同步发电机三相短路的仿真研究
摘要：同步发电机的突然三相短路，是电力系统非常严重的故障，对电机本身和相关的电气设备都有可能产生严重地影响，研究它有着非常重要的意义。在d-q 坐标轴系下，构建了同步发电机的数学方程，通过Matlab/Simulink 仿真软件建立了相应仿真模型，同时对同步发电机三相短路故障进行了仿真，并取得了预期的仿真结果。
关键词：同步发电机；三相短路；数学模型；仿真模型
在船舶、自供电工矿企业等小型独立系统中，同步发电机作为系统电能的来源，其动态运行特性是整个系统分析的基础和核心。因此，在对小型独立系统进行仿真分析时，建立合适的同步发电机数学模型，对系统的仿真精度和动态性能分析有着重要影响。
由于同步发电机自身的特点，用于仿真的同步发电机数学模型一般由建立在dq 坐标系下的方程组进行描述，dq 坐标系与转子保持同步，这样可以消除方程组中的变系数，大大减少仿真模型分析和计算的难度。常见的同步发电机仿真模型是一个七阶模型，又称为基本
模型，模型由五阶的电路方程和两阶的转子运动方程所组成【1-2】
。基本模型是同步发电机仿
真中应用非常多的一种模型［3-4］
，这是因为其他仿真模型都是在基本模型的基础上，根据不同的假设条件推导而来的。因此基本模型在所有仿真模型中具有最高的仿真精度，理论上最接近同步发电机动态运行特性，但是同时模型的阶数也最高。对于一个含有上百台发电机的多机电力系统，若再加上其励磁系统、调速机和原动机的动态方程，将会出现“维数灾”，
给分析计算带来极大的困难［5］
。因此，在实际工程问题中，常会采用不同程度简化的导出模型，在满足不同场合仿真需要的同时，减少仿真所需的计算量和时间。导出模型又称为实用模型，按照阶数的不同，可分为六阶至三阶等不同形式，阶数越低，仿真精度相对也越差。文献［5，6］详细介绍了各阶导出模型的推导过程，文献［7］则对不同阶次的导出模型进行了分析和比选，并对六阶和两阶模型进行了三相短路故障的暂态稳定性仿真。
1 同步发电机的数学模型
为了方便计算，做如下假定[8]
：（1）只考虑电机气隙基波磁场的作用；（2）忽略齿谐波的作用；（3）不计磁路饱和、磁滋和涡流；（4）就纵轴或横轴而言，转子在结构上是对称的。在这样的假设下，建立起来的方程是线性的。在d-q 坐标轴系下，可得出以x ad 基值系统表示的三相同步发电机（有阻尼绕组）的状态方程（用标幺值表示）。 1.1 磁链方程
000000000000000100000000
d d aF aD d q q aQ q F aF F FD F D aD FD D D Q aQ
Q Q x x x i x x i x i x x x i x x x i x x i ψψψψωψψ-??????
??????-????????????
-=??????-????????????-??????-??????
???
???（1-1） 1.2 电压方程
000000001000000000
000000
0d aF aD q aQ d d d q aQ d
aF aD q q q aF F FD F F F F aD FD D D D D aQ
Q Q Q Q x x x r x x i i
u x x x r x x i i u x x x r i i
u x x x r i i x x r i i ω---??-??????
??
??????????--??????????????????=+???
???????????????
????????????
?????
?? ?
???
?（1-2） 00000x u i r i ω
=-
-
（1-3）
1.3 运动方程
J
m e d T T T dt
ω
=-（1-4）
2 同步发电机三相短路的物理过程分析
为了方便分析，做如下基本假设：1）突然短路前，发电机空载运行；2）短路发生在机端，且为三相同时短路；3）短路后转子仍为同步速度；4）突然短路前后励磁电流相同；5）磁路不饱和，可用叠加原理。
忽略定子电阻，根据超导磁链守恒，我们做如下分析：
短路前，同步发电机空载运行，定子绕组开路，定子电流为0；励磁电流为定值，励磁绕组的合成磁链也为定值，且励磁绕组的合成磁链通过主磁路与定子三相绕组交链。
短路瞬间，由励磁电流产生的与定子三相绕组交链的磁链应保持守恒，定子三相绕组交链的合成磁链构成与励磁电流在该瞬间产生的磁场强度大小相等、方向相同，但在空间静止不动的磁场。为维持这一空间不动的磁场，定子绕组中应有直流电流通过。
当转子磁路不对称时，随着转子继续旋转，定子直流电流对应的恒定磁势所经过的磁路的磁阻变化，产生的磁链在恒定磁链的基础上叠加了2倍频周期变化的磁链。为满足磁链守恒，即为抵消上述2倍频周期变化的磁链，定子电流应含有2倍频的周期性电流分量，产生的合成磁场以2倍同步速度与转子同向旋转。
随着转子继续旋转，励磁电流产生的磁场通过主磁路与定子三相绕组交链，其合成磁链以同步频率按正弦规律变化。为满足磁链守恒，即为抵消上述按同步频率周期变化的磁链，定子电流应含有同步频率的周期性电流分量，产生的合成磁场以同步速度与转子同向旋转，与励磁磁场方向相反。
定子绕组中的直流分量和2倍频电流，产生一个恒定磁场，随着转子旋转，该磁场通过主磁路与励磁绕组交链同步频率变化的磁链，励磁绕组为满足磁链守恒，励磁电流中应含有同步频率的周期性电流分量。
单相励磁电流通过同步频率的交流电流，产生脉振磁势，可分解为两个旋转方向相反的旋转磁势，其中反向旋转的磁势所产生的磁场与定子恒定磁场相对静止，方向相反；正向旋转的磁势所产生的磁场以2倍同步频率与定子绕组交链，定子绕组为保持磁链守恒，又产生另一2倍频周期变化的电流分量，即由转子电路的不对称而产生。
定子电流中同步频率的周期性电流分量，产生的合成磁场以同步速与转子同向旋转，通过主磁路与励磁绕组交链一恒定磁链，励磁绕组为满足磁链守恒，励磁电流中除原有直流分量外应含有附加直流电流分量。
综上可知，定子绕组和励磁绕组中电流关系如下表所示：
（1）励磁绕组直流分量与定子绕组同步频率的周期性电流分量对应；
（2）励磁绕组同步频率周期分量与定子绕组直流和由转子磁路不对称引起的2倍频分量对应；
表1：短路时，定子绕组与励磁绕组中电流关系
3同步发电机三相短路的仿真分析
3.1 同步发电机仿真模型的建立
根据磁链方程（1-1）及电压方程（1-2），可以达到：u Ri Lpi G i ω=++，并由此整理出一个关于电流i 的状态方程：1
11
()pi G R i u L
L L ω---=--+（1-5）
其中，
0d q F D Q u u u u u u u ??????????=??????????；0d q F D Q i i i i i i i ??
