基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真

基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试摘要同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。

通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。

通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。

文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。

关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正ABSTRACTSynchronous generator is the energy of the power system provider, and its performance will directly determine the quality of power system security and stability in operation. Through mastering the use of MATLAB for analysis of the excitation control and research skills, flexibility SIMULINK of MATLAB simulation software to analyze performance of the system. Through the use of the software tools from the boring red tape out of the computational burden, and more reflection on the nature of the problem used to solve practical production and research issues.The article introduced the main features of the MATLAB/Simulink，the basic module and function，illustrated the composition of synchronous generator excitation system and its principle of every part，established the simulation model of generator from MATLAB and that of generator excitation system，established synchronous generator excitation system mathematical model that is controlled by the way of PID and PSS，simulate it in the environment of Simulink，get pretty good results.Key words: MATLAB；synchronous generator；excitation control system；modeling；simulation；Correction目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 MATLAB 软件介绍 (1)1.2.1 MATLAB 软件简介 (1)1.2.2 MATLAB 软件语言特点 (2)1.3 Simulink 介绍 (4)1.3.1 Simulink 简介 (4)1.3.2 Simulink 功能介绍 (4)1.3.3 Simulink 特点介绍 (5)2 同步发电机的励磁系统控制原理 (6)2.1 同步发电机介绍 (6)2.1.1 同步发电机工作原理 (6)2.2 励磁系统概述 (7)2.3 励磁系统的分类 (8)2.3.1 直流励磁机励磁系统 (8)2.3.2 半导体励磁系统 (9)2.3.3 静止励磁机励磁系统 (11)2.4 励磁系统在电力系统中的作用 (12)3 同步发电机励磁系统MATLAB 的建模 (15)3.1 励磁控制系统数学模型[3] (15)3.2 励磁控制系统的传递函数[3] (16)4 励磁控制系统的MATLAB 仿真 (17)4.1 励磁系统的仿真 (17)4.1.1 闭环传递函数 (17)4.1.1.1 闭环传递函数模型 (17)4.1.1.2 求阶跃响应 (18)4.1.2 开环传递函数 (18)4.1.2.1 开环传递函数模型 (18)4.1.2.2 根轨迹图设计器 (19)4.2 Simulink 求阶跃响应 (21)4.2.1 阶跃响应的暂态指标 (22)5 励磁控制系统的校正 (23)5.1 校正的概念 (23)5.2 校正的分类 (23)5.3 PID 对励磁系统的仿真 (23)5.4 励磁系统稳定器（PSS）对系统的校正 (25)5.5 PID 校正和PSS 校正的分析比较 (27)6 总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)附录A 计算暂态指标的程序1 (31)附录B 计算暂态指标的程序2 (33)1 绪论1.1 引言同步发电机是电力系统的能量提供者, 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。

利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。

关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。

其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。

本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。

由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。

其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。

1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。

为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。

变压器励磁涌流的仿真研究对变压器空载合闸的电磁瞬变过程进行工程计算很复杂。

文章利用MATLAB的simulink仿真中的电气系统模块库（sim power systems），为研究分析肇庆大旺电厂水岛变压器空载合闸瞬变过程建立了仿真模型，它可以分析该变压器在空载合闸瞬变过程中励磁涌流、磁通以及谐波的变化情况。

并对仿真结果进行简要分析，对研究变压器空载合闸的瞬变过程有一定指导意义。

标签：水岛变压器；空载合闸；励磁涌流；simulink仿真引言变压器空载合闸时，由于铁芯饱，励磁电流将很大，最严重时可达正常励磁电流的上百倍（或数倍的变压器额定电流）。

