三相短路和单相接地短路MATLAB知识讲解

. . . .电力系统三相短路计算a main.mclear tim%打开文件[dfile,pathname]=uigetfile('*.m','Select Data File');if pathname == 0error(' you must select a valid data file')elselfile =length(dfile);eval(dfile(1:lfile-2));end%定义输出文件output_file=fopen('output.dat','w');%开始计时tic;%求解节点导纳矩阵，其中Ymatrix1是考虑了变比，且支路未近似的导纳矩阵；Ymatrix2是近似变比为1，但是支路未近似计算的节点导纳矩阵；Ymatrix3是近似变比为1，采取近似支路参数1的导纳矩阵；Ymatrix4是近似变比为1，采取近似支路参数2的导纳矩阵。

Y = Ymatrix2(bus,line);%对故障点进行导纳修正fixY = FixY(Y,bus,fault);%求注入电流Iinj = Inode(bus,calcSettings);U = fixY\Iinj;%得到故障支路与其他支路电流Bcurrent = Ibranch( line,U,fault,Y );%如果发生支路三相短路，那么对应该支路的电流修正为-999999-j999999Ib = ReviseBcurrent( fault,Bcurrent );%结束计时tim=toc;fprintf('\n程序运行结果');fprintf('\n计算完成，共用时%4.4fs,相关结果已保存在output.dat\n',tim);%输出结果fprintf_result(output_file, Ib);fprintf_result1(Ib);b FixY.mfunction fixY = FixY( Y,bus,fault )%对形成的导纳矩阵进行故障点的修正[nb,mb]=size(bus);[nf,mf]= size(fault);fixY = Y;%对发电机节点导纳修正for k=1:nbbusType=bus(k,7);if (busType==1)fixY(bus(k,1),bus(k,1)) = fixY(bus(k,1),bus(k,1)) + 1/1i/bus(k,8);endend%对节点短路和支路短路的导纳矩阵进行修正for k=1:nfnodeI=fault(k,1);nodeJ=fault(k,2);dis=fault(k,3);if (nodeI==0)fixY(nodeJ,nodeJ) = 999999+1i*999999;continue;endif (nodeJ==0)fixY(nodeI,nodeI) = 999999+1i*999999;continue;endif (dis==0)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeI,nodeI) = 999999+1i*999999;continue;endif (dis==1)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeJ,nodeJ) = 999999+1i*999999;continue;endif (dis~=1)&&(dis~=0)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeI,nodeI) = fixY(nodeI,nodeI) - fixY(nodeI,nodeJ)/dis;fixY(nodeJ,nodeJ) = fixY(nodeJ,nodeJ) - fixY(nodeI,nodeJ)/(1-dis);fixY(nodeI,nodeJ)=0;fixY(nodeJ,nodeI)=0;endendendc fprintf_result.mfunction [ output_args ] = fprintf_result( output_file, Ib )%将得到的短路电流输入到输出文件中[n,m]=size(Ib);fprintf( output_file, ' No. No. vector of I value of I\n');for k=1:nI=Ib(k,1);J=Ib(k,2);I01=real(Ib(k,3));I02=imag(Ib(k,3));I1=Ib(k,4);if(I02>=0)fprintf( output_file, '%3d %3d %10.6f+j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endif(I02<0)I02=abs(I02);fprintf( output_file, '%3d %3d %10.6f-j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endfprintf( output_file, '\n');endendd fprintf_result1.mfunction [ output_args ] = fprintf_result1( Ib )%UNTITLED ÇëÔÚ´Ë´¦ÊäÈ뺯Êý¸ÅÒª[n,m]=size(Ib);fprintf(' No. No. vector of I value of I\n');for k=1:nI=Ib(k,1);J=Ib(k,2);I01=real(Ib(k,3));I02=imag(Ib(k,3));I1=Ib(k,4);if(I02>=0)fprintf('%3d %3d %10.6f+j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endif(I02<0)I02=abs(I02);fprintf('%3d %3d %10.6f-j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endfprintf('\n');endende Ibranch.mfunction Bcurrent = Ibranch( line,U,fault,Y )%计算短路电流%记录短路故障参数，如短路节点，如为支路短路，记录距离节点的距离%此段计算采用的支路参数未近似，如果计算近似的时候需要修改[nl,ml]=size(line);Bcurrent=zeros(nl+1,4);faultI=fault(1,1);faultJ=fault(1,2);dis=fault(1,3);faultNode = 0;if(faultI==0)faultNode = faultJ;endif(faultJ==0)faultNode = faultI;endif(dis==1)&&(faultI*faultJ~=0)faultNode = faultJ;endif(dis==0)&&(faultI*faultJ~=0)faultNode = faultI;endif(faultNode~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultNode;Bcurrent(nl+1,2) = faultNode;Iij = 0;Iij1=0;end%计算非故障支路的短路电流for k=1:nli=line(k,1);j=line(k,2);Ui=U(i);if j~=0Uj=U(j);elseUj=0;endif line(k,2)==0Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);Iij=Ui*Ym;Iij1=abs(Iij);endif line(k,2)~=0Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);Iij=(Ui-Uj)*Yt+Ui*Ym;Iij1=abs(Iij);endBcurrent(k,1)=i;Bcurrent(k,2)=j;Bcurrent(k,3)=Iij;Bcurrent(k,4)=Iij1;end%如果为节点短路，修正短路点的电流大小if(faultNode~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultNode;Bcurrent(nl+1,2) = faultNode;Ifault = 0;branchCurrent=0;for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);if(I*J==0)continue;endbranchCurrent = (U(I)-U(J))/(line(k,3)+1i*line(k,4));if (I==faultNode)Ifault = Ifault - branchCurrent ;elseif (J==faultNode)Ifault = Ifault + branchCurrent ;endendendBcurrent(nl+1,3) = Ifault;Bcurrent(nl+1,4) = abs(Bcurrent(nl+1,3));end%如果为支路短路，修正短路支路的短路电流大小if(dis~=0)&&(dis~=1)&&(faultI*faultJ~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultI;Bcurrent(nl+1,2) = faultJ;Bcurrent(nl+1,3) = U(faultI)*Y(faultI,faultJ)/dis + U(faultJ)*Y(faultI,faultJ)/(1-dis);Bcurrent(nl+1,4) = abs(Bcurrent(nl+1,3));endendf Inode.mfunction Iinj = Inode( bus,calcSettings )%计算节点注入电流[nb,mb]=size(bus);Iinj = zeros(nb,1);for k=1:nbbusType=bus(k,7);if(calcSettings(1)==1)v = 1;elsev = bus(k,2);end%对发电机节点电流进行修正if (busType==1)Iinj(bus(k,1),1) = Iinj(bus(k,1),1) + v/1i/bus(k,8);endendendg ReviseBcurrent.mfunction Ib = ReviseBcurrent( fault,Bcurrent )%如果发生支路短路，对原来的计算电流进行修正，使该支路短路电流输出为-999999-j999999 clear faultIfaultJdis[nt,mt]=size(Bcurrent);Ib=zeros(nt,mt);faultI=fault(1,1);faultJ=fault(1,2);dis=fault(1,3);for k=1:nt-1i=Bcurrent(k,1);j=Bcurrent(k,2);Ib(k,:)=Bcurrent(k,:);if (faultI*faultJ~=0)&&(dis~=1)&&(dis~=0)&&(i==faultI)&&(j==faultJ)Ib(k,1)=i;Ib(k,2)=j;Ib(k,3)=-999999-1i*999999;Ib(k,4)=-999999;endif (faultI*faultJ~=0)&&(dis~=1)&&(dis~=0)&&(i==faultJ)&&(j==faultI)Ib(k,1)=i;Ib(k,2)=j;Ib(k,3)=-999999-1i*999999;Ib(k,4)=-999999;endIb(nt,:)=Bcurrent(nt,:);endh Ymatrix1.mfunction Y = Ymatrix1( bus,line )%考虑变压器，并且支路参数不近似的节点导纳矩阵[nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);K=line(k,7);if (K==0)&&(J~=0)Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif (K==0)&&(J==0)Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endif K>0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/(K*K);Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;Y(J,I)=Y(I,J);endif K<0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+K*K*Yt;Y(I,J)=Y(I,J)+K*Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endendendi Ymatrix2.mfunction Y = Ymatrix2( bus,line )%考虑变压器变比近似为1，支路参数不等效[nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endendendj Ymatrix3.mfunction Y = Ymatrix3( bus,line )%考虑变压器变比为1，采用支路参数近似1[nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=imag(1/Zt);Ym=imag(line(k,5)+1i*line(k,6));if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endendendk Ymatrix4.mfunction Y = Ymatrix4( bus,line )%变压器变比近似为1，采用支路等效参数2 [nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=1i*line(k,6);if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endendend。