??
??
??
??=????
??
????；0-x 0 0 x x 0 0 -x 0 0 0 x 0 0 -x 0 0 0 -x 0 0 x x 0-x 0 0 x x 0 0 -x 0 0 0 x d aF aD q aQ aF F FD
aD FD D aQ Q L ?????????
?=??????????； 0 x 0 0 0 -x -x 0 0 x x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 q aQ d aF aD G ??
??
??
??=????
??
??
????；-r 0 0 0 0 00 -r 0 0 0 00 0 -r 0 0 00 0 0 r 0 00 0 0 0 r 00 0 0 0 0 r F D Q R ????????=?
???????????
下表为本次仿真所选的电机技术参数[9]。
表1：同步发电机参数
建立同步发电机的Simulink 仿真模型如下图：
图1：同步发电机仿真模型
关于simulink 模型的一些说明：
（1）该模型完成的功能是，可以对“电机空载同步运行达到稳定并运行给定时间后，机端发生突然三相对称短路”这个过程进行仿真。
（2）电机空载同步稳定运行的给定条件是：励磁电流达到稳态值、转速w=314，更重要的一点是，电机空载运行可以视为电网给电机的定子机端提供一个电压，在这个电压的作用，使得电机定子的电流为零，也就是说，电网此时要加的电压也就是由转子励磁磁场感生的空载电势。稳态时该空载电势的求取，可以从上述状态方程中求出：u Ri Lpi G i ω=++，其中应该计及，D u =0，Q u =0，电流向量i =常值，F u 为给定值，d u q u 0u 为待求值。
从而可得，00=0
d q aF F u u x i u ????
????????????????（1-6）
此时的电网电压应为：1100=0a d b q aF F c u u u u x i u u P P --??????
??????=??????
????????????
。
（3）电机机端突然三相对称短路时，仍然保持励磁不变、转速不变，电网电压应该为零，
即：
a b c u u u ??????????=000??????????，此时，0d a q b c u u u P u u u ????????=????????????
=000??????????（1-7） （4）上述这两种的状态，对于状态方程（1-5）而言，只需分别计入（1-6）、（1-7），而这两个式子的差别主要就是在于q u 是否等于0，因此，在simulink 模型中可以采用一个Switch1开关进行两种状态的切换，同时采用阶跃信号源step 来确定在什么时候切换。
（5）电流初值的设定：为了让励磁一开始就达到稳态值，应该将励磁电流的初值设为
F
F
u r ，而电流向量的其他分量也应该设置为0（这相当于从一开始这些设定量就满足了稳态时的解），在些初值的设定是在积分器Integrator 中设置的。
（6）角位移θ的初值设定：0t θωθ=+，初始角的设定，即是确定转子的初始位置。当设定0θ=0时，说明电机转子d 轴起始位置和定子a 相绕组轴线重合。 （7）仿真结果如下：
图2：空载时定子电压波形
图3：空载时定子电流波形
图4：空载时转子电流波形
（8）为了与参考文献10P267的仿真结果吻合，现在假设当转子的主极d轴转到与定子A 相绕组轴线垂直时（此时A相的磁链为0），发电机机端发生三相突然短路。由于此时，A 相定子电压应该为最大值，故而设定step模块的
step time=18*pi/100。此时的定子电压仿真波形如下：
图5：短路时定子电压波形
图6：短路时定子电流波形
图7：短路时转子电流波形
从上述波形可以看出，a相电流没有非周期分量，而只有周期分量，是因为短路瞬间的该相磁链为零，它就不会产生直流分量，相反，另外两相既存在周期分量，又存在非周期分量；励磁电流中出现了非周期分量以及周期分量。该仿真结果和参考文献10基本一致。
4 结论
通过同步发电机的数学方程，利用Matlab数学软件建立仿真模型，可以准确地仿真出同步发电机三相短路故障，仿真结果与实际情况相吻合，并且仿真结果能够清晰地展示出故障暂态过程中电流波形的变化波动情况，这对于工程技术人员了解故障细节、分析故障参数极值有重要的指导意义，能有力的支持电力系统短路保护设计和同步发电机的工程设计。
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6.3-同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析资料
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析 6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程 上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。 同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。 图6-6 凸极式同步发电机示意图 图6-6为凸极同步发电机的示意图。定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。励磁绕组的轴线与轴重合。阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。 定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。下面分析发电机空载突然短路的暂态过程。 1.定子回路短路电流 设短路前发电机处于空载状态，气隙中只有励磁电流产生的磁链，忽略漏磁链后，穿过主磁路为主磁链匝链定子三相绕组，又设为转子轴与A相绕组轴线的初始夹角。由于转子以同步转速旋转，主磁链匝链定子三相绕组的磁链随着的变化而变化，因此 （6-17）