励磁电流的最大值可以达变压器额定电流的4-8倍（与变压器的额定容量有关），这一远远超过正常励磁电流的合闸电流被称为励磁涌流。

励磁涌流的大小与合闸时电压的相角、变压器铁芯剩磁和饱和程度等有关。

另外，在变压器空载合闸瞬变过程中，电压电流的波形也会畸变，产生谐波。

一定的条件下甚至引起电力系统谐振，引起过电压。

工程上分析计算变压器空载合闸的瞬变过程非常复杂，一般要作若干的简化，如假定铁芯不饱和且无剩磁，忽略一次绕组的电阻等。

文章用MATLAB仿真软件对变压器空载合闸的瞬变过程进行仿真分析，展示分析了其磁通、励磁涌流、谐波等物理量，对工程应用提供了便捷有效的手段。

1 三相变压器模型仿真1.1 模型及参数图1中部分元件参数以国电肇庆大旺电厂为例：电源额定电压UN=6.3kV，内部电抗电阻比设为7；水岛变压器型号为SCB10-1600/6.3，参数：SN=1600KV A，绕组联结方式为Dyn-11，额定电压为6.3/0.4 kV；增益模块K1=1/U1Nm，K2=2？仔f/U2Nm（其中U1Nm为一次侧电压的幅值）。

增益模块用于转换测量量为标幺值。

断路器有一个控制端接计时器，可控制断路器的分合闸时间，合闸时间0.1S，仿真时间2S。

水岛变主保护采用比率制动差动保护，采用二次谐波制动来躲过变压器空载合闸涌流，二次谐波制比为0.2。

于MATLAB_Simulink的变压器建模与仿真基于MATLAB/Simulink的牵引变压器建模与仿真徐（西安铁路局安康供电段新陕西汉中 723000）摘要：针对多种牵引变压器接线方式，建立数学模型，基于Matlab/Simulink仿真软件，建立牵引变压器的仿真模型，并验证数学模型和仿真模型的一致性。

利用所建立仿真模型对不同接线形式牵引变压器在不同条件下对公用电网产生的谐波和负序影响进行仿真试验，对研究各种类型的牵引变压器特性在我国电气化铁路的应用提供条件。

关键词：牵引变压器；数学模型；仿真模型；Matlab/Simulink 中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610061－03 牵引变压器按其特性可分为平衡接线和不平衡接线。

其中不平衡接线有单相接线、Vv接线和YNd11接线；平衡接线是试图实现三相两相对称变换而提出的，主要代表方式有Scott，Leblanc、Kubler、Wood-bridge、阻抗匹配接线等。

本次主要总结了常用牵引变压器的特点并建立数学模型，包括每种牵引变压器的原理结构、原次边电气量关系等，基于Matlab/Simulink软件建立牵引变压器仿真模型，并对牵引变压器在不同条件下的负序、谐波特性的进行了研究. 1 牵引变压器数学模型研究 1.1 YNd11接线 YNd11变压器接线原理如下图所示，如果忽略激磁电流及其漏阻抗压降，二次侧绕组ac相与一次侧绕组A相同相，cb相与C相同相。

由于变压器一次侧绕组A，B，C相与电力系统的相序一致，A相滞后C相，对应的二次侧ac也滞后cb相[2]。

其中Z为牵引端口对应变压器漏抗，和β相的端口电压。

1.2 Vv接线 Vv接线牵引变压器接线原理如图2所示。

为二次侧空载相即α相图2 Vv接线牵引变压器设Vv接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为可得电流输入输出关系[3]：和，电压输入输出关系如下：图1 YNd11接线牵引变压器设YNd11接线变压器一次侧、二次侧绕组匝数分别为和假设变压器原边中性点接地，可以得出一次侧三相电流。

硕士研究生学位论文X X大学论文题目(中文)：基于MATLAB的同步发电机励磁系统的建模仿真论文题目(外文)：Modeling and Simulation of excitation system of synchronous generator based on MATLAB/simulink 研究生姓名：XXXX学科、专业：电气工程研究方向：导师姓名职称：论文答辩日期年月日学位授予日期年月日摘要近些年来,电力系统发展迅速,基本形成了高电压、大机组、超远距离输送的模式。

因此,保证电力系统的安全、稳定、高效运行成为了研究的热点与难点。

同步发电机励磁控制系统是同步发电机控制系统的核心。

经过长年的研究证明, 实现对同步发电机励磁的合理有效控制,是实现电力系统稳定运行要求的最快捷、最有效、最廉价的方法。

传统PID控制需要线性的精确模型,无法实现对非线性对象的有效控制,不能及时应对系统运行中被控对象发生的改变,对于目前以至未来电力系统的发展特点,难以实现有效控制。