电力系统三相短路计算a main.mclear tim%打开文件[dfile,pathname]=uigetfile('*.m' , 'Select Data File');if pathname == 0error( ' you must select a valid data file')elselfile =length(dfile);eval(dfile(1:lfile-2));end%定义输出文件output_file=fopen('output.dat', 'w' );%开始计时tic;%求解节点导纳矩阵，其中Ymatrix1 是考虑了变比，且支路未近似的导纳矩阵；Ymatrix2 是近似变比为 1，但是支路未近似计算的节点导纳矩阵；Ymatrix3 是近似变比为 1，采取近似支路参数 1的导纳矩阵； Ymatrix4 是近似变比为 1，采取近似支路参数2的导纳矩阵。

Y = Ymatrix2(bus,line);%对故障点进行导纳修正fixY = FixY(Y,bus,fault);%求注入电流Iinj = Inode(bus,calcSettings);U = fixY\Iinj;%得到故障支路与其他支路电流Bcurrent = Ibranch( line,U,fault,Y );%如果发生支路三相短路，那么对应该支路的电流修正为-999999-j999999Ib = ReviseBcurrent( fault,Bcurrent );%结束计时tim=toc;fprintf( '\n 程序运行结果 ' );fprintf( '\n 计算完成，共用时 %4.4fs, 相关结果已保存在 output.dat\n',tim);%输出结果fprintf_result(output_file, Ib);fprintf_result1(Ib);b FixY.mfunction fixY = FixY( Y,bus,fault )%对形成的导纳矩阵进行故障点的修正[nb,mb]=size(bus);[nf,mf]= size(fault);fixY = Y;%对发电机节点导纳修正for k=1:nbbusType=bus(k,7);if (busType==1)fixY(bus(k,1),bus(k,1)) = fixY(bus(k,1),bus(k,1)) + 1/1i/bus(k,8);endend%对节点短路和支路短路的导纳矩阵进行修正for k=1:nfnodeI=fault(k,1);nodeJ=fault(k,2);dis=fault(k,3);if (nodeI==0)fixY(nodeJ,nodeJ) = 999999+1i*999999;continue ;endif(nodeJ==0)fixY(nodeI,nodeI) = 999999+1i*999999;continue ;if(dis==0)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeI,nodeI) = 999999+1i*999999;continue ;endif(dis==1)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeJ,nodeJ) = 999999+1i*999999;continue ;endif(dis~=1)&&(dis~=0)&&(nodeI*nodeJ~=0)fixY(nodeI,nodeI) = fixY(nodeI,nodeI) - fixY(nodeI,nodeJ)/dis;fixY(nodeJ,nodeJ) = fixY(nodeJ,nodeJ) - fixY(nodeI,nodeJ)/(1-dis); fixY(nodeI,nodeJ)=0;fixY(nodeJ,nodeI)=0;endendc fprintf_result.mfunction [ output_args ] = fprintf_result( output_file, Ib )%将得到的短路电流输入到输出文件中[n,m]=size(Ib);fprintf(output_file,' No. No. vector of I value of I\n' );for k=1:nI=Ib(k,1);J=Ib(k,2);I01=real(Ib(k,3));I02=imag(Ib(k,3));I1=Ib(k,4);if (I02>=0)fprintf( output_file,'%3d %3d %10.6f+j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endif (I02<0)I02=abs(I02);fprintf( output_file,'%3d %3d %10.6f-j%10.6f %10.6f',I,J,I01,I02,I1);endfprintf( output_file,'\n' );endendd fprintf_result1.mfunction [ output_args ] = fprintf_result1( Ib )%UNTITLED? ? ? ú′? ′|ê? è? oˉêy ? ? òa[n,m]=size(Ib);fprintf( ' No. No. vector of I value of I\n' );for k=1:nI=Ib(k,1);J=Ib(k,2);I01=real(Ib(k,3));I02=imag(Ib(k,3));I1=Ib(k,4);if (I02>=0)fprintf( '%3d %3d %10.6f+j%10.6f %10.6f' ,I,J,I01,I02,I1);endif (I02<0)I02=abs(I02);fprintf( '%3d %3d %10.6f-j%10.6f %10.6f' ,I,J,I01,I02,I1);endfprintf('\n' );endende Ibranch.mfunction Bcurrent = Ibranch( line,U,fault,Y )%计算短路电流%记录短路故障参数，如短路节点，如为支路短路，记录距离节点的距离%此段计算采用的支路参数未近似，如果计算近似的时候需要修改[nl,ml]=size(line);Bcurrent=zeros(nl+1,4);faultI=fault(1,1);faultJ=fault(1,2);dis=fault(1,3);faultNode = 0;if (faultI==0)faultNode = faultJ;endif (faultJ==0)faultNode = faultI;endif (dis==1)&&(faultI*faultJ~=0) faultNode = faultJ;endif (dis==0)&&(faultI*faultJ~=0) faultNode = faultI;endif (faultNode~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultNode;Bcurrent(nl+1,2) = faultNode;Iij = 0;Iij1=0;end%计算非故障支路的短路电流for k=1:nli=line(k,1);j=line(k,2);Ui=U(i);if j~=0Uj=U(j);elseUj=0;endif