第1章绪论 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，由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大。在这种情况下，许多大型的电力科研试验很难进行，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不可少。而在众多的仿真工具中，MATLAB 以其优越的运算能力、方便和完善的绘图功能脱颖而出。 1.1设计目的 让学生综合运用Matlab/Simulink仿真工具箱，建立电力系统仿真模型，对系统三相短路和单相短路等故障形式进行设计、仿真、分析，加深对供电和电力系统知识的了解，并进一步熟悉MATLAB电力系统这一仿真工具。 1.2设计任务 1.运用Simulink建立简单的单机-无穷大系统进行仿真，对系统运行出现短路情况时的仿真结果进行详细的分析。 2.建立带励磁系统的发电机系统，通过仿真结果分析带上励磁系统时电压和电流的变化情况。 1.3设计要求 1.要求每个学生独立完成设计任务。 2.针对每个仿真要给出详细的结果分析。 3.完成实训任务书。 4.要求提交成果：报告书一份。
第2章MATLAB语言的概述 2.1 MATLAB简介 MATLAB是将计算、可视化、程序设计融合在一起的功能强大的平台，所具有的程序设计灵活，直观，图形功能强大的优点使其已经发展成为多学科，多平台的强大的大型软件。MATLAB提供的Simulink工具箱是一个在MATLAB环境下用于对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它提供了用方框图进行建模的接口，与传统的仿真建模相比，更加直观、灵活。Simulink的作用是在程序块间的互联基础上建立起一个系统。每个程序块由输入向量，输出向量以及表示状态变量的向量等3个要素组成。在计算前，需要初始化并赋初值，程序块按照需要更新的次序分类。然后用 ODE计算程序通过数值积分来模拟系统。MATLAN含有大量的 ODE计算程序，有固定步长的，有可变步长的为求解复杂的系统提供了方便。MATLAB在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块SimPowerSystem 来完成的。 由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。MATLAB 的出现给电力系统仿真带来了新的方法和手段。通过MATLAB 的 SimPowerSystem的模块对电力系统中的应用进行仿真，从而说明其在电力系统仿真中的运用电力系统的仿真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，通过故障仿真得出了相关的电压稳定性方面的结论，从而证明了这种仿真的正确性和在分析应用中的可行性。 2.2 Simulink简介 Simulink是Matlab软件下的一个附加组件，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包。支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的仿真系统。 由于 Simulink可以很方便地创建和维护一个完整的模型，评估不同算法和结构并验证系统性能，另外Simulink还可以与MATLAB中的DSP工具箱、信号处理工具箱以及通讯工具箱等联合使用，进而实现软硬件的接口，从而成为实用的
同步发电机突然短路的分析 一、实验目的 1.学会使用MATLAB软件对电力系统进行时域仿真分析，加深对电力系统短路时暂态过程的理解。 2.通过实验，进一步理解有限容量系统和无穷大系统短路时暂态过程的不同 二、实验原理 同步电机是电力系统中的重要元件，由多个有磁耦合关系的绕组构成，同步电机突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍，对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。 同步电机短路时，由于定子绕组中周期分量电流突变将对转子产生电枢反应，该反应产生交链励磁绕组的磁链。为了维持励磁绕组在短路瞬间总磁链不变，励磁绕组内将产生直流电流分量，其方向与原有的励磁电流方向相同，它产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组，从而使定子绕组的周期分量电流增大。因此在有限容量系统突然发生三相短路时，短路电流的初值将大大超过稳态短路电流，最终衰减为稳态短路电流。 三、实验内容 电力系统时域分析实例（仿真） 范例：同步电机突然短路模型如图所示—使用简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)，使用三相并联RLC负载并通过三相电路短路故障发生器元件实现同步电机的三相短路。 图1 同步电机突然短路电路模型
1、从电机元件库选择简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)元件，设置参数如下 2、从测量元件库中选择三相电压—电流测量元件，进行参数设置。电压测 量选项中选择测量相电压（phase-to-ground）用来测量同步发电机突然短路后三相电压的变化。 3.从线路元件库中选择三相短路故障发生器（3-phase-Fault）,双击将三 相故障同时选中并设置转换时间。 4.从线路元件库中选择三相并联RLC负载元件，参数设置如下：
发电机静态实验方案 目录 1实验目 2实验根据 3人员职责分工 4发电机名牌参数 5发电机静态实验前应具备条件和关于安全注意事项6发电机静态实验环节和办法 6.1 发电机定子绝缘电阻、吸取比 6.2 发电机定、转子绕组直流电阻 6.3发电机转子绕组绝缘电阻 6.4测量发电机轴承绝缘电阻 6.5发电机定子绕组直流耐压实验和泄漏电流测量6.6发电机定子绕组交流耐压实验 6.7发电机转子交流阻抗和功率损耗
1.实验目 通过实验可以检查发电机安装后绝缘状况等，数据分析发电机与否可以满足启动条件和稳定运营。 2.实验根据 2.1GB50150--《电气装置安装工程电气设备交接实验原则》； 2.2设备《出厂阐明书》 2.3设备《出厂实验报告》 2.4《电业安全工作规程》 3.人员职责分工 3.1实验方案需报请监理审核、现场指挥机构批准,重要实验项目需业主、监理旁站。 3.2施工及建设等单位应为实验实行提供必要实验条件。 3.3实验项目负责人负责组织实验工作实行，检查实验安全工作。3.4参加实验工作人员应熟悉工作内容、仪器设备使用及实验数据记录整顿。 4.发电机名牌参数 额定功率：12MW 额定电压：10.5 kV 额定电流：825A 功率因数：0.8 滞后 频率：50Hz 冷却方式：空冷
