基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真

第24卷第3期2010年5月山东理工大学学报(自然科学版)JournalofShandongUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Vol.24No.3May2010

收稿日期:20091122作者简介:马永明(1984-),男,硕士研究生.E󰀁mail:mayongming5210@文章编号:1672-6197(2010)03-0078-04基于MATLAB的输电线路故障行波仿真平台

马永明1,陈󰀁平1,刘万超2,程家东3,张志友4(1.山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;2.山东省电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;3.莱钢股份有限公司特殊炼钢厂,山东莱芜271104;4.菏泽鄄城县供电公司,山东菏泽274600)摘󰀁要:为了便于对输电线路故障行波的学习和研究,提出了基于MATLAB/SIMULINK的输电线路故障行波仿真方法.介绍了线路故障行波的提取方法,建立了基于分布参数模型的输电线路故障行波仿真平台,以输电线路的单相短路故障为例,应用该平台和MATLAB编程实现了对输电线路故障的仿真以及故障行波的提取.关键词:行波;MATLAB/SIMULINK;仿真平台;分布参数中图分类号:TM743文献标识码:ATransmissionlinetraveling󰀁wavesimulationplatformbasedonMATLAB/SIMULINK

MAYong󰀁ming1,CHENPing1,LIUWan󰀁chao2,ChengJia󰀁dong3,ZhangZhi󰀁you4(1.SchoolofElectricalandElectronicEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China;2.ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteLTD.,Jinan250013,China;iwuSteelCorporation,Laiwu271104,China;4.HezeJuanchengPowerSupplyCompany,Heze274600,China)Abstract:AsimulationmethodforstudyingtravelingwavesoftransmissionlinebasedonMat󰀁lab/Simulinkisproposedinthispaper.Thefunctionofpowersystemblockset(PSB)ispresen󰀁tedaswellasthemethodsthatshowhowtousethesePSBs.Basedonthis,thesimulationplat󰀁formforextractingthetravelingwavesoftransmissionlinewithdistributedparametersisestab󰀁lishedaswell.Subsequently,thesimulationplatformistestedassociatedwithtakingphaseAtogroundfaultasanexample,theresultsshowthatitishelpfulforconvenientlyrealizingthecalcu󰀁lationoftravelingwavesbymeansofthisplatform.Keywords:traveling󰀁wave;MATLAB/SIMULINK;simulationplatform;distributedparameter󰀁󰀁为了保证电网运行的安全性和经济性,对超高压电网,要求能够精确测出故障(尤其是重复性故障和永久性故障)发生的确切位置,以便迅速排除故障,尽快恢复系统正常运行,最大限度地减少经济损失[12].在故障测距方法中,由于行波测距与传统的阻抗法和故障分析法测距相比具有测距准确可靠且经济方便等优点,日益成为关注的焦点和热点.为了便于对输电线路故障行波的学习和研究,利用功能强大的MATLAB/SIMULINK建立一个输电线路故障行波仿真平台十分有意义.1󰀁MATLAB/SIMULINK与故障行波仿真

龙源期刊网

基于Matlab Simulink的110kV变电系统建模及故障仿真分析

作者：杨涛

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期

摘 要：本文引入了Matlab Simulink仿真手段，搭建110kV小型中性点接地变电系统；设定初值并拟定变压器参数，利用变压器差动保护原理搭建差动电流生成模块；模拟变压器主保护区内外故障，将所得电流、电压以及差流波形直接输出进行观察分析，直观明了地验证变压器主保护原理。

关键词：Matlab Simulink；变电系统；故障分析；系统仿真

1.简介

随着智能电网和超高压技术的不断发展，电力系统变得十分复杂，易发生故障且难以进行有效的预测和准确进行故障位置与故障类型的判断。变电站作为电网节点，一旦发生故障，影响面非常大；而对于变电系统故障的判断主要依据经验，而缺乏有效的判断、识别依据，需要对变电系统故障的特征进行分析，通过仿真研究变电系统发生故障的特征信息，以为故障的快速识别与判断提供必要的理由与参数依据。