模糊控制是一种智能控制方法,它不需要精确的数学模型,鲁棒性强,同时设计简单方便,易于实现。

本文从同步发电机励磁控制系统原理入手,在深入学习PID控制与模糊控制理论之后,将两者结合起来,提出了基于模糊PID同步发电机励磁控制策略。

详细阐述了该模糊PID励磁控制器的设计过程,实现了针对同步发电机励磁控制这一非线性系统的实时在线控制。

选取了多组参数对所设计的励磁控制器进行仿真,与常规PID控制效果进行比较分析。

实验结果表明本文提出的基于模糊PID的同步发电机励磁控制效果良好,系统的动态特性和静态特性相对于传统PID励磁控制都得到改善,能够对系统运行状态的改变做出及时合理的调整,响应速度快,超调量小,调整时间短,使系统具有较强的适应和抗干扰能力,控制效果明显提高；对于传统PID控制无法解决的非线性问题,模糊PID控制依然有良好的控制效果,体现出解决非线性控制问题的优势。

中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告题目：变压器励磁涌流检测模型学生姓名：张旭系别：机械与电气工程系专业年级： 2012级电气工程专业专升本1班指导教师：王铭2013年 7月1 日一、设计任务与要求1、培养学生文献检索的能力。

2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

4、提高学生课程设计报告撰写水平。

设计要求：1、自主学习电力系统仿真软件matlab，提高自学能力；2、利用仿真软件搭建电气工程专业领域内相关知识点的仿真模型；3、对模型进行调试，提高自我解决问题能力；4、利用相关知识通过仿真后得到的波形或数据对仿真模型的正确性进行必要的验证二、方案设计与论证变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器, 用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压, 是交流电输配系统中的重要电气设备。

变压器在轻载或者空载的情况下合闸通电的时候, 可能变压器的一次侧绕组中流过励磁涌流。

励磁涌流出现的原因是在变压器铁芯被拖入饱和区甚至是深度饱和区, 励磁涌流对变压器自身和对电网中的电能质量都有不利影响。

当变压器合闸时, 可能产生很大的电流。

当合上断路器给变压器充电时, 有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大, 然后很快返回到正常的空载励磁电流值,这个冲击电流通常称之为励磁涌流。

变压器励磁电流的大小取决于励磁电感L的数值, 也就取决于变压器铁芯是否饱和, 正常运行和外部故障时变压器不会饱和, 励磁电流一般不会超过额定电流的2% ~ 5%。

励磁涌流的最大值可以达到额定电流的4~ 8 倍, 并与变压器的额定容量有关。

1 励磁涌流的特点(1) 涌流含有数值很大的高次谐波分量( 主要是二次和三次谐波) , 因此, 励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

(2) 励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关。

饱和越深, 电抗越小, 衰减越快。

因此, 在开始瞬间衰减很快, 以后逐渐减慢, 经0. 5~ 1 s 后其值不超过( 0. 25~ 0. 5) In。

基于MATLAB/SIMULINK的变压器微机保护系统仿真研究电气工程及其自动化专业王伟建指导老师马景兰讲师摘要介绍了变压器微机保护的基本原理，重点分析了作为变压器主保护之一的差动保护原理和差动回路里的不平衡电流问题。

在此基础上，利用MATLAB/Simulink 里的powersystem模块库，搭建了变压器故障以及差动保护、过电流保护、接地保护的仿真模型，仿真分析其保护出口与故障波形均与理论分析一致，证明了仿真模型的正确性与有效性，研究中所搭建的变压器故障和保护模型以及所采用的仿真分析方法，具有较强的通用性和广泛的工程应用价值。

关键词MATLAB/Simulink, 变压器, 微机保护, 仿真分析1 前言电力变压器是电力系统中十分重要的电气设备，一旦发生故障，将给电力系统的稳定运行带来严重的后果,在现代供电力系统中，对于变压器的保护，微机保护以其独特的优势应用越来越普及。

目前对于变压器微机保护的研究比较前沿的理论很多，如将数字信号处理技术应用于差动保护中，傅式算法实现及其改进算法，也有国外学者将专家系统，模糊逻辑和神经网络等人工智能方法引入变压器微机保护的研究中。