励磁方式：机端变压器自并励励磁系统 励磁电压：188.9V 励磁电流：220.3A 5.发电机静态实验前应具备条件和关于安全注意事项 5.1所有工作人员应严格遵守《电业安全工作规程》。 5.2实验时实验人员应精力集中,分工明确,密切配合。实验地点至少有两人工作,重要部位要有专人监视，并有必要通讯设施,发现问题及时报告。 5.3实验用仪器、仪表需通过检查，保证完好工况，保证明验顺利进行。 5.4发电机实验线固定良好，保持安全距离。一次连线断口（与非试侧）保证安全距离。 5.5发电机小间关门上锁，必要时派专人把守（实验地点在发动机空冷器室内）。 6发电机静态实验环节和办法 6.1发电机定子绝缘电阻、吸取比 6.1.1采用手摇式2500V兆欧表进行测试 6.1.2。测量某相时，非测量相必要短路接地（每项绕组必要头尾相短接）。 6.1.3在120转/分钟下分别读取15、60秒绝缘电阻值。 6.1.4每测量一相绕组后，对其被测相充分放电。 6.2 发电机定、转子绕组直流电阻
发电机电气设备大修后调试方案与措施 一、试验项目 1、不同转速下的发电机转子的绝缘电阻,交流阻抗测试. 2、励磁机空载特性试验. 3、发电机短路特性试验,励磁机负载特性试验. 4、发电机电流保护定值校对. 5、发电机电压回路检查. 6、发电机空载特性试验. 7、发电机及PT、引出线核相检查. 8、发电机差动相量检查. 9、发电机轴电压测量. 二、组织措施 1、试验总指挥: 2、试验负责人: 3、试验人员: 三、试验时间安排 1、试验前由值长下达电气准备启动调试命令. 2、试验时间计划从汽轮机转速稳定在3000r/min移交电气共4小时. 四、安全措施(负责人:运行班长) 1、试验前应收回1#发电机系统的全部工作票,并有发电机本体、小间及发电机引出线母线、电缆、开关、CT、PT的有关报告及保护传动报告. 2、发电机系统核相前,应由操作班运行人员再次检查回路清洁,无关人员撤离现场. 3、设备带电后,检查本体,主控及相关回路的设备有无异常,所有人员禁止接触带电设备的绝缘部分,已防漏电伤人. 4、做短路特性的短路排应能承受800A 、10分钟无异常. 五、试验前的准备工作 1、准备好在1#发电机出口断路器021、开关下接线座装设短路排,备做短路特性试验用. 2、准备好各项试验用的表格记录;负责人根据试验内容进行人员分工. 3、仪器、仪表接线 ①、准备一块双钳相位表,一块相序表,一块数字万用表和试验用的引线及一次定相杆. ②、在发电机本体处接好做交流阻抗、功率损耗试验用的电压、电流和瓦特表. ③、在励磁机励磁电流RC回路613中串接一块0.5级0-5A的直流电流表,在发电机小间400A/75mV的分流器606和608线引到主控处接入0.5级0-75mV的直流电压表,并把表盘电流表拆掉. ④、在发电机控制屏转子电压表601、602并接一块0.5级的0-300V的直流电压表 ⑤、在发电机控制屏端子排A451、C451串接两块0.5级0-5A电流表,在A613、B600,C613、B600并接两块0.5级0-150V电压表及N461串接一块电流表. 六、试验的检查工作 1、发电机、励磁机碳刷齐全,接触良好. (检查人: ) 2、测量发电机定子、转子及回路绝缘合格. (检查人: ) 3、021开关油位正常,一次系统接头良好,清洁无杂物.(检查人: ) 4、检查CT测量、保护、计量回路不开路. (检查人: ) 5、检查PT二次回路不应有短路现象. (检查人: ) 6、检查PT一、二次保险齐全,无熔断现象. (检查人: )
第26卷第1期 湖北民族学院学报(自然科学版) V o.l26 N o.1 2008年3月 J ourna l o fHubei Institute for N ati ona liti es(N at ural Science Editi on) M a r.2008同步发电机突然三相短路的仿真研究 高仕红 (湖北民族学院电气工程系,湖北恩施445000) 摘要:同步发电机的突然三相短路,是电力系统最严重的故障,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,研究它有着非常重要的意义.在d-p坐标系统下,构建了同步发电机的数学模型以及动态等效电路.利用M a tlab7.1/Si m uli nk6.3的强大功能,构建了同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对同步发电机的各物理量在短路期间进行了仿真研究.通过理论和仿真对比分析,同步发电机的各物理量在突然短路的暂态过程中产生很大的冲击和振荡,最后稳定在短路前的状态,仿真结果与理论分析相吻合.此方法还可用来研究同步发电机某些动态过程,从而为电机的优化设计提供必要的理论依据. 关键词:同步发电机;突然三相短路;数学模型;动态等效电路;仿真模型 中图分类号:TM301文献标识码:A文章编号:1008-8423(2008)01-0036-05 Si m ul ati on Study of Synchronous G enerator on Sudden Three-phase Short C ircuit GAO Sh i-hong (Depart m ent o f E l ec trical Eng i neeri ng,H ube i Institute f o r N a ti ona li ties,Enshi445000,Chi na) Abst ract:Three-phase short circuit of synchr onous generator is a seri o us fau lt i n t h e electric po w er sys-te m,wh ich is like l y to i n fl u ence bad l y on the nou m enon of electr icm ach i n e and correlati v e electric equ i p-m en,t so it is i m portant to study i.t In the reference fra m e,m athe m atic m ode l and dyna m ic equivalent c ir-cu itw as bu il.t By m aking use of po w erful f u ncti o n ofM atlab7.1/S i m uli n k6.3,si m ulati o n mode l of syn-chronous generator on sudden three-phase short circu it w as buil,t vari o us physica l quantities were stud-ied by si m u lation duri