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Matlab中的模拟与仿真技术详解引言Matlab是一种被广泛应用于科学研究和工程领域的高级计算环境和编程语言。
它提供了丰富的函数库和工具箱，使得模拟和仿真技术得以在各种科学和工程应用中发挥出色的作用。
本文将详细介绍Matlab中的模拟与仿真技术，并深入探讨其在不同领域的应用。
一、Matlab中的模拟技术1.1 数学模型的建立在Matlab中进行模拟，首先需要建立相应的数学模型，以描述系统的行为。
数学模型可以是一组方程、差分方程、微分方程等，用于描述系统的输入、输出和中间变量之间的关系。
Matlab提供了强大的数学工具，如符号计算工具箱，可以帮助用户更方便地建立和求解各种数学模型。
1.2 信号与系统模拟信号与系统模拟是Matlab中常见的一种模拟技术。
通过模拟信号的输入、处理和输出过程，可以对系统进行分析和验证。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的函数来生成、操作和分析各种类型的信号。
例如，可以生成正弦波、方波、脉冲信号等，并对它们进行滤波、频谱分析、时频分析等操作。
1.3 电路模拟电路模拟是Matlab中另一个常用的模拟技术。
通过建立电路模型，可以对电路的行为进行仿真和分析。
Matlab提供了电路仿真工具箱，用户可以通过搭建电路拓扑结构和设置元器件参数，实现对电路的模拟和分析。
这种电路模拟技术在电子电路设计、性能评估和故障诊断等领域有广泛的应用。
1.4 机械系统模拟除了信号与系统和电路模拟外，Matlab还可以进行机械系统的模拟。
通过建立机械系统的动力学模型，可以预测物体的运动规律、受力情况等。
Matlab提供了机械系统建模和仿真工具箱，用户可以建立刚体系统、弹簧阻尼系统等，并进行仿真和动态分析。
这种机械系统模拟技术在机械工程、工业设计等领域具有重要的应用价值。
二、Matlab中的仿真技术2.1 数值仿真数值仿真是Matlab中最常见的仿真技术之一。
它通过数值计算方法对系统进行仿真，并得到系统的数值解。
图1 微机距离保护动态仿真系统Fig .1 Dynam ic si m ulati on system of m icr op r ocess or 2baseddistance p r otecti onComm ittee,PSRC )推荐的E MTP 参考电网模型[7](如图2)适用于大多数线路继电保护装置的仿真测试。
该模型是一个三机系统,包含四条230k V 输电线路,其中有一对双回线,以及T 型支接线路。
四条线路皆采用分布参数模型。
根据仿真设置,程序自动在电网模型库和CT 、PT 库中选取相应模型,并根据具体的故障类型以及故障位置等条件,按照ATP 卡片格式[5]动态地生成故障模型文件。
在上述工作完成后,利用Matlab 自动执行下述命令序列:①evalc ([’t pbig w .exe both’,F AULT .at p,’’,F AULT .out,’2r’]);②evalc ([’A t p2mat .exe’,p l42mat])。
其中,①用于启动ATP,以完成故障计算;②用于将ATP 的输出格式转换为Matlab 格式,以便送入Matlab 进行后续处理。
图2 PSRC E MTP 参考模型Fig .2 PSRC E M TP reference model1.3 微机距离保护仿真子系统微机距离保护仿真子系统主要由数据采集、保护测量和保护决策等模块构成,如图3所示。
数据采集模块实现了前置模拟低通滤波、采样功能;保护测量模块包含了各种通用的基本算法,如半波积分算法、超前移项算法、傅立叶算法、比相算法、解微分方程算法等;保护决策模块中主要是实现了各种保护动作特性,如距离保护的四边形特性、姆欧型特性等。
图3 微机距离保护仿真子系统Fig .3 Si m ulati on subsyste m of m icr op r ocess or 2based distance p r otecti on前述各通用基本算法和元件算法均采用Si m u 2link 实现。
本科毕业设计(论文) 题目：基于MATLAB的微机保护算法仿真学生姓名：学号：********专业班级：电气工程及其自动化1班指导教师：基于MATLAB的微机保护算法仿真摘要基于MATLAB软件，运用Simulink工具完成一种继电保护微机保护数据采集和处理系统。
主要基于两点法、突变量算法、对称分量选相法等传统的微机保护算法，搭建MATLAB的仿真模型，根据采集的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现相应的继电保护功能。
本文对MATLAB软件如何应用于微机保护做了详细说明，并运用MATLAB的动态仿真工具对电力系统中的故障以及微机保护的算法进行了仿真分析，说明了MATLAB在微机继电保护中应用的可行性。
同时本文对工程中常用微机保护算法进行了原理层面的分析，并运用模型对各种算法的性能进行了仿真和研究，有很重要的现实意义。