变压器微机保护由主保护和后备保护构成。

主保护主要是由差动保护来完成的，防止外部短路时的不平衡电流以及防止励磁涌流所致的误动。

防止外部短路时的不平衡电流造成的误动，本文中采用动作可靠的比率制动方法。

防止励磁涌流导致的误动作，则采用二次谐波制动的方法，二次谐波制动技术制动可靠，是防止励磁涌流引起的保护误动作的一个实用的解决方案。

2 变压器差动保护原理变压器纵差保护是变压器绕组故障时变压器的主保护，差动保护的保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。

变压器差动保护涉及有电磁感应关系的各侧电流，其构成原理是磁势平衡原理。

以双绕组变压器为例，如果两侧电流、都以流入变压器为正方向，则正常运行或外部故障时根据磁势平衡原理有：(1)式中：、是变压一次侧和二次侧绕组匝数，是励磁电流。

基于MATLAB的励磁控制系统仿真分析摘要：近些年来,电力系统发展迅速,基本形成了高电压、大机组、超远距离输送的模式。

因此,保证电力系统的安全、稳定、高效运行成为了研究的热点与难点。

同步发电机励磁控制系统是同步发电机控制系统的核心。

经过长年的研究证明,实现对同步发电机励磁的合理有效控制,是实现电力系统稳定运行要求的最快捷、最有效、最廉价的方法。

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。

本文从同步发电机励磁控制系统原理入手，在深入学习PID控制与模糊控制理论之后，将两者结合起来，提出了基于模糊PID同步发电机励磁控制策略，并对其进行了基于MATLAB的励磁控制系统仿真分析。

关键字：同步发电机；励磁控制系统；MATLAB建模；PID控制；模糊控制1发电机励磁系统的作用维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平维持电压水平是励磁控制系统的主要的任务，有以下 3 个主要原因：第一，保证电力系统运行设备的安全。

电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和高运行电压。

保持发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条件之一，这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下，而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。

发电机运行规程规定，大型同步发电机运行电压不得高于额定值的 110％。

第二，保证发电机运行的经济性。

发电机在额定值附近运行是经济的。

如果发电机电压下降，则输出相同的功率所需的定子电流将增加，从而使损耗增加。

规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的 90％；当发电机电压低于 95％时，发电机应限负荷运行。