n g t h e short c ircu i.t By co mpari n g theoretics w ith si m ulati o n,various physica l quan-tities o f synchronous generator produced tre m endous i m pact and surge duri n g the sudden circu it and they stabilized in the pr oceedi n g state of short c ircu i.t The e m u lational resu lts are consi s tent w ith theore tic a-nalysis.Th ism ethod is a lso for the use o f researching certa i n dyna m ic course of synchronous generator, w hich provided necessary theoreti c basis for opti m u m desi g n of e lectric m ach i n e. K ey w ords:synchronous generator;sudden three-phase short c ircu i;t m athe m atic m ode;l dyna m ic equ i v-alent circu i;t si m ulati o n m odel 同步发电机是电力系统中最重要和最复杂的元件,由多个具有电磁耦合关系的绕组构成.同步发电机突然短路的暂态过程所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响,因此对同步发电机动态特性的研究历来是电力系统中的重要课题之一[1~3].而同步电机的突然三相短路,是电力系统的最严重的故障,它是人们最为关心、研究最多的过渡过程.虽然短路过程所经历的时间是极短的(通常约为0.1~0.3s),但对电枢短路电流和转子电流的分析计算,却有着非常重要的意 收稿日期:2007-12-12. 基金项目:湖北省教育厅科学研究计划项目(B20082908). 作者简介:高仕红(1971-),男,硕士,讲师,主要从事电机控制和同步电机励磁控制.
目录 1 引言 (1) 1.1 研究目的与意义 (1) 1.2 发电机故障诊断技术的发展状况 (1) 1.3 发电机转子绕组匝间短路故障检测的研究现状 (2) 1.4 本文的内容和主要工作 (4) 2 汽轮发电机转子绕组匝间短路的理论分析 (6) 2.1 汽轮发电机的转子结构 (6) 2.2 转子绕组发生匝间短路的原因 (6) 2.3 匝间短路的磁场分析 (7) 2.3.1 发电机发生匝间短路的磁场分析 (9) 3 发电机转子绕组匝间短路故障的探测线圈法 (12) 3.1 探测线圈法的测试原理 (12) 3.2 探测线圈的结构及置放 (14) 3.2.1 诊断系统及其功能组成 (15) 3.2.2 基本参数 (16) 3.2.3 传感器安装和定位 (16) 3.3.3 故障判断 (16) 3.3 大亚湾核电站发电机组的探测线圈法实例分析 (17) 参考文献 (20)
1引言 1.1研究目的与意义 随着我国国民经济的快速发展，电力工业正处于大电机和大电网的发展阶段。人们的生活和生产水平迅速提高，使得电能需求量日益增长，进而对电力系统的供电质量、可靠性及经济性等指标的要求也不断提高。发电机是电能生产的重要设备，它为整个电力系统提供电能，是整个电网的心脏，因此如果发电机发生故障，可能会导致局部停电甚至整个系统崩溃。 发电机转子作为发电机的重要组成部分，主要由励磁绕组线圈、线圈引线以及阻尼绕组等部分组成。发电机运行时，由于转子处于高速旋转状态，这些部件将承受很大的机械应力和热负荷，若超过其极限值时将导致部件的损坏。转子绕组是发电机经常出现故障的部位，除本体故障外，主要是转子绕组的短路故障，如匝间短路、一点接地短路、两点接地短路等。发电机正常运行时，转子绕组对地之间会有一定的分布电容和绝缘电阻，绝缘甩阻的阻值通大于1兆欧。但是因某种原因导致对地绝缘损坏或绝缘电阻严重下降时，就会发生转子绕组接地事故。当发电机转子发生一点接地故障时，因为励磁电源的泄漏电阻很大，一般不会造成多大的伤害，限制了接地泄露电流的数值。但是，发电机转子两点接地故障将会产生很大的电流，经故障点处流过的故障电流会烧坏转子本体。而部分转子绕组的短接，励磁绕组中增加的电流可能会导致转子因过热而烧坏，气隙磁通也会失去平衡，从而引起发电机的振动，还可能使转子大轴磁化，甚至会导致灾难性的后果，因此两点接地故障的后果是很严重的。 目前，在国内运行的大型发电机组中，发电机匝间短路故障占故障总数的比重较大，大多数发电机都发生过或已经存在转子绕组匝间短路的故障。由于转子绕组绝缘的损坏，转子绕组匝间短路后会形成短路电流，从而导致局部过热。发电机长期在这种环境下运行，会进一步引起绝缘的损坏，导致更为严重的匝间短路，最终形成恶性循环。据统计资料表明，发电机转子匝间短路故障并不会影响机组的正常运行，所以常常被忽略，但是如果任其发展，转子电流将会显著增加，绕组温升过高，无功输出降低，电压波形畸变，机组振动加剧，并且还会引起其它的机械故障，严重时还会影响发电机的无功出力。如果发生的是不对称的匝间短路故障，发电机组的振动将会加剧，转子绕组的绝缘也有可能进一步的损坏，进而发展成为接地故障，对发电机组的安全稳定运行构成了严重的威胁。因此，对发电机绕组匝间短路故障的诊断与识别是十分必要的。 1.2 发电机故障诊断技术的发展状况 早期的故障诊断主要依靠人工经验，如：看、听、触、摸等方法进行诊断，