关键词：MATLAB；微机保护；算法；采样数据Microcomputer protection algorithm based onMATLAB simulationAbstractBased on MATLAB software, using Simulink tools perform one computer protection relay data acquisition and processing systems. Mainly based on two-point method, the amount of mutation algorithms, symmetric phase selector and other traditional computer protection algorithms to build MATLAB simulation model, based on the amount of collected samples of the input electrical data analysis, calculation and judgment, in order to achieve the corresponding relay protection. In this paper, MATLAB software how to apply a detailed description of computer protection, and the use of MATLAB dynamic simulation tool for power system failures and computer protection algorithms for the simulation analysis, illustrates the application of MATLAB in the feasibility of relay protection . This paper also commonly used in engineering computer protection algorithms theory level of analysis, and the use of models for the performance of various algorithms and simulation studies, there is a very important practical significance.Keywords：MATLAB；Microcomputer Protection；Algorithm; Sampling Data目录第1章引言 (1)第2章微机保护的基本理论知识 (4)2.1 微机保护系统简介 (4)2.2 微机保护的算法 (6)2.2.1 两点乘积法 (7)2.2.3 对称分量选相法 (9)第3章设计的主体内容 (14)3.1 典型电力系统设计 (14)3.1.1 输电线路型号及长度选择 (14)3.1.2 电源和变压器型号选择 (15)3.1.3 变压器具体参数计算 (15)3.2 微机保护部分设计 (17)3.2.1 两点法作为保护算法 (18)3.2.2 突作量电流算法作为保护算法 (20)3.2.3 对称分量选相法作为保护算法 (20)第4章结果分析与讨论 (22)致谢 (26)参考文献 (27)第1章引言微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度，微机保护装置硬件包括微处理器(单片机)为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。
技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第２－１期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》仿真技术电力系统微机保护的ＭＡＴＬＡＢ仿真插值算法ＴｈｅＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍＡｎｄＩｔｓＭＡＴＬＡＢＥｍｕｌａｔｉｏｎＯｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ＇ｓＭｉｃｒｏ－ｃｏｍｐｕｔｅｒＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（石家庄铁道学院）张福生吴秋瑞张建成Ｚｈａｎｇ，ＦｕｓｈｅｎｇＷｕ，ＱｉｕｒｕｉＺｈａｎｇ，Ｊｉａｎｃｈｅｎｇ摘要：针对电力系统微机保护中的线路和变压器故障等情况，本文应用ＭＡＴＬＡＢ软件首先对其进行了建模、仿真，进行了不同条件下的线路和变压器不同类型的故障分析，然后针对电力系统所特有的变步长的特点，进行各种插值算法的研究。
在此基础上，对变压器保护和距离保护中主要的滤波和保护算法进行了编程实现，然后对算法的准确性和快速性进行了分析和比较。