其他电力设备也有此问题。

第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。

励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且是为简单、经济而有效的措施。

2同步发电机励磁系统建模2.1 发电机模型和励磁系统同步发电机是电力系统中物理过程最复杂的的元件，既有机械运动过程又有电磁暂态过程，并且包含变量众多。

基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析变压器主要用于稳压、电压变换、隔离。

按用途分种类多，主要有单相变压器、干式变压器、箱式变压器、防雷变压器、整流变压器、配电变压器、电力变压器等。

按铁心形状主要有E 型和C型铁。

变压器是电力系统正常运行关键设备之一，由于变压器的长时间高效率运行，故障事故总不可避免的产生。

但其具有无可替代性，尤其是大型变压设备太过昂贵，没有办法经常更换，所以变压器的故障也很引起人们的高度重视。

对变压器内部故障电气量变化规律的认识是开发新的保护方案的前提，因此有必要进行变压器内部故障仿真。

本文在综合分析变压器内部故障及励磁涌流仿真现状的情况下采用simulink软件中的多路互感支路模型模拟故障变压器。

对于变压器的异常状态运行和常见故障进行仿真分析和经验总结，对于及时准确的把握故障原因，及时的采取处理方法确保设备的安全运行意义重大。

所以将变压器故障进行全面的总结以及将新流行的方法用于实际十分重要。

目录1绪论 (2)2变压器异常现象及分析 (2)2.1 变压器内部故障 (2)2.1.1 变压器线路故障 (2)2.1.2 变压器内部异响 (3)2.1.3 爆炸事故及套管闪络故障 (3)2.1.4 变压器油箱温度和油管故障 (3)2.1.5 匝间绝缘故障 (4)2.2 内部故障励磁涌流仿真 (4)2.2.1 仿真要求及目的 (4)2.2.2 仿真参数介绍及波形 (5)3 变压器外部故障 (10)4变压器保护动作处理 (13)4.1基于变压器模型的保护原理 (13)4.1.1基本原理 (13)4.1.2算法 (13)4.2 瓦斯保护 (15)4.2.1 瓦斯保护动作 (16)4.2.2 瓦斯保护在跳闸时的作用 (16)4.3 零序电流保护 (17)4.4 气相色谱分析法的使用判断 (17)5跳闸及冷却器故障分析及处理 (20)5.1 变压器负荷承载过量 (20)5.2 短路的电流和不平衡电流 (21)5.3 短路故障 (22)5.4 冷却器故障处理 (22)5.5 变压器内油量警报 (23)5.6 冷却器电源故障信号处理 (23)5.7 冷却器检测 (23)6变压器开关故障分析及处理方法 (24)6.1 无负载的分接开关分析 (24)6.2 有负载的分接开关分析 (25)7总结分析 (26)1绪论变压器在常见电气设备中，属于构造相对简单实用的电器设备，却又是各个领域绝对不能缺少的。

基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真宁德师范学院论文(设专业指导教师学生学号题目) 毕业计目录1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 (1)1.1 变压器励磁涌流的定义 (1)1.2 变压器励磁涌流产生的原因 (1)2 变压器空载合闸物理过程分析 (1)2.1 单相变压器的涌流分析 (1)2.2 三相变压器的涌流分析 (4)2.3 励磁涌流的影响及抑制措施 (5)3 变压器励磁涌流的仿真 (5)3.1 变压器仿真模型构建 (5)3.3 励磁涌流仿真结果的分析 (6)3.4 励磁涌流与短路电流比较 (8)4 结束语........................................................................................................................ (8)参考文献........................................................................................................................ (9)基于Matlab的三相变压器励磁涌流仿真分析摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。

对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。

关键词：变压器；Matlab；励磁涌流1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理1.1 变压器励磁涌流的定义通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁[1]涌流还不足额定电流的1%，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。

因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电[2]流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上。

三相变压器励磁涌流的MATLAB仿真与分析作者：孙浩黄巍窦增来源：《电脑知识与技术》2015年第27期摘要：在Simulink仿真平台上建立三相变压器励磁涌流仿真模型，对变压器空载合闸投入和外部故障切除后两种情况进行仿真，得出励磁涌流波形，并对其进行快速傅里叶变换（FFT），验证了励磁涌流的波形特点，仿真结果与理论相一致，表明MATLAB软件具有强大的仿真功能，是变压器保护研究和理论教学非常重要的工具。

关键词：变压器；励磁涌流；MATLA中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）28-0182-02Simulation and Analysis for Magnetizing Inrush Current of Three Phase Power Transformer by MATLABSUN Hao1， HUANG Wei2，DOU Zeng3（1. College of Information and Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin 132022，China；2. Changchun Power Supply Company ， Jilin Electric Power Co. Ltd. ，Changchun 130021，China； 2. Information & Telecommunication Company ， Jilin Electric Power Co. Ltd. ，Changchun 130021，China ）Abstract： Magnetizing inrush current model of three phase transformer was established on the simulation platform ，in the two cases of no-load input and removed external fault， inrush current waveforms were obtained ， and which were carried out the Fast Fourier Transform ， and wave shape characteristics of magnetizing inrush current were verified， The simulation results are consistent with the theoretical analysis， and the simulation shows that the software of MATLAB is a good tool to be used to transformer protection research and theoretical teaching.Key words： transformer；magnetizing inrush current；MATLAB变压器励磁涌流是变压器在电压突然增加情况下，如空载投入或外部故障切除后电压恢复时，此暂态过程中变压器可能会严重饱和，所产生的很大的暂态励磁电流[1]。

毕业设计（论文）变压器励磁涌流抑制控制器设计系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期 2011 年 12 月 8 日论文题目：变压器励磁涌流抑制控制器设计专业：电气工程及其自动化本科生：文晨（签名）指导教师：李忠（签名）摘要当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，由于铁芯饱和会产生很大的励磁涌流，在最不利的情形下，可达到到正常励磁电流的上百倍，或者说可达到变压器额定电流的5一7倍。

