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基于Matlab的电力系统故障分析与仿真

摘 要：本文介绍了MＡTLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Ｓiｍuliｎｋ和电力系统工具箱ＰSＤ进行仿真的基本方法。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。同时，设计一个GUI图形界面，将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。结果表明,仿真波形基本符合理论分析，说明了MATＬAB是电力系统仿真研究的有力工具。
关键词：电力系统；仿真；故障;ＭATLＡB;GUI
Aｂｓｔract：This pａpｅr iｎtroducｅs the　applｉcａtions ｏf MATLAB ｉｎ pｏｗer ｓystｅm　aｎａlysis,　ａnd　 the　ｂａsｉｃ siｍulatiｏn meｔhod　oｆ ｔaｋｉｎｇ ｕｓe of Simuliｎｋ anｄ PSD。 On MAＴLＡB simulation platfｏrｍ， ｔake a single machｉne-infiｎitｅ-bus systｅｍ as modeling ｏbjects， by selectiｎg tｈｅ ｍoduｌe, parameter　ｓｅttinｇｓ， and coｎnｅctinｇmoduｌes ｔo　simuｌａtｅ and anaｌysｅvarioｕsfault　oｆ poweｒ system。 At the　same ｔｉme, iｎ ｏrｄer to facｉlitate comparison aｎd　aｎalｙsis simｕlation waｖeｆorm， dｅsigｎ a GUＩ ｆor　showing wavｅfoｒｍ clearly.Ｔhe　resｕlts ｓhow　ｔhaｔ ｔhｅ　ｓiｍulaｔiｏｎ waveform in ｌｉne wiｔh　theorｅtical ａnalysis， indｉｃates ｔｈaｔ　MＡTLＡＢ is　a　ｐｏwerful toｏl for reseａrching simulａtioｎ oｆ power ｓysｔem。

Kｅyworｄｓ：PowerSystem； Siｍulatｉoｎ; Fault； Mａtｌａb; ＧUI

0 前言[1,2]
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.本篇论文将在熟练掌握MＡTLAB软件的基础上,对电力系统的故障进行建模、仿真、分析，并且设计一个GUI图形用户界面来反映故障波形。

1　MATLAB简介[3］
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。下面简单介绍一下本次仿真建模中需要用到的工具箱。
1）Simｕlink基本库，为用户提供了多种基本模块。它有两个显著功能,即仿真与连接，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。2）PSB（ＰoｗerＳyｓteｍBloｃk)电力系统模块库，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型,为电力研究者带来了更大的便利。它由以下8个子模块库组成：电源模块库（Eｌｅｃｔrｉcal Sources）；基本元件模块库（Eｌemｅnts)；电力电子模块库(Power Electronｉcs)；电机模块库（Maｃhｉnｅs)；连接模块库（Ｃoｎnectｏｒs)；测量模块库（Meａsuremｅnts)；附加模块（Exｔra Libｒａry)；电力图形用户接口（Powergui）.3）GUI（用户图形界面）是程序的图形化界面。组件、图象窗口以及回应是创建界面所必须的三个基本元素。它提供用户一个常见的界面，以及一些控件，例如,按钮,列表框,菜单等。通常,还可以通过编程来实现多种功能。

２　电力系统故障分析[４]
2.1　故障基础知识
电力系统的故障一般分为简单故障和各种复杂故障。简单故障是指电力系统正常运行时某一处发生短路或断线故障的情况,其又可分为短路故障（横向故障）和断线故障（纵向故障），而复杂故障则是指两个或两个以上简单故障的组合。短路故障有4种类型：三相短路（）、两相短路(）、单相接地短路（)和两相短路接地（）；断线故障分为一相断线和两相断线.其中发生单相接地短路故障的概率最高,占6５％。在本次设计中,对这六种故障都进行了建模仿真,由于单相接地短路故障发生的几率最高，因此本文将该故障作为典型例子来分析建模仿真过程。
２。2 单相短路接地故障分析
假设系统短路前空载，短路模拟图如图1所示.