关键词：ＭＡＴＬＡＢ；微机保护；插值算法；仿真中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｒｙａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｆｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｇｉｖｅｓｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｍａｎｄｅｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｍｕｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢｌａｎｇｕａｇｅ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｒｙａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ＇ａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｖａｒｉｏｕｓｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｅｐｓｉｚｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｓｙｓ－ｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅｍａｉｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｉｌｔｅｒａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒａｐｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＡＴＬＡＢ；ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｅｍｕｌａｔｅ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０２－１－０２７２－０３１引言电力系统可能发生的故障类型比较多，常见的有短路、断相故障等。
基于M atlab的计算机距离保护微分方程算法仿真与研究黄景光1,董兰兰1,吕艳萍2(1.三峡大学,湖北宜昌443002; 2.武汉大学,湖北武汉430072摘要:运用M atlab完成电力系统计算机距离保护的仿真,应用了两种基于线路模型的解微分方程的阻抗算法,分析了其应用于不同参数线路时的适应性,并通过分析在考虑存在干扰和误差时的阻抗计算结果,对两种算法的稳定性进行了研究。
还对这两种算法的工程应用提出了有益的建议。
关键词:距离算法; 仿真; 适应性; 稳定性中图分类号:TM773 文献标识码:A 文章编号:1003 4897(200605 0013 040 引言距离保护诞生近一百年了,理论分析及长期的运行经验都证明了距离保护具有很好的选择性和可靠性,因此,距离保护往往被选作电力系统中低压输电线路主保护。
在继电保护的计算机时代,人们可以根据具体应用情况在众多距离保护方案和算法中做出选择,以求实现包括保护的选择性、速动性、灵敏性、可靠性和经济性等整体性能的最优。
先确定距离保护的阻抗算法,然后配以适当的滤波器和其他信号处理方法,而整体方案必须经过严密的理论分析、仿真试验、动模试验和试运行后,才能确定下来。
距离保护的阻抗算法很多,有各种基于电压电流计算的阻抗算法(如傅里叶算法、最小二乘算法、卡尔曼滤波算法等、基于阻抗元件动作特性采样值算法、基于线路模型的解微分方程算法等几大类。
这些算法各有自己的优点和适宜应用的条件,分析各自的特点、研究其适应性,对获得算法乃至整个保护良好的选择性和可靠性等有很大帮助。
本文就基于线路模型的解微分方程算法进行仿真分析,并对其适应性和稳定性展开研究。
1 距离保护的解微分方程算法电力系统高压输电线路往往以距离保护作为其主保护之一,计算机距离保护的阻抗算法很多,解微分方程算法直接求解输电线路模型的微分方程计算短路阻抗,因此被广泛采用。
根据输电线路的模型,距离保护解微分方程算法通常又分为R-L模型算法和单模型算法。
matlab仿真工具基本操作Matlab是一种功能强大的数学仿真工具，它提供了丰富的功能和工具箱，可以用于各种科学计算、数据分析和模型仿真等领域。
本文将介绍Matlab仿真工具的基本操作，帮助读者快速上手使用该工具。
一、Matlab的安装与启动在开始使用Matlab之前，首先需要将其安装在计算机上。
用户可以从MathWorks官方网站下载Matlab的安装程序，并按照安装向导进行操作。
安装完成后，可以通过桌面上的快捷方式或者在命令行中输入"matlab"来启动Matlab。
二、Matlab的界面与基本操作Matlab的界面由多个窗口组成，包括命令窗口、编辑器窗口、工作空间窗口、命令历史窗口等。
用户可以通过菜单栏、工具栏或者命令行来执行各种操作。
1. 命令窗口：用户可以在命令窗口中直接输入Matlab命令，并按下Enter键执行。
Matlab会立即给出相应的结果，并显示在命令窗口中。
2. 编辑器窗口：用户可以在编辑器窗口中编写Matlab脚本文件，以便进行更复杂的操作。
脚本文件可以保存为.m文件，并通过命令窗口中的"run"命令或者点击编辑器窗口中的运行按钮来执行。