这一大大超过正常励磁电流的空载合闸电流称为励磁涌流。

励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗、变压器容量的大小和铁芯饱和程度轶芯的剩磁以及合闸时的相角等因素有关。

同时，在变压器空载合闸这一瞬变过程中，电流、电压的波形也会发生畸变，产生谐波;在一定的条件下，还可能会引起电力系统谐振，产生过电压。

变压器差动保护动作正确率长期偏低的一个主要原因是励磁涌流的存在。

而识别励磁涌流有很多方法，由于受变压器铁芯材料磁饱和点的降低、TA暂态饱和等诸多因素的影响，其可靠性可能大幅降低。

因此有待研究一种可靠性更高的识别，抑制励磁涌流的新方法。

本文利用MATLAB软件的仿真平台，在变压器各种运行情况下进行计算机仿真，并对所产生励磁涌流的特点进行分析。

基于这些仿真分析，提出抑制变压器励磁涌流的方法，并且对于这些方法进行仿真分析，确实这些方确实简单易行。

关键词：变压器；励磁涌流；励磁涌流抑制；差动保护Subject ：Transformer inrush current suppression controller designSpecialty ：Electrical system and automationName：wen chen （signature）Instructor：li zhong （signature）AbstractWhen closing or external transformer no-load voltage recovery after fault clearing ,As the core saturation will have a huge inrush current ,In the worst case, can reach to a hundred times the normal excitation current, or up to the rated current of the transformer 5 to 7 times .This greatly exceeds the normal no-load excitation current is called inrush current closing .Inrush current size and decay time and the applied voltage, phase, iron core in the size anddirection of the remanence, the power capacity of the size of the loop impedance, the transformer core saturation capacity of the size and extent of Yi and closing at the core of theremanence the phase angle and other factors .Meanwhile, the transient in the transformer no-load closing process, the current and voltage waveform distortion can occur, resulting in harmonic ;In certain conditions, may also cause power system resonance, resulting in over-voltage .Transformer differential protection accuracy is a major cause of long-term low inrush currentexists .And there are many ways to identify the magnetizing inrush current, the magnetic material due to transformer core saturation point lower, TA transient saturated and many other factors, maysignificantly reduce the reliability .So to be studying a more reliable identification, the new method of magnetizing inrush currentsuppression.This simulation platform using MATLAB software, the operation of the transformer under a variety of computer simulation, and the resulting analysis of the characteristics of magnetizing inrush current. Based on these simulation analysis, the method of magnetizing inrush currentsuppression, and simulation analysis for these methods, does the party really simple . Keywords: transformer；inrush current；inrush current suppression；differential protection目录内容摘要 (II)ABSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1研究的背景及意义 (1)1.2励磁涌流的危害性 (1)1.3 励磁涌流产生的原因及特点 (2) (5) (7)91.4 本章小结 (10)第2章防止励磁涌流引起的误动方法 (11)2.1励磁涌流对差动保护的影响 (11)2.2电流辨别励磁涌流的方法 (12) (12) (13) (14) (15) (16) (16) (17)2.3基于电流电压识别励磁涌流的方法 (17) (18) (19) (21) (22) (22) (23)2.4 新型技术在励磁涌流识别方面的应用 (24) (25) (25) (25)2.5 本章小结 (26)第3章变压器仿真计算模型研究 (28)3.1 MATLAB软件介绍 (28)3.2 仿真模型 (30) (30) (31)3.3 仿真结果分析 (31) (31)343.4 本章小结 (35)第4章几种抑制变压器励磁涌流的方法 (36)4.1控制三相合闸时间法 (36)36384.2中性点串电阻法 (40)40424.3回路串联电阻延迟合闸综合抑制法 (43)4344454.4 性能评价 (46)4646464.5 本章小结 (46)第5章结论 (47)5.1主要结论 (47)5.2 总结与展望 (47)附录1 仿真模型中各个元件的参数设置 (48)参考文献 (52)致谢 (54)第1章绪论1.1研究的背景及意义电力系统由发、输、变、配、用等环节构成，各环节相辅相成、相互影响。

