和三維圖形函

26、數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)(6)、各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面(7)、各種函數(shù)可將基于Matlab的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C+、Fortran、Java、COM 以與 Microsoft Excel）集成2(8)、不支持大寫輸入，核僅僅支持小寫Matlab的優(yōu)勢(shì)：（1）友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境Matlab由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用Matlab的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括Matlab桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著Matlab的商業(yè)化以與軟件本身的不斷升級(jí)，Matlab的用戶界

27、面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡單。而且新版本的Matlab提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠與時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤與進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。（2）簡單易用的程序語言Matlab一個(gè)高級(jí)的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運(yùn)行。新版本的Matlab語言是基于最為流行的C語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C語言極為相似，而且

28、更加簡單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是Matlab能夠深入到科學(xué)研究與工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。（3）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力Matlab是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C+ 。在計(jì)算要求一樣的情況下，使用Matlab的編程工作量會(huì)大大減少。Matlab的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函

29、數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程與偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、HYPERLINK :/baike.baidu /view/891721.htm t _blank稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以與建模動(dòng)態(tài)仿真等。（4）出色的圖形處理功能Matlab自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工

30、程繪圖。新版本的Matlab對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒有的功能（例如:圖形的光照處理、色度處理以與四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），Matlab同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等,Matlab也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的Matlab還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱Matlab對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。

31、一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，Matlab已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、HYPERLINK :/baike.baidu /view/5348.htm t _blank神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、HYPERLINK :/baike.baidu /view/83268.htm t _blank小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型與半

32、物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。（6）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)新版本的Matlab可以利用Matlab編譯器和C/C+數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的Matlab程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于Matlab運(yùn)行的C和C+代碼。允許用戶編寫可以和Matlab進(jìn)行交互的C或C+語言程序。另外，Matlab網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的Matlab數(shù)學(xué)和圖形程序。Matlab的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是Matlab函數(shù)的子程序庫，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用

33、而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。（7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向HYPERLINK :/baike.baidu /view/28127.htm t _blankExcel和HDF5進(jìn)行連接。Simulink是HYPERLINK :/baike.baidu /view/10598.htm t _blankMatlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

34、建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰與仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具， 是一種基于Matlab的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制與數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、

35、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink

36、多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與Matlab 緊密集成，可以直接訪問Matlab大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以與信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。Simulink的特點(diǎn)：（1）豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫 （2）交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖 （3）以設(shè)計(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理 （4）通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 （5）提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 （6）使用Embedded M

37、atlab 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用Matlab算法 （7）使用定步長或變步長運(yùn)行仿真，al,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來運(yùn)行模型 （8）圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為 （9）可訪問Matlab從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù) （10）模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。3 電力系統(tǒng)故障分析3.1故障概述短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生系統(tǒng)通路的情況

38、。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的1015倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。3.2故障類型三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有4種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。其中，除三相短路時(shí)，三相回路依舊對(duì)稱，因而又稱對(duì)稱短路外，其余三類均屬不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對(duì)地的短路故障最多，約占全部故障的90。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短

39、路故障主要是各種相間短路。表1.1給出這幾種短路的簡略記號(hào)。表1.1 短路的簡略記號(hào)短路類型示意圖代表符號(hào)三相短路二相短路單相短路二相短路接地3.3 故障概率運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)指出，架空輸電線是電力系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)，發(fā)生短路的幾率最高，我國某電力系統(tǒng)多年統(tǒng)計(jì)出在不同圍發(fā)生短路故障的相對(duì)次數(shù)列出如表1.2。表1.2 不同圍能發(fā)生短路故障幾率線路圍發(fā)生幾率在110kV線路上容量為6000kW以上的發(fā)電機(jī)110kV變壓器110kV母線78.0%7.5%6.5%8.0%表1.3 110kV線路上各種類型短路故障幾率短路類型發(fā)生幾率三相短路二相短路二相短路接地單相短路5%4%8%83% 從表1.3中的數(shù)字中可