图１　单相接地短路
(1)

当系统中的f点发生单相（A相）直接短路接地故障时，其短路点的边界条件为A相在短路点f的对地电压为零，B相和Ｃ相从短路点流出的电流为零，即：

将式子（１)转换成各个序分量之间的关系。对于，有如下关系：
(2)

根据可以得出:

于是,单相短路接地时，用序分量表示的边界条件为：
(3)

由边界条件组成复合序网（复合序网是指在短路端口按照用序分量表示的边界条件，将正序、负序和零序三个序网相互连接而成的等值网络）从A相短路接地的序分量边界条件式（3）可见，它相当于三序序网的端头进行串联，如图２所示

图2　单相接地短路复合序网
复合序网直观地表达了不对称短路故障的地点和类型，对复合序网进行分析计算,可以解出短路点处的各序电压，电流分量，如下：
(1）电流分量
序电流分量为 ：
(4)

三相电流为：
(5)

(2）电压分量
序电压分量为：
(6)

三相电压为：

(7)

3 系统总体设计
为了排除一些干扰，在仿真中得到理想的数据及波形，在本篇论文中，选择了最具有代表性的典型的电力系统——单机无穷大系统.该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定,即对现实进行近似处理，以简化模型,更有利于得出结论,简化计算过程。如图3所示。

图3 单机—无穷大系统
上图中，最左端是发电机组，是机端电压，是变压器的电抗，和是线路电抗，是无穷大电源电压.假设额定容量(VA）,额定电压(KV）， 额定频率Hｚ， 变压器的变比，无穷大电源电压（KＶ）。在接下来的系统仿真模型中,以上图为基础,用Simuliｎk以及SimＰｏｗerSystems中的模块来连接组成所需要的系统，再进行故障分析.
首先根据图3,分析知道需要组成系统的几个主要部分，分别是发电机组,三相变压器,输电线路，负载，故障元件，测量仪器以及标准电压源。在Simulink的扩展工具箱中找到SiｍPoweｒSyｓtems,或者直接在提示符下键入ｐowｅrｌib打开电力系统模块库,选择建模所需要的模块。使用同步发电机(Ｓｙnchｒonouｓ Macｈine ｐu Stａｎｄard），励磁系统（Ｅxciｔatｉon Ｓysｔem）和水轮机调速器（Hｙｄraulic Turｂiｎｅ aｎd Governor）来组成发电机组。在进行发电机组的参数设置时,，，按照上述的额定值进行设置，转子类型（Rotor tｙpe）：凸极（Sａliｅnt-Ｐｏlｅ)，其余相可用模块的默认值。三相变压器选择双绕组三相变压器(Threｅ—Ｐhase Tｒanｓformer)，将变比设置为13.８/230(高压侧额定电压为220KV),低压绕组三角形接法，高压绕组星型接地。采用分布参数输电线路模型(Disｔribｕted Parａmeter Ｌｉne)模拟２20（KM）的高压线。另外,将标准电压源的容量设置成10E１0来模拟无穷大系统。首先用模块建立一个正常运行的电力系统,仿真后观察电压电流波形,待稳定后，再将故障元件加入其中，这样才能保证故障切除后系统最终能恢复到稳定状态。本文以单相接地短路故障为例，仿真模型如图4。