第2章作业参考答案 2-1 为何要对同步发电机的基本电压方程组及磁链方程组进行派克变换答：由于同步发电机的定子、转子之间存在相对运动，定转子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数（θ本身是时间的三角周期函数），故磁链电压方程是一组变系数的微分方程，求解非常困难。因此，通过对同步发电机基本的电压及磁链方程组进行派克变换，可把变系数微分方程变换为常系数微分方程。 2-2 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减试用磁链守恒原理说明它们是如何产生的 答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含：a）基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数’。 为T d 。 b）直流分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。 c）倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为T a 转子电流中出现的分量包含： ’。 a）直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为T d b）基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T 。 a 产生原因简要说明： 1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应 使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自 由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子 直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）. 2)同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d、 q不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感 应出基频交流分量。这些量均为自由分量，最后衰减为0。 2-3 有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减
抚顺望花电厂发电机空载和短路试验方案 1 发电机空载试验 1.1试验目的及依据 测量发电机空载曲线； 试验依据DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 1.2试验接线 试验接线图如图1. 图1 发电机空载接线图 注：本次试验需引入以下参量：发电机定子三相电压、发电机定子三相电流、转子电压、转子电流（转子电压和电流应采取不经过变送器的量）试验仪器由东北电力科学研究提供，电厂负责接线，另外为了试验过程的安全，建议采用故障录波器的端子屏。 1.3试验步骤 1）发电机出口封闭母线断开，检查断开距离，确保有足够的击穿距离（以发电机额定电压2.0倍以上为准）；
2）试验接线准备，将发电机定子三相电压、定子三相电流、转子电压和转子电流接入试验仪器中，检查试验接线； 3）试验接线一切无误后，打开自动试验记录，开始提高励磁电压，要求励磁电压缓慢上升至1.3Un（不带变压器，如带变压器进行空载试验电压上限为1.1Un），（注：如果当励磁电流达到额定值而励磁电压还没有到1.3Un，则试验以励磁电流额定值为上限），然后励磁电压从1.3Un缓慢下降到零，此时查看空载曲线，如无异常，则关闭自动记录，试验结束。 2 发电机短路试验 2.1 试验目的及依据 测量发电机短路曲线； 试验依据DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 2.2试验接线 试验接线图如图2. 图2 发电机短路接线图 注：本次试验需引入以下参量：发电机定子三相电压、发电机定子三相电流、转子电压、转子电流（转子电压和电流应采取不经过变送器的量）
试验仪器由东北电力科学研究提供，电厂负责接线，另外为了试验过程的安全，建议采用故障录波器的端子屏。 2.3 试验步骤 1）发电机出口封闭母线断开，检查断开距离，确保有足够的击穿距离（以发电机额定电压2.0倍以上为准）； 2）用短路板将发电机出口进行短路，确保短路板与发电机三相接触良好。 3）试验接线准备，将发电机定子三相电压、定子三相电流、转子电压和转子电流接入试验仪器中，检查试验接线； 4）试验接线一切无误后，打开自动试验记录，开始提高励磁电流，当励磁电流到15%-20%额定值时，观察发电机定子电流，确保三相平衡，如不平衡则应查找原因前禁止继续增加励磁电流； 5）缓慢增加励磁电流直到定子电流到达额定值，然后减少励磁电流直到为零，观察短路曲线，如无异常则试验结束。
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析 6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程 上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。 同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。 图6-6 凸极式同步发电机示意图 图6-6为凸极同步发电机的示意图。定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。励磁绕组的轴线与轴重合。阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。 定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。下面分析发电机空载突然短路的暂态过程。 1.定子回路短路电流 设短路前发电机处于空载状态，气隙中只有励磁电流产生的磁链，忽略漏磁链后，穿过主磁路为主磁链匝链定子三相绕组，又设为转子轴与A相绕组轴线的初始夹角。由于转子以同步转速旋转，主磁链匝链定子三相绕组的磁链随着的变化而变化，因此
宁夏天元锰业余 热发电项目 西北电力建设一公司调试所 调试措施 NXTY 共 9页 发行时间 二〇一四年十月 宁夏天元锰业余热1#发电机组 准同期并网试验方案及措施
宁夏天元锰业余热1#发电机组 电气调试方案 名称单位签名日期批准建设单位 审核施工单位监理单位调试单位 编写调试单位 措施名称：宁夏天元锰业余热1#发电机准同期并网试验方案及措施 措施编号：NXTYMY201410措施日期：2014年10月 保管年限：长期密级：一般 试验负责人：刘迎锋 试验地点：宁夏天元锰业余热发电车间 参加试验人员：刘迎锋、曾志文 参加试验单位：陕西电建一公司调试所（以下简称调试单位）、山东恒信建设监理公司（以下简称监理单位）、山东兴润建设有限公司（以下简称安装单位）；宁夏天元锰业余热发电电气车间（以下简称生产单位）、设备厂家等
试验日期：2014年10月 目录 1.系统概述 (4) 2.主要设备参数 (5) 3.编制依据与执行的标准 (6) 4.试验仪器 (6) 5. 试验应具备的条件 (6) 6. 发电机短路特性试验 (7) 组织机构及人员分工 (8) 8.安全技术措施 (9)