40、以看出單相短路幾率占?jí)旱剐远鄶?shù)，國外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。三相短路的幾率是很小的，但這并不說明三相短路無關(guān)緊要，相反對(duì)三相短路應(yīng)該加以重視，因?yàn)槿喽搪返那闆r最嚴(yán)重，有時(shí)為了最后論斷電力系統(tǒng)在短路情況下工作的可能性，他起著決定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，還由于我們?cè)诜治鲇?jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，往往把不對(duì)稱短路看成某種假定的三相短路來處理。3.4 短路計(jì)算的基本原則和規(guī)定電力系統(tǒng)三相短路計(jì)算主要是短路電流周期分量的計(jì)算，在給定電源電勢(shì)時(shí)，實(shí)際就是穩(wěn)態(tài)交流電路的求解。在電力系統(tǒng)短路電流的工程計(jì)算中，許多實(shí)際問題的解決（如電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備選擇）并不需要十分精確的結(jié)果，于是產(chǎn)生了近似計(jì)算

41、的方法。在近似計(jì)算中主要是對(duì)系統(tǒng)元件模型和標(biāo)么值參數(shù)計(jì)算做了簡化處理。在元件模型方面，忽略發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的電阻，不計(jì)輸電線路的電容，略去變壓器的勵(lì)磁電流（三相三柱式變壓器的零序等值電路除外），負(fù)荷忽略不計(jì)或只做近似估計(jì)。在標(biāo)么值參數(shù)計(jì)算方面，在選取各級(jí)平均電壓做為基準(zhǔn)電壓時(shí)，忽略各元件(電抗器除外)的額定電壓之比，即所有變壓器的標(biāo)么變比都等于1。此外，有時(shí)還假定所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)具有一樣的相位，加上所有元件僅用電抗表示，這就避免了復(fù)數(shù)運(yùn)算，把短路電流的計(jì)算簡化為直流電路的求解。短路計(jì)算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)?；炯俣ǎ憾搪冯娏鲗?shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：

42、正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角一樣；系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)飽和、磁滯、渦流與導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子三相繞組空間相差120電氣角；電力系統(tǒng)中各原件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小變化；電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)；同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)；元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)

43、整圍；輸電線路的電容略去不計(jì)；用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線。一般規(guī)定：（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以與電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成的510年）。確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式；（2）在電氣網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響；（3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。對(duì)加裝電抗器的610KV出線與廠用分支線回路，除其母線和母線隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管，計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在

44、電抗器前，其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后；（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和電器的開斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)與自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。3.5短路點(diǎn)選擇原則短路計(jì)算點(diǎn)是指在正常接線方式時(shí)，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。所選的短路點(diǎn)一定要是各種短路類型是最嚴(yán)重的情況，因?yàn)橹灰@樣才能得出變壓器中性點(diǎn)的最大入地電流，算出后才能進(jìn)行接地電阻允許值的計(jì)算。而且一般不止選擇一個(gè)短路點(diǎn)，而是通常選擇23個(gè)分別進(jìn)行計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。3.6短路電流計(jì)算的基本步驟在進(jìn)行短路電流計(jì)算前，應(yīng)根

45、據(jù)計(jì)算的目的搜集有關(guān)資料，如電力系統(tǒng)接線圖、運(yùn)行方式、各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)等。進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先作出計(jì)算電路圖，再根據(jù)計(jì)算電路圖對(duì)各短路點(diǎn)作出等值電路圖；然后利用網(wǎng)絡(luò)簡化規(guī)則，將等值電路逐步簡化，求出短路回路總電抗；最后根據(jù)總電抗可求出短路電流值。3.7電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算算例：假設(shè)無窮大功率電源供電系統(tǒng)如圖3.1所示，0.02s時(shí)刻變壓器低壓分母線發(fā)生三相短路故障，仿真其短路電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。線路參數(shù)為，;變壓器的額定容量，短路電壓，短路損耗，空載損耗，空載電流，變比，負(fù)載，高低壓繞組均為Y形聯(lián)接；并設(shè)供電點(diǎn)電壓為110kV。其對(duì)應(yīng)的Simulink仿真模型如圖4.1所示。圖3.1