图4 单相接地短路
图中，短路故障是用三相故障元件来模拟的，在该模块的参数设置中选择A项以及接地故障（Ｇroｕnd　Faulｔ），并将故障电阻和接地电阻都设为0。001(很小，但不能为零）.故障时间段可通过Tranｓitiｏn tｉmes来安排故障起始时间和切除时间分别为０。1３和０.2５。其余模块的参数设置都要根据系统要求进行适当修改,在此不再作过多叙述.对上述模型进行仿真前,需要选择仿真步长的算法,由于电力系统是带发电机的刚性系统，因此算法ode15s，ode23tｂ适合采用，仿真停止时间设定为0.4秒。经过一系列选择，设置后，就可以对系统开始仿真了.
其余三种短路故障的模型与图４相同，唯一需要修改的地方则是三相故障元件的设置.当要对两相（假设B、C两相）短路故障进行仿真时，只需选择Ｂ相和Ｃ相，此时接地电阻默认值为1０Ｅ6欧姆；两相短路接地故障需在两相短路故障设置的基础上多加一个接地选项,并将接地电阻设置为0．0０1；三相短路故障的设置就是将A、B、Ｃ三相全部选中。断线故障是用三相断路器来模拟的，断路器的初始状态设为闭合，某相发生断线故障时就选择改变与该相相连的断路器状态，使之打开.

4 GUI图形界面设计［5]
前面部分简单说明了仿真建模的过程为了能把最后的仿真波形同时显示在一个界面中以便比较和分析，设计一个图形界面，不仅能随意地选择故障类型进行仿真，让波形全部显示出来,而且还能单独查看各相的电压电流波形图。要实现这样的功能需要在界面对应M文件中编辑相应的函数,使界面和仿真模型联系起来。下面简单介绍GUI图形界面的设计过程。
在MATLＡB提供的ＧUIDＥ环境下,将所需的组件拖入到空白界面，有坐标轴，按钮,静态文本框，列表框以及单选按钮,然后排列整齐。选中任意一个组件,双击，便可以在弹出的属性查看器窗口查看或者修改组件的属性,如,颜色，字体,名称等等。接下来打开系统自动生成的与当前界面相对应的M文件，开始在相应的组件回调函数名下编写程序，使组件在界面运行时通过程序响应一定得功能。程序的编写是一个大工程，在这就不多说,介绍一些简单的绘图指令，如下:
axes(handles.axes１）； 　　 　%指定要画图的坐标轴
sim（'ag’)； 　　 　 ％实现与模型ａg相连的功能，并使模型开始仿真
plot（toｕt，Ua）； 　 　　 %实现画图功能，tｏut是横轴的数据,Ｕａ是纵轴的数据
xlabeｌ（'时间/ s'） ;　 　 　　 %给横轴加标签
ｙlabel（＇电流/ A＇）；　 　 %给纵轴加标签
tiｔle(’故障点A相电压’）; 　 %给坐标轴加上标题
griｄ on；　 　　 　 　％添加网格
完成组件回调函数的编写就可以运行Ｍ文件了，若出现问题，回到MATＬAＢ主窗口查看报错信息，进行修改。下图５显示的是在GUI界面上的单相接地短路故障的仿真波形图。

图5 单相接地短路波形
同样,其余故障的波形图都可以通过选择listbox1里的故障类型，点击开始仿真后与MATLAＢ里相应的的故障模型相连。仿真结束,波形显示在GUI界面上。需要单独查看波形时,选择listｂox2中的查看选项，就会弹出一个大的Fｉgure图表框显示波形，如图6。

图6 单独查看故障点A相电压波形
５ 结果分析
分析图5所示的波形,仿真开始时，系统处于正常运行状态,电压电流波形都按正弦波变化,当A相0。1３s接地短路时,可以观察到A相对地电压剧降为零，B、C两非故障相电压没有发生变化.再观察电流,在故障发生前，A、Ｂ、C三相的对地电流都为0, Ａ相接地短路以后,电流迅速增大，Ib和Ic保持原样。再往后看,电压序分量和电流序分量都是输出的峰值，在系统正常运行时，电压只有正序分量，电流为零。当出现故障时，也就是在0．１3到0.25秒,电压和电流出现现了负序和零序分量。经过第二章的理论分析,故障时正序、负序和零序电流是相等的,因此三条线在坐标轴上被覆盖了，只有最后一条零序分量的图线。理论上A相的电流值是等于３倍的序分量,由图可见,故障电流Ｉa峰值大约为45０0安培,零序电流分量大约为1５00安培，是Iａ的三分之一，说明仿真波形图是正确的。故障切除后,系统中仍然只有正序分量,从电压序分量可以看出。因此图5的波形是符合理论分析的。
两相短路，两相短路接地,三相短路,一相断线和相断线的波形图经理论分析也均符合实际。