3. 工作空间窗口：工作空间窗口显示了当前Matlab工作空间中的变量列表。
用户可以通过命令行或者脚本文件来创建、修改和删除变量，并在工作空间窗口中查看其值和属性。
4. 命令历史窗口：命令历史窗口记录了用户在命令窗口中输入的所有命令，方便用户查找和重复使用。
三、Matlab的数学计算功能Matlab提供了丰富的数学计算函数，可以进行向量和矩阵运算、符号计算、微积分、线性代数、概率统计等操作。
用户可以通过命令行或者脚本文件来调用这些函数，并进行各种数学计算。
1. 向量和矩阵运算：Matlab中可以方便地定义和操作向量和矩阵。
用户可以使用矩阵运算符（如+、-、*、/）对向量和矩阵进行加减乘除等运算，还可以使用内置函数（如transpose、inv、det）进行转置、求逆和求行列式等操作。
基于MATLAB微机距离保护算法的输电线路仿真模型研究史军;何占宾;苑娇阳【摘要】运用MATLAB 6.5的Simulink仿真工具,建立了电力系统输电线路V、W两相接地短路故障的模型,结合2种微机保护算法编程计算短路阻抗,绘制出仿真波形,比较算法的计算精度和计算速度,认为该模型可以分析微机保护算法的误差来源、滤波性能及各种因素对微机距离保护算法的影响,为距离保护的设计和动作行为的分析提供了一种新的手段.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2010(029)004【总页数】3页(P29-30,33)【关键词】输电线路;微机保护算法;MATLAB/Simulink;建模仿真【作者】史军;何占宾;苑娇阳【作者单位】保定供电公司,河北,保定,071000;保定电力职业技术学院,河北,保定,071051;保定供电公司,河北,保定,071000【正文语种】中文【中图分类】TM7730 引言微机保护算法是实现微机保护故障测量、分析和判断的基础,而算法运算的基础则是若干个离散数化的数字序列,因此,微机保护的一个基本问题是寻找适当的离散运算方法,使运算结果的精度既能满足工程要求,又要尽可能缩短计算耗时[1]。
为深入研究继电保护算法，仿真软件及仿真系统得到广泛应用。
加强继电微机保护算法的仿真研究，对于进一步提高微机保护选择性、速动性、灵敏性和可靠性，满足电网安全稳定运行的要求具有现实指导意义[2-3]。
1 仿真模型的建立为了研究电力系统在发生短路故障时电气量的特点，利用MATLAB的电力系统工具箱(PSB)，在Simulink环境中针对一条超高压线路搭建了仿真模型，并给出了1个具体算例。
图1所示为一条两端电源的高压线路，将高压线路两端系统简化为无穷大容量的三相电压源，线路采用分布参数。
线路电压等级为500 kV，线路长度为300 km。
图1 仿真用500 kV输电线路图2为利用MATLAB6.5建立的对应于图1所示线路的故障仿真模型，模型中用到了三相等值系统模块、三相分布参数线路模块、三相故障模块、三相电压电流故障模块等。
车辆速度与安全距离的MATLAB模拟目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)正文 (4)1 实验平台概述 (4)1.1MATLAB概述 (4)1.1.1特点 (4)1.1.2常用基本数学函数 (4)1.1.3常用运算符号 (4)1.2刹车距离 (4)1.2.1国家刹车距离标准 (5)1.2.2刹车距离的影响因素 (5)1.3几种测距方法对比 (5)1.3.1激光测量距离（laser distance measuring） (5)1.3.2超声波测量距离（Ultrasonic measurement distance） (5)1.3.3毫米波雷达测量距离（Millimeter wave radar ranging） (5)1.3.4视觉测量距离（Vision measurement） (6)1.3.5红外线测量距离（Infrared ray range） (6)2 实验设计 (7)2.1激光测距图 (7)2.2生活中处处存在的超载现象 (8)2.2.1货车超载标准及相关处罚 (8)2.3MATLAB模拟 (9)3 实验结果与分析 (14)结论 (16)参考文献 (17)综述 (18)致谢............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
摘要因为公路上行驶的车辆的在不断增多，交通拥挤等问题随之也出现，交通事故也在增加，其中由于天气等周围环境影响，驾驶员由于刹车不及时造成的汽车追尾，侧面擦碰等事情在交通事故中所占比率增加，汽车防撞技术成为了全国性的热点研究话题。
可以看出保持距离，及时报警来进行刹车很重要，而两车间的距离和刹车距离在发展防撞技术中是不容忽视的考虑因素，所以本实验对两者进行了研究。