1、系统概述 1.1系统概述： 1.1.1宁夏天元锰业余热发电工程，设计规模山东济南锅炉厂生产75 T/h循环流化床锅炉，配青岛汽轮机厂抽汽式12MW汽轮机和东方电气集团东风电机有限公司15MW发电机组。锅炉以煤/煤矸石燃烧，由山东省环能设计院有限公司设计。由山东兴润建设有限公司负责安装，西北电力有限公司调试所负责调试。 1.1.2宁夏天元锰业3×15MW发电工程，其发电机出口电压为10.5KV，发电机出口经1#主变高压侧送至110KVⅠ段/110KVⅡ段母线；与枣锰Ⅰ回联络线并入系统； 1.1.3 110KV系统设计为双母分段，Ⅰ母与Ⅱ母互为备用，Ⅰ母与Ⅱ母之间装设有母
发电机电气试验方法及标准 一．高压发电机 第一部分：定子部件 1．直流电阻 2．目的：检查绕组的焊头是否出问题等原因 测试环境：冷状态下进行 测试工具：直流电阻电桥 数据处理：各项的测试应做以下处理 数据处理(I max-I min)/I平均≤2% 结果判定：测试值必须满足以上的关系，不满足就应检查定子线圈。 3．绝缘电阻 目的：检测线圈的绝缘电阻的大小，为以后的试验确定安全保证。 测试环境：常温下测试，记录数据要记录当前的温度。 测试工具：兆欧表 注意事项：在绝缘电阻测试的过程中，在每项测试完之后应该对绕组充分放电，不然会造成严重的后果 测试方法：在测量前应充分对地放点，注意机械调零，在测试的时候除开被测项，其他的各项都应该接地，测试的时候记录测试时间为15s和60s时的电阻值，在测试后计 算吸收比，吸收比=R60/R15吸收比应满足大于2，而且各个项的绝缘电阻不平衡 系数不应大于2（不平衡系数指最大一项的R60与最小一项R60之比） 4．直流耐电压. 目的：在较高的电压下发现绕组绝缘的缺陷 测试环境：常温下进行试验 测试工具：直流耐压设备一套 测试方法：利用调压器调节电压使高压侧直流电压为0.5U N、1.0 U N、1.5 U N、2.0 U N、2.5 U N、 3.0U N每阶段要停留一分钟的耐压试验时间,并在试验的时候记录各个电压时候 的电流值。每项在测试的时候其他项都必须接地。而且在电压相同的时候各个项 的电流值应该比较相近。在规定的试验电压下,各相泄漏电流的差别不应大于最小 值的50%。 注意事项：在测试的时候由于是高压，因此在测试的时候要注意安全，小心周围环境。在每项测试完之后必须充分放电，否则容易造成事故。必须注意的就是，测温线圈的 接线头必须接地。 5．交流耐电压 目的：检查线圈之间的绝缘性能 测试环境：常温下进行试验 测试工具：耐电压试验设备一套 测试方法：发电机定子的交流耐压试验在制作的过程中一共有三个阶段要测试，下面就分别介绍试验的方法： （1）、单个线圈的交流耐电压试验，每次基本上做10个线圈的耐电压试验，试验 方法是：在工作台上面放木方，木方里面用海绵等软性有弹性的材料包扎一圈， 必须要厚点的，外面包0.1mm左右的铝铂，并且用铜丝将其绑好，在整个线圈的 低阻部分必选全放在木方上方。试验的电压计算公式见后表格 （2）、在下线的过程中耐电压试验，每次基本上下线下到10个左右就要做该试验， 在做线圈试验的时候，除开试验的线圈其他线圈都必选接地，试验电压计算公式
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 测量发电机转子绕组短路故障的 方法(新编版)
测量发电机转子绕组短路故障的方法(新编 版) 导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 (1)有效性的原因 这一试验是在转子绕组上施加工频交流电压，测量交流阻抗和功率损耗、若绕组中存在匝间短路，当交流电压作用时，在短路线匝中产生的短路电流，约是正常线匝电流的n倍(n为一个槽内绕组总匝数)，它有着强烈的去磁作用，从而导致绕组的交流阻抗大大下降，电流大大增大，因功率损耗与电流的平方成正比，所以功率损耗也显落增大，通过测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗，与原始(或以前)数据比较，即可灵敏地判断出转子绕组是否存在匝间短路缺陷。 (2)试验方法 ①试验接线：测量发电机转子绕组的交流阻抗和功率损耗试验接线如图8—14所示。图中仪表的量限应按具体机组而定，准确度不得低于0.5级。 ③注意事项：
a．要求试验电压为正弦波，为了减小高次谐波，最好试验电源取自线电压。 b．试验电压的峰值不得超过转子额定励磁电压。 c．试验时，先升至最高电压，然后下降分段测量，目的是为了减小剩磁对阻抗的影响。 d．交流阻抗和功率损耗与许多因素有关，试验时必须注意在相同的状态(指静态、动态，定子膛内、膛外，护环和槽楔与本体的结合状态)和相同参数(指转速、电压)下进行测量比较。 e．当转子绕组存在一点接地时，试验电源不能采用具有地线的电源，否则，试验电路中应另加隔离变压器，以免造成绕组和铁芯烧损事故。 f．对隐极式转子应在定子膛内或膛外测量。在膛内测量时，定子回路必须断开，以免因定子绕组中产生的感应电动势引起环流，影响测量结果，另外应注意安全。在膛外测量时，转子最好与周围的铁磁物质相距0．5m以上，距离有钢筋的地面0．3m以上。 e．对于显极式转子一般仅要求在膛外测量，除测量整个转子绕组的交流阻抗和功率损耗外，还应在相同的电流条件下测量各磁极绕组的电压，试验电路如图8—15所示。
发电机短路升流试验 （一）试验条件 1、水轮发电机检修工作全部完毕，具备启动条件； 2、励磁变具备带电条件； 3、发电机出口三相短接； 4、试验前准备工作； 5、用2500V兆欧表测定3F定子绕组对地吸收比不小于1.6，用500V兆欧表测量转子绕组对地绝缘不小于0.5MΩ，测量结果合格； 6、检查发电机出口断路器3在拉开位置，合上发电机中性点刀闸； 7、检查主变已投运； 8、投入发电机空冷器xx 励磁部分准备工具：小起子、短接线、万用表、图纸、钳形电流表、说明书 （二）试验xx 1、发变组保护功能只投A套转子接地保护 注释：发电机转子充磁后励磁系统首次工作且励磁电流电压较高，励磁电流最大为，该过程同运行时一致仅投A套转子接地保护，出口仅跳灭磁开关。 2、两套低压记忆过流保护的第二时限并将该时限缩短为0秒，两套发变组保护出口仅投跳灭磁开关，过流定值按增容后定值整定。 注释：发电机转子充磁后励磁系统首次工作，由于主保护差动保护退出且发电机定子电流较大约为且仅发电机中性点电流互感器二次侧有电流，故该过程将低压记忆过流保护作为发电机试验运行方式下的主保护投入（过流定值1.21A），出口仅跳灭磁开关。低压记忆过流保护跳闸分两个时限，第一时限跳母联分段断路器故必须退出该时限，在保护功能层面杜绝误出口的可能性。