line(k,2)==0Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);Iij=Ui*Ym;Iij1=abs(Iij);endif line(k,2)~=0Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);Iij=(Ui-Uj)*Yt+Ui*Ym;Iij1=abs(Iij);endBcurrent(k,1)=i;Bcurrent(k,2)=j;Bcurrent(k,3)=Iij;Bcurrent(k,4)=Iij1;end%如果为节点短路，修正短路点的电流大小if (faultNode~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultNode;Bcurrent(nl+1,2) = faultNode;Ifault = 0;branchCurrent=0;for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);if (I*J==0)continue ;endbranchCurrent = (U(I)-U(J))/(line(k,3)+1i*line(k,4));if(I==faultNode)Ifault = Ifault - branchCurrent ;else if (J==faultNode)Ifault = Ifault + branchCurrent ;endendendBcurrent(nl+1,3) = Ifault;Bcurrent(nl+1,4) = abs(Bcurrent(nl+1,3)); end%如果为支路短路，修正短路支路的短路电流大小if (dis~=0)&&(dis~=1)&&(faultI*faultJ~=0)Bcurrent(nl+1,1) = faultI;Bcurrent(nl+1,2) = faultJ;Bcurrent(nl+1,3) = U(faultI)*Y(faultI,faultJ)/dis + U(faultJ)*Y(faultI,faultJ)/(1-dis);Bcurrent(nl+1,4) = abs(Bcurrent(nl+1,3));endendf Inode.mfunction Iinj = Inode( bus,calcSettings )%计算节点注入电流[nb,mb]=size(bus);Iinj = zeros(nb,1);for k=1:nbbusType=bus(k,7);if (calcSettings(1)==1)v = 1;elsev = bus(k,2);end%对发电机节点电流进行修正if (busType==1)Iinj(bus(k,1),1) = Iinj(bus(k,1),1) + v/1i/bus(k,8);endendendg ReviseBcurrent.mfunction Ib = ReviseBcurrent( fault,Bcurrent )%如果发生支路短路，对原来的计算电流进行修正，使该支路短路电流输出为 -999999-j999999clear faultI faultJ dis[nt,mt]=size(Bcurrent);Ib=zeros(nt,mt);faultI=fault(1,1);faultJ=fault(1,2);dis=fault(1,3);for k=1:nt-1i=Bcurrent(k,1);j=Bcurrent(k,2);Ib(k,:)=Bcurrent(k,:);if(faultI*faultJ~=0)&&(dis~=1)&&(dis~=0)&&(i==faultI)&&(j==faultJ) Ib(k,1)=i;Ib(k,2)=j;Ib(k,3)=-999999-1i*999999;Ib(k,4)=-999999;endif(faultI*faultJ~=0)&&(dis~=1)&&(dis~=0)&&(i==faultJ)&&(j==faultI) Ib(k,1)=i;Ib(k,2)=j;Ib(k,3)=-999999-1i*999999;Ib(k,4)=-999999;endIb(nt,:)=Bcurrent(nt,:);endh Ymatrix1.mfunction Y = Ymatrix1( bus,line )%考虑变压器，并且支路参数不近似的节点导纳矩阵[nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);K=line(k,7);if (K==0)&&(J~=0) Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif (K==0)&&(J==0) Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endif K>0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/(K*K); Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;Y(J,I)=Y(I,J);endif K<0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+K*K*Yt;Y(I,J)=Y(I,J)+K*Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endendendi Ymatrix2.mfunction Y = Ymatrix2( bus,line )%考虑变压器变比近似为1，支路参数不等效[nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4); Yt=1/Zt;Ym=line(k,5)+1i*line(k,6);if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endendendj Ymatrix3.mfunction Y = Ymatrix3( bus,line )%考虑变压器变比为 1，采用支路参数近似 1 [nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=line(k,3)+1i*line(k,4);Yt=imag(1/Zt);Ym=imag(line(k,5)+1i*line(k,6));if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endendendk Ymatrix4.mfunction Y = Ymatrix4( bus,line )%变压器变比近似为 1，采用支路等效参数 2 [nb,mb]=size(bus);[nl,ml]=size(line);Y=zeros(nb,nb);for k=1:nlI=line(k,1);J=line(k,2);Zt=1i*line(k,4);Yt=1/Zt;Ym=1i*line(k,6);if J~=0Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym; Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J);endif J==0Y(I,I)=Y(I,I)+Ym;endend end。