６ 结束语
在本篇论文当中,以一个简单的单机—无穷大系统为建模对象，在MAＴLAB中建立了电力系统的基本模型.整个建模的过程中，介绍了MATLAB在电力系统中的应用。在建模初期,会遇到一些参数设置上的困难，通过不断地调整初始参数最终完成仿真.为了能更好的显示系统波形,方便分析，设置了一个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。在对故障模型进行仿真的时候，可以体会到MＡＴLAB强大的仿真能力,为电气工作者提供了简便、直观、有效地仿真仿真研究方法。

参 考 文　献

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［５］施晓红等． 精通ＧUI图形界面编程[Ｍ]。 北京:北京大学出版社，2０03. 1６4-178。
[6]樊艳芳,蔺红。 MATLAB_SIＭUＬＩNＫ在电力系统仿真中的应用[J］。 新疆大学学报,2004(5):２0５—2０7.
基于Maｔｌａb的电力系统暂态稳定分析

P R Ｓhａｒma＊1， Nａrender Ｈooda2
法里达巴德ＹＭCA科技大学，印度DCＲ科技大学,Mｕrthal

摘要:本文介绍了多机系统与基于Sｉmｕlｉnk模型的帮助下暂态稳定评估。电力系统暂态稳定是基于从时域仿真输出得到的发电机转子的相对角度。IEEE9条公交系统的自给自足的模式已经给出充分的细节，通过在不同的故障清除时间(ＦCT）的暂态稳定性分析，结果相对于模型在PＳpｉce等电磁暂态仿真程序更准确和令人满意。

关键词:MAＴLAＢ；Simuｌink;FCT；暂态稳定

1。简介
现代电力系统由于安装大型发电机组、特高压联络线是一个复杂的系统.由于增加了操作可能导致电力系统高度危险的状态,所以对对电力系统动态稳定的需要是在不断增加的。暂态稳定评估（ＴSA）是电力系统的发展对电力系统保持平衡的能力的进化时受到扰动的动态安全评估的一部分。系统反应这类大的变化对转子角、功率流母线电压和其他系统变量对系统的干扰.暂态稳定性是表征经受故障电力系统的动态特性的情况下，初始状态下继续进行故障是平衡的。如果一个系统故障后能保持同步运行并返回到初始状态或接近它可认为该系统具有暂态稳定性。暂态稳定性是两个操作条件和干扰的功能。这使得暂态稳定分析的复杂系统的非线性关系不可忽视。
在稳定评估临界清除时间(ＣCＴ）是为了维护电力系统的稳定性非常重要的参数.CCT是最大持续时间发生在电力系统的失稳可能故障。故障清除时间是随机设置的.如果故障清除时间(ＦCT）比CCT更那么相对转子角度会失去稳定和系统将失去稳定.通常用来查明了ＴＳA的方法是通过使用时域仿真,直接和人工智能的方法.时域仿真方法实现了状态空间微分的求解方法.Simulｉｎk是一个互动的环境建模和模拟各种各样的动态系统。一个系统是容易模块构建和迅速显示出结果来。Sｉmｕlink中用于研究系统的非线性的影响，并因此是一种理想的研究工具.Siｍｕlink中的用途是在电力系统的领域，并且也是在其他领域迅速发展的研究工作.在本文中的多机9台总线系统在Matlab／ Simulｉnk和暂态稳定分析与位于总线故障进行建模。
2。系统建模
该系统使用ＩEEE 9总线系统有三台发电机，六传行,三负荷和三的变压器,如图1所示.该基地是１0０ MＶA,系统频率为60 Hz。系统数据显示在附录１，故障发生在节点7而且故障时间是在节点5到节点7之间清除的。故障清除时间是随机设置的.整个系统用数学方程在Simulｉｎk中建模。所有节点除了电机节点外都被消除故障而且多端口表示的发电机内部没有得到。利用自动和传输导纳参数，可以得到发电机的电气网络的电力输出的自导纳参数。在附录中给出了减少导纳矩阵的程序。导纳矩阵是增加了包括发电机的暂态电抗.让后的负载阻抗包含被划分为
（1）
其中子矩阵 M阶×Ｍ和对应的节点，发电机节点和、、是其他子矩阵。然后增广节点导纳矩阵,把地面作为参考将表示为：
(2）
矩阵采用克朗减少公式消除所有巴士降低期望母线。为对称的三阶段，在总线上的总线,对应于总线的行和列设置为零,在应用网络减少。在稳定性分析中，需要计算出三个减少矩阵的故障，故障和故障后的电力系统。