基于Simulink的三段比相式距离保护仿真研究吴成明;鲁月娥;王婷乐【摘要】距离保护因其不受系统运行方式的影响,在输电线路保护中得到广泛的应用,对此了解其工作原理并借助计算机做仿真研究显得很有意义.通过查阅相关文献资料并以Matlab软件为仿真平台,对三段比相式距离保护的原理进行了仿真研究.在Matlab环境下建立了阻抗继电器、时间继电器、中间继电器的数学仿真模型,在此基础上搭建了一个110kV输电线路的三段比相式距离保护模型,并结合某一110kV输电线参数完成了输电线距离保护整定值计算,通过Simulink模拟短路来验证模型动作的正确性.通过仿真研究验证了三段比相式距离保护原理的正确性,并得出接地短路和相间短路时的整定方式具有差异性,在仿真模块连接时需要信号类型匹配等结论.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2016(054)002【总页数】6页(P63-68)【关键词】距离保护;Matlab软件;短路故障;仿真分析【作者】吴成明;鲁月娥;王婷乐【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;安徽送变电工程公司,安徽合肥230022【正文语种】中文【中图分类】TM773在输配电系统中，因距离保护整定计算不受系统运行方式的影响，在线路保护设计中得到了广泛的应用[1]。
距离保护按整定原理的不同可分为三段比相式和三段比幅式，其整定值是否正确对电力系统安全起着至关重要的作用，因此在保护装置投入使用前要做严格的实验测试[2]。
以往是通过真实物理模型来构建模拟仿真实验室，模拟实验中一般包括发电机、变压器、线路、断路器等，存在占地面积大、投资大、更改实验接线困难、试验系统不完整等缺点。
随着计算机技术的快速发展和电力系统专用数字仿真系统的成功研发，借助计算机可方便地观察分析电力系统在各种运行工况及故障情况下的动态行为[3]。
文献[4-6]以PSCAD4.2软件为仿真平台，对三段比幅式距离保护原理进行了仿真研究，并分析了影响测量阻抗大小的因素，提出了采用自适应的方法来消除线路串联电容和接地过度电阻的影响，但没有指出具体的模块搭建和参数设置过程。
2007 年 2 月 第 30 卷第 1 期舰 船 电 子 对 抗S H I PBOA R D EL EC T RON IC CO U N T E RM EA SU R EFe b . 2007Vo l . 30 No . 1基于 M A TL A B 的毫米波作用距离仿真李 磊 ,吕久明(解放军电子工程学院 ,合肥 230037)摘要 :毫米波传感器可以克服云 、雾 、尘埃和夜间观察等条件的限制 ,并且具有分辨率和分辨精度高等一系列特点 ,因此毫米波技术的研究方兴未艾 。
MA TL AB 语言具有友好的用户操作界面和方便的绘图功能 ,在 工程中得到了广泛的应用 。
介绍了毫米波的特点 ,并在 MA TL AB 6 . 5 环境下对毫米波最大作用距离进行 了研究与仿真 。
关键词 :毫米波 ;最大作用距离 ;仿真 中图分类号 : TN955 . 1 文献标识码 : A文章编号 : C N3221413 (2007) 0120088204Act i ng Distance Si mulat i on of Mill i meter W ave Ba s ed on MAT L ABL I L e i ,L V J i u 2mi n g( Elect r o n ic Engineering In stit u t e of PL A , Hef e i 230037 ,China )Abstract : The milli met e r 2wave se n so r ca n o verco me t he re st rictio n of clo ud , fo g , du s t a n d o b ser vatio n at ni ght a n d so o n , i n a dditio n it ha s ma ny cha ract eri stic s s uc h a s bet t e r re s ol u 2 tio n a nd re s ol vi ng p reci sio n a nd so o n , so t he t ec h nique of t he milli met er 2wa ve se n s o r i s de 2 velopi ng . MA TL A B la ngua ge ha s f rie ndl y op e ratio n i nt erf ace of u se r a nd co n ve ni e n t draw 2 i ng f u nctio n , so it i s app lie d e xt e n sively i n e ngi nee ri ng. Thi s p ap er i nt ro duce s t h e c h a r act e r 2 i s tic s of t h e milli met e r wa v e , a n d st u die s a n d si m ulat e s t h e ma xi mu m eff e ctive di s t a n ce of t h e milli met e r ba s e d o n t h e MA TL A B 6 . 5 .K ey w ords :milli met e r wa v e ; m a xi mu m acti n g di s t a n ce ; s i m ulatio n之间 ,通 常 是 指 30 ～ 300 GHz 这 一 频 率 区 域 。