基于MATLAB的10kV铁路电力线路不接地系统单相接地短路故障分析摘要：由于中性点不接地系统运行的优点，使其在我国配电系统中广泛采用，铁路中电力线路和变、配电所也多采用中性点不接地方式。

本文主要研究中性点不接地系统发生单相接地故障的情况，进行理论分析且通过仿真验证了理论正确性，详细论述了故障前后零序电流和电压的波形变化，为实际故障查找与判别提供依据。

同时结合现场实际，总结单相接地故障的事故原因。

对满足铁路安全性、稳定性、可靠性的供电需求提供了一定保障。

关键词：中性点不接地；单相接地短路；零序分量；MATLAB仿真一、中性点不接地系统单相故障理论分析中性点不接地方式属于小电流接地系统中的一种，是因为接地点电流比负载电流小很多，故将其称为小电流接地系统。

在电压等级较低，通常66kV及以下的系统使用小电流接地系统，铁路电力线路电压等级一般为10KV，故采用中性点不接地方式。

当单相接地故障发生时，因为暂不构成短路回路，电流通常不大于负载电流，线电压依然对称，因而不影响对用户的持续供电，系统可继续在这种状态下运行1～2h，不急于立刻处理该故障线路，断路器也不必马上动作，维持对用户的供电不间断，提高了供电的可靠性。

如图1所示，系统中性点不接地，在非故障情况下,三相对地电容数值相等，如我们所知容性负载，每相电容电流超前相电压90°，且三相电容电流相加为零。

图1 中性点不接地系统单相接地故障示意图图2 A相发生单相接地故障因为线电压、三相负荷电流，故障前后没有变化，仍然对称，我们在此只分析对地之间的变化。

如图2相量关系所示，假设单相接地短路故障发生在A相，则A相对地电压变为0，且其对地电容短路，对地电容电流则变为0。

而非故障相对地电压变为倍，对地电容电流也相应变为倍。

在A相接地以后，假设负载电流和短路电流在线路阻抗上的分压为0，则接地处各相对地电压如下：，B相为，C相为，故障点K的零序电压是：，在故障点处非故障相产生的电容电流流向该点，B相为 C相为其有效值为,其中为相电压有效值。

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。

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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。

m a t l a b短路故障分析目录课程设计（论文）任务书-----------------------（1）引言-------------------------------------------------------------------（3）第一章．电力系统短路故障分析-------------------------------（4）第二章．电力系统单相短路计算--------------------（5）2.1简单不对称故障的分析计算----------------------（5）2.1.1.对称分量法-------------------（5）2.2 单相接地短路------------------------------（6）2.2.1.正序等效定则 ----------------------------（6）2.2.2.复合序网---------------------------------（6）2.2.3.单相接地短路分析---------------------------（7）第三章．电力系统单相短路时域分析----------------（10）3.1仿真模型的设计与实现------------------------（10）3.1.1.实例分析--------------------------------（10）3.1.2.仿真参数------------------------------ --（11）3.2仿真结果分析-------------------------------（13）结束语-----------------------------------------（22）参考文献---------------------------------------（22）课程设计（论文）任务书引言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实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，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。