Figure　1　ＷSＣC　3机９节点系统
每个机器的发电机的电力输出是由以下公式计算：（3)
这里：

（4）
下面给出了运动方程：
(5)
和：
（6)
值得注意的是，在故障前(t ＝ 0）下标0是用来表示预条件的。由于网络的变化，由于故障,相应的值将改变上述方程。
3． Simｕlｉｎk模型
完整的三个发电系统示于fｉg１已作为模拟仿真单积分模型。图2为暂态稳定研究的系统框图。子系统1是用来计算每个发电机的电力输出。该模型也有利于模拟参数的选择，如启动时间，停止时间,求解器等。

Figuｒe Error! Bookmark not defined.暂态稳定分析的完整系统模型

Fｉｇuｒe 1 Sｉｍｕｌｉnk模型计算的电力发电机1的输出
4。仿真结果
系统反应了ＦＣＴ值不同。故障发生在节点7而且故障时间是在节点5到节点７之间清除的。图4（a）和（b）显示发电机的相对角位置，以发电机为基准，每个发电机的角度。图（c)和(d）显示加速的力量和各发电机的角速度为FCT等于０.1图表明,转子角彼此同步地使系统稳定时，故障清除时间是０。1ｓeｃ.aｓ FＣＴ增加系统将朝着不稳定的FCT越大,CCT。当FCT在0.3秒.系统不稳定。图５(a）－d）显示的加速能力,相对角位置和角速度的发电机和图５（ｂ)显示的故障清除时间增加发电机的转子角度去同步和系统失稳。

Fｉｇurｅ Error! Bookmark not defined.ａ角相对角位置（故障清除在0．1s)

Fｉgure 4b单个发电机的角位置(故障清除在0。1s)

Ｆiguｒe 4ｃ发电机加速能力（故障清除在0.1s）

Ｆｉｇurｅ ４ｄ发电机角速度（故障清除在０。1s)

Ｆiｇurｅ Error! Bookmark not defined.a加快电力发电机(故障清除在０.３s)