46、計(jì)算：變壓器T采用“Three-phrase-transformer（Two Windings）”模型。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)： 變壓器的電阻為：變壓器的電抗為:則變壓器的漏感：變壓器的勵(lì)磁電阻為：變壓器的勵(lì)磁電抗為：變壓器的勵(lì)磁電感為： 輸電線路L采用“Three-Phase series RLC Branch”模型。根據(jù)給定的參數(shù)計(jì)算可得，得到以上的電力系統(tǒng)參數(shù)后，可以首先計(jì)算出在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障時(shí)短電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。短路電流周期分量的幅值為： 時(shí)間常數(shù)為： 則短路沖擊電流為：4 電力系統(tǒng)故障仿真4.1三相短路系統(tǒng)仿真模型與各模塊參數(shù)設(shè)置圖4.1電力系統(tǒng)三相短路系統(tǒng)仿

47、真模型（一）三相電源模塊三相電源原件是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常見的電路原件，也是最重要的原件，其運(yùn)行特性對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)起到?jīng)Q定性的作用。三相電源原件提供了帶有串聯(lián)RL支路的三相電源。三相電源模塊參數(shù)設(shè)置包含7個(gè)選項(xiàng)，分別是相電壓（Phase-to-Phase rms voltage），表征的是三相電源A相、B相和C相的相電壓；A想相角（phase angle of phase A），單位是度（degrees）；頻率（Frequency）；部連接方式（Internal connection）；短路阻抗值（Specity impedance using short-circuit level），用

48、來設(shè)定在短路情況下的阻抗數(shù)值；三相電源電阻（Source resistance）；三相電源電感；其中，部方式有3種，分別是：Y型，表示中性點(diǎn)不接地；Yn型，表示中性點(diǎn)接地電阻或消弧線圈接地；Yg型，表示中性點(diǎn)直接接地。圖4.2三相電源模塊的參數(shù)（二）并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊（Parallel RLC Load）提供了一個(gè)由電阻、電感、電容并聯(lián)連接構(gòu)成的功能模塊，也可以通過設(shè)置它的電阻、電感和電容的具體值來改變?cè)撝返牡刃ё杩?。圖4.3負(fù)載模塊的參數(shù)（三）三相線路模塊圖4.4 三相線路模塊參數(shù)（四）三相變壓器模塊（1）變壓器模塊變壓器模塊是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)繞組有

49、交流電流時(shí)，鐵心（或磁心）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵心（或磁心）和繞組組成，繞組有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中介電源的繞組叫初級(jí)繞組，其余的繞組叫次級(jí)繞組。按電源相數(shù)來分，變壓器單相、三相和多相幾種形式。他的重要特性參數(shù)主要有： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 工作頻率：變壓器鐵心損耗與頻率有很大的關(guān)系，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計(jì)和使用，這個(gè)頻率稱工作頻率。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 額定頻率：在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 額定電壓：指在變

50、壓器的繞組上所允許施加的電壓，工作時(shí)不得大于該電壓。 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 電壓比：指變壓器初級(jí)電壓和次級(jí)電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。 = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 空載電流：變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。 = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 空載損耗：指變壓器次級(jí)開路時(shí)在初級(jí)測(cè)得的功率損耗。主要損耗是鐵心損耗，其次是空載電流在初級(jí)繞組銅祖上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分消耗很小。 = 7 * GB3 * MERGEFORMAT 效率：指次級(jí)功率與初級(jí)功率比值的百分比。通常變壓器的額定功率越大，

51、效率就越高。（2）標(biāo)么值參數(shù)系統(tǒng)介紹為了便于工業(yè)應(yīng)用，通常要將有名值轉(zhuǎn)換為標(biāo)么值，而這需要知道相應(yīng)繞組的額定功率（ P，單位VA）、額定電壓（V,單位V）以與額定頻率（f,單位Hz）。對(duì)每一個(gè)繞組，其電阻和電抗的標(biāo)么值定義如下： (4-1) (4-2) (4- 3) (4-4)式中：V、P和f分別為一次繞組的額定電壓，額定功率和額定頻率。（3）雙繞組三相變壓器雙繞組三相變壓器的兩個(gè)繞組可以接成多種形式，如星形Y、帶中性線的星形Yn、星形接地Yg、三角形（超前星形30）它們可以通過該功能模塊。圖4.5 變壓器模塊的參數(shù)（五）三相電壓電流測(cè)量模塊三相電壓電流測(cè)量模塊“Three-PhaseV-I