·……………………. ………………. …………………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。

电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计短路计算程序电力系统短路故障分析是电力系统设计和运行过程中非常重要的一环。

短路故障会导致电力系统各个部分的电压、电流和功率的突然变化，对设备的保护和稳定运行产生不利影响甚至引起事故。

因此，进行短路计算和故障分析非常必要。

MATLAB是一种功能强大的数值计算和数据可视化工具，对于电力系统短路计算和故障分析也可以发挥重要的作用。

下面将介绍如何使用MATLAB设计一个简单的电力系统短路计算程序。

首先，我们需要建立一个电力系统的模型。

电力系统可以用图模型表示，其中节点表示发电机、变压器、负荷等设备，边表示导线、变压器等电力连接。

我们可以使用MATLAB中的图模型工具箱创建电力系统模型，并且设置各个节点和边的属性，例如电压、电流、阻抗等。

然后，我们需要编写短路计算程序。

短路计算可以分为对称故障和不对称故障两种情况。

对称故障是指短路故障发生在电力系统的正常运行条件下，例如三相短路。

不对称故障是指短路故障发生在电力系统的不正常运行条件下，例如单相接地短路。

对于对称故障，我们可以使用节点电流法进行计算。

首先，应用基尔霍夫电流定律，根据电压和阻抗计算电流。

然后，根据节点电流方程和电流方程计算电流分布。

最后，根据电流分布计算短路电流和故障点的电压。

对于不对称故障，我们可以使用仿真方法进行计算。

首先，需要设置故障位置和故障类型，例如A相到地短路。

然后，根据故障位置和类型修改节点和边的参数，例如将故障位置的阻抗设置为零。

最后，使用数值方法求解电力系统的动态响应，得到短路电流和故障点的电压。

在MATLAB中，可以使用矩阵运算和数值求解函数实现短路计算。

例如，可以使用矩阵乘法和矩阵求逆函数计算节点电流和电流分布。

可以使用ODE求解器求解动态响应方程。

可以使用MATLAB的绘图函数绘制电力系统的电流分布和故障点的电压。

总结起来，电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计涉及建立电力系统模型、编写短路计算程序并使用MATLAB的数值计算和数据可视化工具进行计算和分析。

matlab基于节点阻抗矩阵的三相短路计算MATLAB基于节点阻抗矩阵的三相短路计算三相短路是电力系统中最常见的故障类型之一，也是最严重的一种故障，其产生的电流会对设备造成故障、损坏电力设备，甚至会导致火灾等事故。

因此，对电力系统进行三相短路计算及分析非常必要，MATLAB是一款通用的工具软件，可用于电力系统的短路计算中，本文就基于节点阻抗矩阵介绍MATLAB的三相短路计算。

一、节点阻抗矩阵节点阻抗矩阵是一种直观、简单、易于理解的方法，其基本思想是将电力系统中每个节点的短路电流计算单独列成一个向量，向量中每个元素都代表着该节点与其他节点之间的电流响应系数。

节点阻抗矩阵根据电力系统的拓扑结构所形成，元素值来自于两个节点之间的阻抗和电导之和。

二、节点阻抗矩阵的计算1、定义节点位置和电力设备参数在MATLAB中，首先需要定义电力系统中所有节点的位置参数（x，y）、所有支路的编号、阻抗参数值等，定义方法如下：node_position=[1 1; 1 1.5; 1.5 1; 1.5 1.5]; %四个节点的位置line=[1 2 0.02 0.04; 1 3 0.01 0.03; 2 4 0.03 0.06; 3 40.02 0.04];%四条线路的起始节点、结束节点、电阻、电抗2、构建节点阻抗矩阵根据节点位置和电力设备参数，可以通过以下语句构建节点阻抗矩阵：[~,Y_node]=Admittance_Matrix(line,4); %采用自定义函数计算导纳矩阵Z_node=inv(Y_node);%计算节点阻抗矩阵其中，Admittance_Matrix函数是一个自定义函数，用于求取系统的导纳矩阵，在导纳矩阵中，对称元素等于发电机到负载电工的导纳，非对称元素等于接线点的线路阻抗之和，函数的具体实现方法可以查阅MATLAB帮助文档。