Figuｒe 5ｂ发电机相对角位置(故障清除在０.3s

Figuｒe 5ｃ单个发电机的角速度（故障清除在０。３s）
图6（a）—(b）示出了相对转子角度和发电机的加速功率。图6（a)显示转子角同步使系统不稳定。

Figure Error! Bookmark not defined.a相对角（故障清除在0.5s）

Fiｇure 6ｂ加速功率的发电机（故障清除在0．5s）
5。结论
一个完整的模型来研究多机系统的暂态性能的开发利用Sｉmulink。它基本上是一个传递函数和块图表示的系统方程.模拟不同的FCT系统和结果是非常令人满意的。仿真模型是非常用户友好和暂态稳定分析模型为非线性微分方程的快速和精确解。
Aｐpendix
ｎ=9；
Y=zerｏs（n）； ｎ=ｎ-1;
i＝1；
k＝1；
foｒ ｉｉ=１：locs； ａdｄ=ｌoc（ii+1）-loｃ（iｉ）；　fｏr　kk=１:add;
Ｊ＝c(ｋ）;
Y（i,i）=Y(ｉ，i）+1/e（k）; if J==0；
dｉsｐ（'branch’) k=k+1;
elｓe
Y（J，Ｊ）＝Ｙ(Ｊ，J)　+1/e（k); Ｙ（i,Ｊ）=Ｙ（i，Ｊ）　—1/e(k）; Y(J,i）=Y（i，Ｊ）;
k=k＋1; ｅnd
enｄ ｉ=i+1；
ｅnd
Y
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《电力系统设计》报告

题目： 基于MATLAB的电力系统仿
学 院： 电子信息与电气工程学院
班 级: 13级电气 1 班
姓 名: 田震
学号： 20131090124
日 期：2015年12月6日

基于MATLAB的电力系统仿真
摘要：目前,随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大,超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快,大电网负荷中心的用电容量越来越大,长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色,电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题.

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路;故障分析；MATLAB仿真

目录
一．前言 2
二． 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 3
1.总电路图的设计 3
2.各个元件的参数设定 4
2。1供电模块的参数设定 4
2。2变压器模块的参数设置 4
2.3输电线路模块的参数设置 5
2.4三相电压电流测量模块 6
2.5三相线路故障模块参数设置 6
2。6三相并联RLC负荷模块参数设置 7
3。仿真结果 7

一．前言：电力系统故障分析主要是研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为防止电力系统故障、减小故障损失提供必要的理论知识.

电力系统可能发生的故障类别比较多，一般可分为简单故障和复合故障。简单故障指的是电力系统正常运行时某一处发生短路或断相故障，而复合故障则是指两个或两个以上简单故障组合。

在这些故障中,三相短路故障是电力系统中危害最严重的故障.本次通过对无穷大功率电源供电系统三相短路仿真,来简要的介绍下MATLAB在电力系统故障分析中的应用。

短路问题是电力技术方面的基本问题之一.在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中,都必须事先进行短路计算和仿真,以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理地配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。为此，掌握短路发生以后的物理过程以及对短路过程的仿真计算方法是非常必要的。

二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建
1.总电路图的设计
设线路参数为L=50Km，,；变压器的额定容量，短路电压，短路损耗,空载损耗，空载电流,变比,高低压绕组均为Y形联接；并设供电点电压为110kV。其对应的Simulink仿真模型如下:
图1 无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图
表1 仿真电路中各模块名称及提取路径

模块名
提取路径
无穷大功率电源10000MV/A，110kV Source
SimPowerSystems/Eletrical Sources
三相并联RLC负荷模块5MW
SimPowerSystems/Elements
串联RLC支路Three-PhaseSeries RLC Branch
SimPowerSystems/Elements
双绕组变压器模块Three-PhaseTransformer
SimPowerSystems/Elements
三相故障模块 Three-Phase Fault
SimPowerSystems/Elements
三相电压电流测量模块 Three—Phase Fault
SimPowerSystems/Measurements
示波器模块 Scope
Simulink/Sinks
电力系统图形用户截面 Powergui
SimPowerSystems

2。各个元件的参数设定
2。1供电模块的参数设定

图
2
供 图2 供电模块的参数设置
2。2变压器模块的参数设置

变压器T采用标幺值，则在Simulink的三相变压器模型中，一次、二次绕组漏感和电阻的标幺值以额定功率和一次、二次侧各自的额定线电压为基准值,励磁电阻和励磁电感以额定功率和一次侧额定线电压为基准值。
则一次侧的基准值为