52、Measurement”將在變壓器低壓側(cè)測(cè)量到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成Simulink信號(hào)，相當(dāng)于電壓、電流互感器的作用。圖4.6三相電壓電流測(cè)量模塊的參數(shù)（六）三相故障模塊三相故障模塊提供了一種可編程的相間（phase-to-phase）和（phase-to-ground）故障斷路器中。三相故障模塊使用了三個(gè)獨(dú)立的斷路器，用來模擬各種對(duì)地或者相間故障模型。三相故障模塊中的斷路器的開通和關(guān)斷時(shí)間可以由一個(gè)Simulink 外部信號(hào)（外部控制模式）或者部控制定時(shí)器（部控制模式）來控制。如果不設(shè)計(jì)接地故障，接地電阻（Ground resistance）Rg自動(dòng)被設(shè)置為10。舉例說明如下：當(dāng)設(shè)置一個(gè)A

53、、B相間短路故障模型時(shí)，只需要設(shè)置A相故障和B相故障屬性參數(shù)；當(dāng)設(shè)置一個(gè)A相接地故障模型時(shí)，只需要同時(shí)設(shè)置A相故障和接地故障屬性參數(shù)，并且要指定一個(gè)小的接地電阻值。需要注意的是： 如果三相故障模塊被設(shè)置為外部控制（External control）模式時(shí)，在模塊的封裝圖表中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)控制輸入端。連接到這個(gè)輸入端的控制信號(hào)必須是0或者1之類的脈沖信號(hào)（其中0表示斷開斷路器，1表示閉合斷路器）。當(dāng)三相故障模塊被設(shè)置為部控制模式（internal control mode）時(shí)，其開關(guān)時(shí)間（switching times）和開關(guān)狀態(tài)，均在該模塊的屬性參數(shù)對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。4.2仿真結(jié)果分析對(duì)供電系統(tǒng)

54、變壓器低壓側(cè)電路的短路進(jìn)行分析， 主要分析單相接地短路、 兩相接地短路、兩相短路與三相短路的電壓和電流的變化。(一)三相短路分析將三相短路故障發(fā)生器元件 (Three-PhaseFault)中故障相選擇 的A、B、C三相故障全部選中，轉(zhuǎn)換時(shí)Transitiontimes(s) 設(shè)置為0.02 0.1 ，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換Transiti onst atus設(shè)置為1 0 ,其中 1 表示閉合，0 表示斷開；在三相電壓電流測(cè)量模塊(Three-PhaseV-IMeasure-ment)中選擇相電壓和電流作為測(cè)量電氣量。運(yùn)行仿真，雙擊 Scope 可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的三相短路故障電壓波

55、形如圖所示。從圖4.8中可以看出，在0.02時(shí)刻之前，0.1時(shí)刻之后系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)下，各相電壓都很大；在0.02 時(shí)刻發(fā)生短路故障后，各相電壓均快速降低。符合實(shí)際電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障電壓降低的特征。運(yùn)行仿真后，雙擊 Scope1可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的三相短路故障電流波形如4.9圖所示。由圖可以得到以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，供電系統(tǒng)各相電流由于三相短路故障未發(fā)生，因而三相電流都為 0A。在0.02時(shí)刻，高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)電路發(fā)生三相短路故障，A、B、C三相電流均發(fā)生劇烈變化，由于三相電路相電流之間存在相位差，因而故障點(diǎn)各相電流波形上升或者下降。在0.1時(shí)刻，切除三相短路故障，A、B

