電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計緒論引言電力系統(tǒng)綜合設(shè)計課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，，滿足學(xué)生專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用，使用現(xiàn)代工具分析、設(shè)計、預(yù)測、解決復(fù)雜的工程問題等培養(yǎng)目標的要求，培養(yǎng)學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)范、電力行業(yè)的法律法規(guī)以及團隊合作的精神。不對稱故障分析的意義電力系統(tǒng)所發(fā)生的各類故障中，以不對稱故障最為常見。電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障后有可能會使系統(tǒng)由于失去穩(wěn)定性而喪失對大量用戶的供電服務(wù)，而且由于現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活對電力的高度依賴，即使是局部地區(qū)的供電異?；蛘叻怯媱澲袛嘁矊υ摰貐^(qū)的社會生產(chǎn)和生活帶來不利影響，有時甚至?xí)a(chǎn)生嚴重的社會經(jīng)濟和政治損失，故分析理解不對稱故障對于整個電力系統(tǒng)安全運行有著極為重大的意義。不對稱故障分析的基本方法電力系統(tǒng)所發(fā)生的各類故障中，以不對稱故障最為常見，不對稱故障的分析主要采用對稱分量法。本文通過Matlab/Simulink中的電力系統(tǒng)元件庫SimPowerSystems構(gòu)建電力系統(tǒng)仿真模型,設(shè)置模型中各元件參數(shù)并對此系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路故障進行仿真分析。結(jié)果表明，仿真結(jié)果與實際理論相符。由此說明，應(yīng)用Matlab對電力系統(tǒng)故障仿真分析是切實可行的。同步電機三相短路分析的意義同步電機三相短路分析是電力系統(tǒng)中一項重要的任務(wù)，它對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。同步電機三相短路分析可以幫助確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行。它在故障診斷、設(shè)備保護、系統(tǒng)調(diào)度等方面具有重要作用，為電力系統(tǒng)運維和管理提供關(guān)鍵信息和決策依據(jù)。同步電機三相短路分析的基本方法1.5.1定子繞組電流：同步頻交流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Td"、Td′衰減至穩(wěn)態(tài)值；直流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Ta衰減至零；二倍頻交流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)

Ta

衰減至零；1.5.2轉(zhuǎn)子繞組電流：勵磁繞組：直流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Td′衰減至穩(wěn)態(tài)值；同步頻交流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Ta衰減至零；交直軸阻尼繞組：直流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Td"衰減至穩(wěn)態(tài)值；同步頻交流分量：按指數(shù)規(guī)律以時間常數(shù)Ta衰減至零；