基于MATLAB的变压器故障仿真及保护分析变压器主要用于稳压、电压变换、隔离。

按用途分种类多，主要有单相变压器、干式变压器、箱式变压器、防雷变压器、整流变压器、配电变压器、电力变压器等。

按铁心形状主要有E 型和C型铁。

变压器是电力系统正常运行关键设备之一，由于变压器的长时间高效率运行，故障事故总不可避免的产生。

但其具有无可替代性，尤其是大型变压设备太过昂贵，没有办法经常更换，所以变压器的故障也很引起人们的高度重视。

对变压器内部故障电气量变化规律的认识是开发新的保护方案的前提，因此有必要进行变压器内部故障仿真。

本文在综合分析变压器内部故障及励磁涌流仿真现状的情况下采用simulink软件中的多路互感支路模型模拟故障变压器。

对于变压器的异常状态运行和常见故障进行仿真分析和经验总结，对于及时准确的把握故障原因，及时的采取处理方法确保设备的安全运行意义重大。

所以将变压器故障进行全面的总结以及将新流行的方法用于实际十分重要。

目录1绪论 (2)2变压器异常现象及分析 (2)2.1 变压器内部故障 (2)2.1.1 变压器线路故障 (2)2.1.2 变压器内部异响 (3)2.1.3 爆炸事故及套管闪络故障 (3)2.1.4 变压器油箱温度和油管故障 (3)2.1.5 匝间绝缘故障 (4)2.2 内部故障励磁涌流仿真 (4)2.2.1 仿真要求及目的 (4)2.2.2 仿真参数介绍及波形 (5)3 变压器外部故障 (10)4变压器保护动作处理 (13)4.1基于变压器模型的保护原理 (13)4.1.1基本原理 (13)4.1.2算法 (13)4.2 瓦斯保护 (15)4.2.1 瓦斯保护动作 (16)4.2.2 瓦斯保护在跳闸时的作用 (16)4.3 零序电流保护 (17)4.4 气相色谱分析法的使用判断 (17)5跳闸及冷却器故障分析及处理 (20)5.1 变压器负荷承载过量 (20)5.2 短路的电流和不平衡电流 (21)5.3 短路故障 (22)5.4 冷却器故障处理 (22)5.5 变压器内油量警报 (23)5.6 冷却器电源故障信号处理 (23)5.7 冷却器检测 (23)6变压器开关故障分析及处理方法 (24)6.1 无负载的分接开关分析 (24)6.2 有负载的分接开关分析 (25)7总结分析 (26)1绪论变压器在常见电气设备中，属于构造相对简单实用的电器设备，却又是各个领域绝对不能缺少的。

宁德师范学院毕业论文 (设计) 专业指导教师学生学号题目目录基于Matlab 的三相变压器励磁涌流仿真分析摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab 电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。

对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。

关键词：变压器；Matlab ；励磁涌流1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理变压器励磁涌流的定义通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁涌流还不足额定电流的1%[1]，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。

因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上[2]。

变压器励磁涌流产生的原因对变压器的进行空载合闸操作有两种，即：（1）电力变压器的空载投入电网运行；（2）电网发生故障要切除变压器，待故障排除后变压器的再次投入[3]。

如图1所示，是变压器铁芯近似磁化特性曲线。

从图中可以看出，饱和曲线的延长线与坐标纵轴相交于点S ，把S 点的饱和磁通量定义为s Φ。

在正常运行状态下，饱和磁通介于0~s Φ之间变化，励磁阻抗很大，一般以变压器额定电压和电流为基准的励磁阻抗100m Z >，故变压器的励磁涌流i μ很小，可近似为零；但是，当变压器空载投入时，变压器铁芯磁通量大于s Φ时，达到瞬变磁通x Φ，由下图可以看出，变压器励磁涌流i μ沿着磁化特性曲线将迅速增大。

它的大小与变压器等值阻抗、合闸初相角、变压器铁芯剩磁大小、变压器绕组接线方式、变压器铁芯的材质及结构等诸多因素有关。

图1 变压器铁芯磁化曲线2 变压器空载合闸物理过程分析单相变压器的涌流分析电力系统中的变压器中主要是三相变压器，但分析三相变压器的励磁涌流可以在分析单相变压器励磁涌流的基础上进行。