第五章MATLAB在力系统故障分析中仿真实例

基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
一、概述
电力系统短路分析是一种建立在电力系统的潮流计算基础上的,用于
分析电力系统在短路故障时的状态的技术.有鉴于此，它对设计、运营和
维护电力系统有重要的意义。

短路分析的重要性在于：1）在设计的时候，可以分析电网的抗冲击和抗短路能力，为电网设计提供参考；2）在运行中，可以评价电网工作安全性，诊断各线路的灵敏性、以及电网在短路状
态下的运行特性；3）在系统检修的时候，可以分析电网故障状态，以便
检修或改造系统。

电力系统短路分析可以用各种软件进行，如MATLAB。

MATLAB是一种
大型实用的软件，主要用来处理、分析和可视化复杂的数据，而近年来，
它也在进军电力系统仿真领域，为电力系统研究与仿真提供了更加可靠的
工具。

MATLAB的电力系统仿真平台可以进行短路分析、潮流计算、功率
自动稳定分析、功率调度和电力系统控制与仿真等，结果得到了进一步的
应用。

二、MATLAB电力系统短路分析仿真步骤
1）编写MATLAB电力系统仿真脚本：用户首先需要编写MATLAB脚本，输入系统参数信息，如电力系统结构，拓扑信息，支路数据（变压器，线路，电容器。

基于matlab电力系统故障分析与仿真[精选五篇]第一篇：基于matlab电力系统故障分析与仿真课程设计说明书题目名称：基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部：电力工程系专业班级：电气工程学生姓名：学号指导教师：完成日期：2018年X月X日XX学院课程设计评定意见设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部电力工程系_________ 专业班级电气工程学生姓名______________ 学生学号评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日（此页背书）评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2、学生的勤勉态度。

3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

XX学院电力工程系课程设计任务书2017-2018学年1 学期2018年 1月 X 日专业电气工程及其自动化班级电气工程1 课程名称电力系统仿真设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真指导教师起止时间 2018.1.8-2018.1.19 周数 2 设计地点实验楼设计目的：本次设计旨在学习和掌握电力系统仿真的基本方法。

通过MATLAB/SIMULINK仿真软件，使所学的专业知识和技能能够得到灵活运用，包括电力系统的建模，参数设置，短路故障设置或潮流计算，结果分析及波形调试等。

从建模与仿真、数据分析、工程系统分析等方面培养和提高解决实际电力系统的短路与潮流计算的能力以及电力系统综合分析的能力。

设计任务或主要技术指标：1、原始资料分析；2、通过MATLAB/SIMULINK软件建立电力系统仿真模型；3、参数、短路故障设置及仿真调试；4、观察不同短路点及短路类型时的电压和电流波形；5、潮流计算结果处理及功率损耗分析等。

设计进度与要求：第1天：资料分析及参考相关设计手册、规范及电力技术标准；第2-3天：根据实际电力系统建立仿真模型；第4-5天：各元件参数设置与调试；第6-7天：短路点及不同短路类型的设计；第8-9天：仿真调试运行及结果处理分析；第10-11天：各短路、短路类型情况下电压电流波形分析和潮流计算及其结果分析；第12-13天：设计说明书的撰写及修改完善；第14天：答辩，上交合格报告。

毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月北京交通大学毕业设计（论文）成绩评议题目：基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真系别：专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师建议成绩：84评阅教师建议成绩：86答辩小组建议成绩：82总成绩：84答辩委员会主席签字：年月日北京交通大学毕业设计（论文）任务书北京交通大学毕业设计（论文）开题报告北京交通大学毕业设计（论文）指导教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）评阅教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）答辩小组评议意见毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：日期：毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。

本人签名：日期：摘要本设计分析了电力系统短路故障的电气特征，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，进一步研究短路故障的特点。