基本方法2.1MATLAB/SIMULINK簡介Simulink是美國Mathworks公司推出的MATLAB中的一種可視化仿真工具。Simulink是一個模塊圖環(huán)境，用于多域仿真以及基于模型的設(shè)計。它支持系統(tǒng)設(shè)計、仿真、自動代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測試和驗證。Simulink提供圖形編輯器、可自定義的模塊庫以及求解器，能夠進行動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真。Simulink與MATLAB相集成，能夠在Simulink中將MATLAB算法融入模型，還能將仿真結(jié)果導(dǎo)出至MATLAB做進一步分析。Simulink應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、航空、工業(yè)自動化、大型建模、復(fù)雜邏輯、物理邏輯，信號處理等方面。2.2POWERGUI及其運用2.2.1認識它powergui其實是電力系統(tǒng)的圖形化用戶接口，simulink仿真所采用的是狀態(tài)空間方程，所以powergui的功能就是實現(xiàn)電路圖形和狀態(tài)空間方程的轉(zhuǎn)換。powergui可進行電網(wǎng)穩(wěn)定性分析、傅里葉分解、潮流計算、阻抗頻率響應(yīng)等計算，所以在電力相關(guān)的模型仿真搭建過程中就需要添加這個模塊。1）powergui有三個求解類型，分別是連續(xù)型，使用來自Simulink的可變步長求解器；離散型，在固定時間步長下對電氣系統(tǒng)進行離散化以求解；相量型，包括離散向量和連續(xù)向量。2.2.2找到它在simulink中添加powergui模塊有兩種方法，一種是通過模塊庫尋找，路徑為Simscape/Electrical/SpecializedPowerSystems/FundamentalBlocks。2.3不對稱故障短路模塊介紹在MATLAB中，不對稱故障短路模塊用于模擬電力系統(tǒng)中的不對稱故障情況，并計算故障后的電流和電壓。該模塊通常用于電力系統(tǒng)的短路分析和保護設(shè)備的測試與驗證。不對稱故障短路模塊提供了一系列功能和工具，用于定義系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置和模擬不對稱故障。模塊包含以下主要組成部分：系統(tǒng)模型：可以使用MATLAB語言或圖形用戶界面（GUI）構(gòu)建電力系統(tǒng)模型。模型包括發(fā)電機、輸電線路、變壓器、負荷等組件。參數(shù)設(shè)置：設(shè)置輸入的故障類型（如三相短路、單相接地故障等）、故障位置和故障電阻、故障時刻等參數(shù)。不對稱故障模擬：根據(jù)設(shè)置的參數(shù)進行不對稱故障模擬，并計算故障后的電流和電壓響應(yīng)。模塊考慮了電力系統(tǒng)中的不對稱影響，如相間故障、不對稱接地故障等。結(jié)果分析：提供了豐富的結(jié)果顯示和分析工具，例如故障電流和電壓的波形圖、不對稱因子計算等?？梢酝ㄟ^這些分析結(jié)果評估電力系統(tǒng)的短路能力和保護裝置的性能。MATLAB中的不對稱故障短路模塊為工程師和研究人員提供了一個方便的工具，用于研究和分析電力系統(tǒng)中的不對稱故障情況。它可以幫助用戶更好地理解電力系統(tǒng)的行為，并驗證保護設(shè)備的可靠性和準確性。2.3.1交流源模塊在MATLAB中，交流源模塊用于建立交流電源模型，模擬電力系統(tǒng)中的交流電源。該模塊通常用于電力系統(tǒng)的仿真分析、穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析、以及其他與電源相關(guān)的研究和應(yīng)用。交流源模塊提供了一系列功能和選項，用于定義和配置交流電源的特性。主要組成部分包括：電壓源或電流源：根據(jù)需求選擇交流電源類型，可以是單相電壓源或電流源，也可以是三相電壓源或電流源。波形選項：可以選擇不同的波形類型，例如正弦波、方波、鋸齒波等，并設(shè)置頻率、幅值和相位等參數(shù)。穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析：交流源模塊支持穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，可以進行穩(wěn)態(tài)的頻率響應(yīng)分析、相位響應(yīng)分析，以及暫態(tài)的時間域分析。同步機構(gòu)：該模塊還可以與其他電力系統(tǒng)元件（如發(fā)電機、負荷）進行連接，以模擬實際電力系統(tǒng)中的交流源與其他部分的相互作用。通過交流源模塊，用戶可以方便地創(chuàng)建交流電源模型，并與其他電力系統(tǒng)元件進行連接和交互。借助MATLAB提供的豐富工具和分析功能，可以進行各種電力系統(tǒng)的仿真和分析，例如計算功率、電流和電壓的波形、頻率響應(yīng)等?？傊涣髟茨K是MATLAB中用于建模和模擬交流電源的重要工具，可用于電力系統(tǒng)仿真、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)分析等應(yīng)用。2.4同步電機三相短路模塊介紹2.4.1三相同步電機模塊在Simulink中建立三相同步電機模型時，你可以使用SimscapeElectrical庫或PowerSystemToolbox庫提供的組件和模塊。另外，MATLAB還提供了豐富的工具箱和函數(shù)，用于分析和控制三相同步電機。例如，PowerSystemToolbox庫提供了用于計算同步電機參數(shù)、定子電流和轉(zhuǎn)子電壓、電機啟動和穩(wěn)態(tài)運行等的函數(shù)。需要注意的是，三相同步電機模型的詳細配置和參數(shù)設(shè)置可能會因具體應(yīng)用和需求而有所不同。因此，在建立三相同步電機模型之前，建議先仔細了解電機的特性和所需的仿真或分析目標，以選擇合適的工具和設(shè)置模型參數(shù)。第三章正序負序零序分析3.1問題分析案例一：下圖所示的簡單電路中，c相斷開，流過a、b兩相的電流均為10A。試以a相電流為參考向量，計算線電流對稱分量圖3-1案例1題目3.2仿真模型搭建及主要模塊參數(shù)圖3-2simulink仿真搭建圖3-3交流電流源設(shè)置3.3仿真設(shè)置Ic直接設(shè)置為0，回路中接入一個電阻構(gòu)成完整回路，阻值設(shè)置為1Ω即可。3.4仿真結(jié)果與結(jié)果分析圖3-4Ia,Ib,Ic電流圖3-5Ia的各序電流幅值與相位

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到主界面，并用plot命令畫出Ia,Ib,Ic。圖3-6plot命令畫出IaIbIc的電流圖3-73-8將原來的程序整理成矩陣形式

第四章同步電機三相短路分析4.1問題分析有一臺有阻尼繞組的同步發(fā)電機，其參數(shù)如下表所示。若發(fā)電機空載，端電壓為額定電壓，端子突然發(fā)生三相短路，且α0=0，試分析突然三相短路后的定子電流。圖4-1三相同步發(fā)電機參數(shù)4.2仿真模型搭建及主要模塊參數(shù)圖4-2搭建好的仿真4.2.1