操作过程：“过流t1投退”改为“0”；“t2延时”由原定值“4.6s”改为“0S”实际只能改为“0.1s”；投入该保护软压板，出口投双套保护跳灭磁开关。试验结束恢复原定值，坚决杜绝误整定。 3、投入保护装置电源，拉开发电机交直流配电屏内机组出口开关控制盘直流1路、2路电源。 注释：拉开断路器操作电源，防止出口开关误分闸。 4、投入水机保护回路。 5、检查发电机出口及中性点母线各CT回路应不开路，电气测量仪表指示应正确。 6、在做短路试验时，必须将励磁调节柜内调节器的“残压起励”、“系统电压跟踪”以及“通道跟踪”功能退出，其中“系统电压跟踪”自运行以来均未投过。试验完成后将“残压起励”、“通道跟踪”功能恢复投入。断开起励电源开关，同时严禁操作起励按键和进行通道切换，以防止励磁系统出现误强励。 7、短路点设置 短路点在发电机机端近端出口处，将发电机机端母排解开，此时可以采用合上发电机出口断路器，从系统倒送电方式供电，励磁变和出口PT将有电源，此种模式将不需要调压器给调节器PT供电，以满足机组短路升流要求。 （三）试验危险点分析 1、增加励磁时，一定要使用恒电流模式以防止励磁电流和定子电流失控。 2、试验过程中对所有带电部分进行检查时注意保持安全距离。 3、试验完毕拆除短接线时要注意放电。 （四）试验目的 1、检查定子三相电流的对称性。 2、判断转子绕组有无匝间短路。
毕业设计（论文） 题目基于MATLAB的同步发电机短路故障仿真研究学院计算机与控制工程学院 专业班级电气xxx 学生姓名 指导教师 成绩 2014 年6 月26 日
摘要 众所周知，同步发电机在电力系统中发挥着至关重要的作用，现代社会中使用的电能几乎由同步发电机所产生，同步发电机在人类社会的生活生产中占据着非常重要的地位。为了更直观地了解同步发电机短路故障状态下的特性指标，尽量避免发生短路故障或及时对短路故障做出相应的正确措施，更合理选择保护装置，研究同步发电机的短路故障状态就成了当务之急的问题。随着科技进步与自动化水平的提高，人们要求能够快速分析故障和解决故障，在电力系统中，因运行环境、可操作性问题的限制，现场对同步发电机测试不太现实，因此，利用软件仿真的方法对同步发电机进行仿真研究就显得极其重要。本论文通过MATLAB软件建立同步发电机的仿真模型，对常见的短路故障进行仿真研究，以便更好地掌握同步发电机短路故障状态下的各特性，并设计了GUI 用户界面，更好的实现了人机交互。文中对各短路故障进行了仿真实验，从仿真结果可以看出，本文所设计的仿真系统满足对同步发电机短路故障的研究需求，实现论文设计的目标。 关键词：同步发电机；短路故障；MATLAB；GUI I
Abstract As is known to all, synchronous generator plays an important role in power system. Now the electric power used in our society almost produce by synchronous generators.Synchronous generator occupies a very important position in human society.In order to learning the characteristic parameters of synchronous generator more intuitive in fault condition, and trying to avoid short circuit fault or to make corresponding measures to correct vision in time or to protect device in the method of reasonable, studying the synchronous generator fault status has become an urgent problems. With the progress of science and technology and the improvement of automation level, people require to be able to quickly analyze fault and solve the problem in the electric power system. With the limitation of the environment in running a synchronous generator, doing a test of generators directly is unlikely.Therefore, with the aid of MATLAB software powerful computing and graphics processing simulation to study the synchronous generator is extremely important.In this paper, a simulation model of the synchronous generator is established by MATLAB software in order to better grasp the performance index of synchronous generator in fault condition.And we also design the Graphical User Interface(GUI) for better realizing the human-computer interaction. Each short circuit fault simulation experiments was carried out in this paper, as can be seen from the simulation results, the simulation system is designed to satisfy demands for synchronous generator short circuit fault research, realizing the target of this paper. Key words: Synchronous generator；Short circuit fault；MATLAB；GUI II