MATLAB即是一种程序语言，不仅可进行各类线性代数及特殊函数的运算，而且具有很好的绘图功能；用户可依照需求建立图形界面，绘制各类两维和三维图形。[1]Simulink作为Matlab一个软件包，主要利用图形接口进行建模，与固有的微分方程和差分方程方式比更方便、灵活且直观。[2]

本文引入了Matlab Simulink仿真手段对变电系统开展故障仿真分析，拟以研究110kV变电系统的正常运行及故障状态，通过对变压器区内外故障时各侧电气量及三侧差流变化情况地分析，进一步验证变压器主保护（差动保护）的原理。

2.变电系统的建模仿真

变压器是电力系统中最主要的电能转换元件，也是变电站的必要组成部分；较系统中其他电力元件而言，因其作用突出且结构复杂，控制及继电保护工作显得尤为重要。基于Matlab

开题报告

电气工程及其自动化

基于MATLAB/simulink的船舶电力系统建模与故障仿真

一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

1、本课题国内外研究动态

船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，主要由电源设备、配电系统

和负载组成。船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电

力。它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。船舶

电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。最近

几年，船舶电站采用电子技术、计算机控制技术，实现船舶电站自动化和船舶电站的

全自动控制，实现无人值班机舱。船舶自动化技术正朝着微机监控、全面电气、综合

自动化方向发展。船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全

运营具有极其重要的意义。

国外的某些造船业发达的国家在二十世纪中叶就着手船舶电力系统领域的探索，

在船舶电力系统稳态、暂态过程等方面进行了细致的研究。近些年来，挪威挪控公司

困.R.co咖l)、英国船商公司 (TRANSS)、德国西门子公司(SIEMENS)、-日本三菱公司

(MITSUBISHD等大公司开始进行船舶电力系统的建模与分析方面的研究工作。国内针对

船舶电力系统的研究起步相对较晚，虽然取得了一定成果，但在理论先进性、系统完

整性等方面还存在一定差距，这也在一定程度上导致了目前国产船电设备与世界主要

造船国家船电设备存在一定差距、装船率偏低等一系列问题。

目前,国内外最常用的建模软件有四中：分别是：matlab、lingo、Mathematica

和SAS。MATLAB用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算

语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Matlab开发效率高，自

带很多数学计算函数，对矩阵支持好。Lingo可以用于求解非线性规划，也可以用

于一些线性和非线性方程组的求解等，功能十分强大，是求解优化模型的最佳选

1 2012-2013第二学期课程设计

电力系统短路故障的计算机

算法程序设计

姓 名

学 号

班 级

指导教师 张凤鸽

2

目录

一、课程设计说明……………………………………………3

二、选择所用计算机语言的理由……………………………3

三、程序主框图、子框图及主要数据变量说明……………5

四、三道计算题及网络图…………………………………9

五、设计体会…………………………………………………21

六、参考文献…………………………………………………22

七、附录（主程序及其注释）………………………………23 3 电分课设报告

一、课程设计说明

根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统短路计算的程序，加深对电力系统短路计算的理解，同时培养自己在计算机编程方面的能力，提示自我的综合素质。

短路电流 （short-circuit current）电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流 ，并 取决于短 路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。

三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中三相短路虽然发生的机会较少，但情况严重，又是研究其它短路的基础。所以我们先研究最简单的三相短路电流的暂态变化规律。

二、选择所用计算机语言的理由

MATLAB是一套功能强大的工程计算软件，被广泛的应用于自动控制、机械设计、流体力学和数理统计等工程领域。工程技术人员通过使用MATLAB提供的工具箱，可以高效的求解复杂的工程问题，并可以对系统进行动态的仿真，用强大的图形功能对数值计算结果进行显示。MATLAB是必备的计算与分析软件之一，也是研究设计部门解决工程计算问题的重要工具。我这次选用的是MATLAB