通过算例对电力系统短路故障进行分析计算。

然后运用Matlab/Simulink对算例进行电力系统短路故障仿真，得出仿真结果。

并将电力系统短路故障的分析计算结果与Matlab仿真的分析结果进行比较，从而得出结论。

目录摘要 IAbstract II1 引言 11.1 课题研究的背景 11.2 课题研究的国内外现状 12 短路故障分析 12.1 近年来短路故障 12.2 短路的定义及其分类 22.3 短路故障产生的原因及危害 42.4 预防措施 42.5 短路故障的分析诊断方法 53 仿真与建模 63.1 仿真工具简介 63.1.1 MATLAB的特点 63.1.2 Simulink简介 73.1.3 SPS(SimPowerSystems) 83.1.4 GUI（图形用户界面） 83.2 模型的建立 83.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 83.2.2 仿真参数的设置 94 仿真结果分析 164.1 三相短路分析 164.2 单相短路分析（以A相短路为例） 18 4.3 两相短路（以A、B相短路为例） 224.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） 255 结论 286 前景与展望 28参考文献 29致谢 30ContentsAbstract II1 Introduction 11.1 Project background to the study 11.2 The research situation at home and abroad 12 Analysis of short-circuit fault 12.1 Short-circuit fault in recent years 12.2 Definition and classification of short-circuit fault 2 2.3 Causes and damage of short-circuit fault 42.4 Precautionary measures 42.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault 53 Simulation and modeling 63.1 Introduction to simulation tools 63.1.1 Features of MATLAB 63.1.2 Introduction to simulink 73.1.3 SPS(SimPowerSystems) 83.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） 83.2 Establishment of the model 83.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model 83.2.2 Simulation parameter settings 94 Simulation analysis 164.1 Analysis of three-phase short-circuit 164.2 Analysis of single-phase short circuit 184.3 Analysis of two-phase short circuit 224.4 Analysis of two-phase short circuit to ground 255 Conclusions 286 Outlook and prospect 28References 29Acknowledgement 30基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真刘继文（山东农业大学机械与电子工程学院泰安 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。

·……………………. ………………. …………………毕业论文基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化届次 2015届学生学号指导教师装订线……………….……. …………. …………. ………摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的国外现状 (1)2 短路故障分析 (1)2.1 近年来短路故障 (1)2.2 短路的定义及其分类 (2)2.3 短路故障产生的原因及危害 (4)2.4 预防措施 (4)2.5 短路故障的分析诊断方法 (5)3 仿真与建模 (6)3.1 仿真工具简介 (6)3.1.1 MATLAB的特点 (7)3.1.2 Simulink简介 (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（图形用户界面） (8)3.2 模型的建立 (9)3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (9)3.2.2 仿真参数的设置 (10)4 仿真结果分析 (16)4.1 三相短路分析 (16)4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18)4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22)4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25)5 结论 (28)6 前景与展望 (28)参考文献 (29)致 (30)Abstract .............................................................................. I I 1 Introduction.. (1)1.1 Project background to the study (1)1.2 The research situation at home and abroad (1)2 Analysis of short-circuit fault (1)2.1 Short-circuit fault in recent years (1)2.2 Definition and classification of short-circuit fault (2)2.3 Causes and damage of short-circuit fault (4)2.4 Precautionary measures (4)2.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault (5)3 Simulation and modeling (6)3.1 Introduction to simulation tools (6)3.1.1 Features of MATLAB (7)3.1.2 Introduction to simulink (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） (8)3.2 Establishment of the model (9)3.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model (9)3.2.2 Simulation parameter settings (10)4 Simulation analysis (16)4.1 Analysis of three-phase short-circuit (16)4.2 Analysis of single-phase short circuit (18)4.3 Analysis of two-phase short circuit (22)4.4 Analysis of two-phase short circuit to ground (25)5 Conclusions (28)6 Outlook and prospect (28)References (29)Acknowledgement (30)基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真继文（农业大学机械与电子工程学院 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。

基于MATLAB的电力系统故障仿真与检测技术研究电力系统是一个复杂的动态系统，在运行过程中，经常会发生故障。

本论文针对电力系统常见的4种短路故障（三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地）进行了理论分析，并利用MATLAB/Simulink 仿真软件搭建出了仿真模型，仿真出了4种短路故障短路点的电压与电流波形，而且，利用三相序量分析器将短路点电压与电流分解得到了A相的正序、负序和零序分量，结果表明，仿真与理论分析相一致。