二次侧的基准值为

因此,一次绕组漏感和电阻的标幺值为

同理，，，，，则变压器模块的参数设置如下图3所示：

图3 采用标幺值时变压器模块的参数设置
2.3输电线路模块的参数设置

输电线路L采用“Three—Phase Series RLC Branch"模型。根据给定的参数计算可得:， 输电线路模块的参数设置如下图4所示:

图4 输电线路模块的参数设置
2。4三相电压电流测量模块
三相电压电流测量模块“Three-PhaseV-1 Measurement将在变压器低压侧测量到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，其参数设置如下图5所示。

图5 三相电压电流测量模块
2。5三相线路故障模块参数设置
仿真时,故障点的故障类型等参数采用三相线路故障模块“Three—Phase Fault”来设置，如图6所示.该模块参数区域中的主要选项说明如下：
1）Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用来选择短路故障相。
2)Fault resistaances用来设置短路点的电阻,此值不能为零。
3）Ground Fault 选项用来选择短路故障是否为短路接地故障。
4）Ground resistances 当故障类型是短路接地故障时显示该项，用来设置接地故障时的大地电阻。
5）External control of fault timing可以添加控制信号来控制该模块故障的启动和停止.
6）Transition status和Transition times用来设置转换状态和转换时间；其中，Transition status表示故障开关的状态,通常用“1"表示闭合，“0”表示断开;Transition times表示故障开关的动作时间；并且每个选项都有两个数值，而且它们是一一对应的.
7)Snubbers resistance和snubbers Capacitance用来设置并联缓冲电路中的过渡电阻和过渡电容.
8)Measurements 用来选择测量量。

6 图6 三相线路故障模块参数设置
2。6三相并联RLC负荷模块参数设置

图7 三相并联RLC负荷模块参数设置

3.仿真结果

图中，黄色线电流数据，代表了“A"相闭合，“B、C”相断开；
蓝色线电流数据，代表了“B"相闭合，“A、C”相断开；
紫丝线电流数据,代表了“C”相闭合，“A、B”相断开。

《电力系统设计》报告

题目: 　基于MＡＴLAＢ的电力系统仿
学 院： 电子信息与电气工程学院
班 级: 　　 １3级电气　1　班　
姓 名: 　田震　 　
学号:　 201３１０90124　 　 　 　 　
日 期：201５年１2月6日

基于MＡTLＡＢ的电力系统仿真
摘要:目前,随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长,电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义.另一方面，随着国民经济的高速发展,以城市为中心的区域性用电增长越来越快,大电网负荷中心的用电容量越来越大,长距离重负荷输电的情况日益普遍,电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色,电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

　　 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点,利用ＭATＬAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路;故障分析；MＡTＬＡB仿真

目录
一。前言 2
二．　无穷大功率电源供电系统仿真模型构建ﻩ3
1.总电路图的设计ﻩ3
2.各个元件的参数设定 4
2.1供电模块的参数设定ﻩ4
2。2变压器模块的参数设置 ４
2。3输电线路模块的参数设置ﻩ5
２．4三相电压电流测量模块 6
2.5三相线路故障模块参数设置ﻩ6
2。6三相并联ＲLC负荷模块参数设置ﻩ7
３．仿真结果ﻩ7

一．前言：电力系统故障分析主要是研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为防止电力系统故障、减小故障损失提供必要的理论知识。

电力系统可能发生的故障类别比较多,一般可分为简单故障和复合故障。简单故障指的是电力系统正常运行时某一处发生短路或断相故障，而复合故障则是指两个或两个以上简单故障组合。

在这些故障中，三相短路故障是电力系统中危害最严重的故障。本次通过对无穷大功率电源供电系统三相短路仿真，来简要的介绍下MAＴＬAB在电力系统故障分析中的应用.

短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算和仿真,以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理地配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。为此，掌握短路发生以后的物理过程以及对短路过程的仿真计算方法是非常必要的.

二.无穷大功率电源供电