56、、C 三相電流迅速衰減為0A，最后處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了得到仿真圖中的準(zhǔn)確數(shù)值，以三相短路的 A 相為例，可以在MATLAB的主命令窗口中輸入下列命令來顯示故障相的電流數(shù)據(jù)。從得到的大量 A 相電流數(shù)據(jù)中，可以發(fā)現(xiàn)短路電流周期分量的幅值為10.64kA，短路沖擊電流為 17.39kA，同理可得B、C兩相故障的電流值。仿真波形的數(shù)值與理論計(jì)算值相比存在一定的誤差，這主要是由電源模塊的阻造成的，可以通過更改電源模塊的阻值來縮小仿真值與理論值的誤差。圖4.7 三相故障模塊參數(shù)（三相短路）圖4.8 ABC三相短路電壓圖4.9 ABC三相短路電流（二） 兩相接地短路分析將三相短路故障發(fā)生器元件 (Three

57、-PhaseFault)中故障相選擇 的 A、B、C三相故障選中 A、B兩相，轉(zhuǎn)換時(shí)間Transitiontimes(s)設(shè)置為0.02 0.1，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換Transitionstatus設(shè)置為1 0 ,其中1表示閉合，0表示斷開；在三相電壓電流測(cè)量模塊(Three-PhaseV-IMeasure-ment) 中選擇相電壓和電流作為測(cè)量電氣量。運(yùn)行仿真，雙擊 Scope可以得到供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的兩相接地短路故障電壓波形如圖4.11所示。從圖中可以看出，在 0.02時(shí)刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C三相電壓波形穩(wěn)定且均勻變化；在0.02時(shí)刻發(fā)生A、B兩相發(fā)生接地短路故障，A、B兩相電

58、壓快速降為 0，C相電壓發(fā)生抖動(dòng)，電壓值變大；在0.1時(shí)刻切除故障，A、B兩相電壓升高，C相電壓衰減，系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。運(yùn)行仿真，雙擊 Scope1 可以得到兩相接地短路故障電流波形如圖4.12所示。從圖4.12中可以發(fā)現(xiàn)，在 0.02時(shí)刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C 三相電壓波形穩(wěn)定且均勻變化；在0.02時(shí)刻發(fā)生兩相接地短路故障，A、B兩相電流都發(fā)生劇烈的變化，C 相電流基本保持不變；在0.01時(shí)刻切除故障，A、 B兩相電流快速衰減為0，系統(tǒng)又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。圖4.10三相故障模塊參數(shù)（兩相接地短路）圖4.11 AB兩相接地短路電壓圖4.12 AB兩相接地短路電流（三）兩相短路分析將三相短路故障

59、發(fā)生器元件 ( Three-PhaseFaul t ) 中故障相選擇 的 A、 B、 C 三相故障選中 A、B相，轉(zhuǎn)換時(shí)間Transitiontimes (s) 設(shè)置為 0.02 0.1 ，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換Transitionstatus設(shè)置為 1 0 , 其中 1 表示閉合，0 表示斷開；在三相電壓電流測(cè)量模塊(Three-PhaseV-IM easure-ment)中選擇相電壓和電流作為測(cè)量電氣量。運(yùn)行仿真，雙擊 Scope可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的單相接地故障電壓波形如圖4.14所示。從圖中可以看出，在0.02時(shí)刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C三相電壓波形穩(wěn)定且均勻變化；在0.

60、 02時(shí)刻發(fā)生 A 、B兩相短路故障， A 、B相電壓變?yōu)樵瓉淼亩种?，且電壓幅值反向；?0.1時(shí)刻切除接地短路故障，A、B、C三相電壓又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。運(yùn)行仿真，雙擊 Scope1 可以得到兩相接地短路故障電流波形如圖4.15所示。從圖中4.15可以發(fā)現(xiàn)，在 0.02時(shí)刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C三相電流波形穩(wěn)定且均勻變化；在0.02秒時(shí)刻發(fā)生兩相短路故障，A、B兩相電流發(fā)生激增，C相電流快速衰減為0, 在0.01時(shí)刻切除故障，系統(tǒng)又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。圖4.13 三相故障模塊（兩相短路）圖4.14 AB兩相短路電壓圖4.15 AB兩相短路電流（四）單相接地短路分析將三相短路故障發(fā)生器元件 (