通过比较不同故障短路点的电流波形可知，三相短路故障短路点电流最大，危害最严重；通过比较不同故障短路点的电压与电流序分量波形可知，单相接地短路故障和两相接地短路故障均含有正序、负序和零序分量；而两相短路故障只含有正序和负序分量。

最后介绍了常用的短路电流检测方法，重点研究了利用负序和零序分量的短路电流检测方法，研究表明：以负序分量为特征量的检测方法在各种情况下，从反应程度和快速性上来说都十分理想。

目录1引言 (2)1.1研究背景和意义 (2)1.2本论文主要工作 (3)2电力系统故障类型及理论分析 (3)2.1电力系统的构成 (3)2.2故障概述 (4)2.3各种短路故障的理论分析 (5)2.3.1三相短路故障的分析 (5)2.3.2单相接地短路故障的分析 (8)2.3.3两相短路故障的分析 (10)2.3.4两相接地短路故障的分析 (12)2.4本章小结 (14)3基于MATLAB的故障仿真分析 (15)3.1 MATLAB简介 (15)3.1.1概述 (15)3.1.2 MATLAB的电力系统工具箱介绍 (15)3.2电力系统仿真模型的建立与仿真参数设置 (16)3.2.1电力系统仿真模型的建立 (17)3.2.2仿真参数设置 (18)3.3电力系统短路故障仿真结果及分析 (22)3.3.1三相短路故障仿真分析 (22)3.3.2 A相接地短路故障仿真分析 (24)3.3.3 BC两相短路故障仿真分析 (25)3.3.4 BC两相接地短路故障仿真分析 (27)3.3.5本章小结 (29)4基于序分量的短路电流检测技术的研究 (30)4.1短路电流检测技术概述 (30)4.2序分量检测技术的原理及实现 (30)4.3本章小结 (34)5结论与展望 (36)1 引言1.1研究背景和意义电力系统运行的基本要求就是：保证可靠地持续供电；保证良好的电能质量；保证系统运行的经济性[1]。

·……………………. ………………. …………………毕业论文基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化届次 2015届学生学号指导教师装订线……………….……. …………. …………. ………摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的国外现状 (1)2 短路故障分析 (1)2.1 近年来短路故障 (1)2.2 短路的定义及其分类 (2)2.3 短路故障产生的原因及危害 (4)2.4 预防措施 (4)2.5 短路故障的分析诊断方法 (5)3 仿真与建模 (6)3.1 仿真工具简介 (6)3.1.1 MATLAB的特点 (7)3.1.2 Simulink简介 (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（图形用户界面） (8)3.2 模型的建立 (9)3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (9)3.2.2 仿真参数的设置 (10)4 仿真结果分析 (16)4.1 三相短路分析 (16)4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18)4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22)4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25)5 结论 (28)6 前景与展望 (28)参考文献 (29)致 (30)Abstract .............................................................................. I I 1 Introduction.. (1)1.1 Project background to the study (1)1.2 The research situation at home and abroad (1)2 Analysis of short-circuit fault (1)2.1 Short-circuit fault in recent years (1)2.2 Definition and classification of short-circuit fault (2)2.3 Causes and damage of short-circuit fault (4)2.4 Precautionary measures (4)2.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault (5)3 Simulation and modeling (6)3.1 Introduction to simulation tools (6)3.1.1 Features of MATLAB (7)3.1.2 Introduction to simulink (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） (8)3.2 Establishment of the model (9)3.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model (9)3.2.2 Simulation parameter settings (10)4 Simulation analysis (16)4.1 Analysis of three-phase short-circuit (16)4.2 Analysis of single-phase short circuit (18)4.3 Analysis of two-phase short circuit (22)4.4 Analysis of two-phase short circuit to ground (25)5 Conclusions (28)6 Outlook and prospect (28)References (29)Acknowledgement (30)基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真继文（农业大学机械与电子工程学院 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。