三、三相短路计算有了节点阻抗矩阵，就可以进行三相短路计算，MATLAB中可以通过以下步骤进行计算：1、定义故障考虑的节点编号和负荷首先需要确定故障考虑的节点，即需要计算的节点，有多少个节点，就需要计算多少次，在节点矩阵中的位置，判定方法如下：fault_node=2;%节点2作为故障节点bus=[1 0; 2 10+4*j; 3 10+j; 4 15];%分别代表总发电机、故障节点、非故障节点1和非故障节点2的编号和电阻2、计算故障前的稳态电压在进行三相短路计算之前，需要先计算故障前的稳态电压值，详细计算方式可以参考MATLAB帮助文档或其他相关资料，计算发电机电动势和短路电流，具体计算方法如下：[num_bus,~]=size(bus);V_node=zeros(num_bus,num_bus);for i=1:num_busfor j=1:num_busV_node(i,j)=(bus(i,2)-bus(j,2))/Z_node(i,j);endend%计算电动势和短路电流Es=bus(1,2)-V_node(1,2)*Z_node(1,2);Fault_Pre_Curr=(Es-bus(fault_node,2))/Z_node(1,fault_node);3、计算短路电流和故障后电流得到故障前稳态电压后，可以根据一定的公式计算短路电流和故障后电流，具体计算方法如下：Z_fault=0.03+0.02*j;%故障阻抗I_fault=bus(fault_node,2)/(Z_node(fault_node,fault_node) +Z_fault);I_fault_phase=I_fault/(3^0.5);4、计算故障后电压最后，可以根据故障后电流计算出故障时间的电压，公式如下：V_fault_node=bus(fault_node,2)-I_fault*Z_node(fault_node,fault_node);总结本文简要介绍了MATLAB基于节点阻抗矩阵的三相短路计算方法，通过以上的步骤，可以较为准确地计算出电力系统中三相短路的电流和电压，为电力系统的安全稳定运行提供了重要保障。

实验二 短路电流计算程序的实现一、三相短路电流计算程序计算短路电流周期分量，如I ''（I '）时，实际上就是求解交流电路的稳态电流，其数学模型也就是网络的线性代数方程，一般选用节点电压方程。

方程的系数矩阵是对称的。

在短路电流计算中变化的量往往是方程的常数项，需要多次求解线性方程组。

1．等值网络图2-1给出了不计负荷情况下计算短路电流I ''的等值网络。

在图2-1（a ）中G 代表发电机端电压节点，发电机等值电势和电抗分别为E '' 和dx ''，D 表示负荷节点，f 点为直接短路点。

应用叠加原理如图2-1所示。

正常运行方式为空载运行，网络中各点电压均为1；在故障分量网络中。

只需作故障分量的计算。

由图2-1的故障分量网络可见，这个网络与潮流计算的网络的差别在于发电机节点上多接了对地电抗dx ''。

当然如果短路计算中可以忽略线路电阻和电纳，而且不计变压器的实际变比，则短路计算网络较潮流计算网络简化，而且网络本身是纯感性的。

1E ''x1E '' x 1E '' x 1-=1=图2-1 在不计负荷情况下计算短路电流I ″的等值电路2． 用节电阻抗矩阵计算短路电流如果已经形成了故障分量网络的节点阻抗矩阵，则矩阵中的对角元素就是网络从f 点看进去的等值阻抗，又称为f 点的自阻抗。

fi Z 为f 点与i 点的互阻抗，均用大写Z 表示。

由节点方程中的第f 个方程：n fn f ff f f I Z I Z I Z U ++++=11。

ff Z 为其它节电电流为零时，节点f 的电压和电流之比，即网络对f 点的等值阻抗。

根据故障分量网络，直接应用戴维南定理可求得直接短路电流（由故障点流出）为fff ffz Z U I +=0（2-1）式中，f z 为接地阻抗；0f U 为f 点短路前的电压。

电力系统三相短路和单相接地短路
实验目的：
1.理解掌握短路的类型及在短路故障后的影响。

2.运用 MATLAB 的电力系统工具箱对三相短路和单相接地短路进行建模，
并分别观察分析其电压、电流的波形，并得出结论。

实验内容：
在二相电力系统中，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，产生复杂的暂态现象。

在三相系统中，可能发生的短路有:三相短路、两相短路、一相短路接地和单相接地短路。

建立如图 3.1 理想情况下小型电力系统的模型。

图 3.1
参数设置：
电源模块图 3.2：
图 3.2三相电压电流测量模块图 3.3
图 3.3输电线路图 3.4：
图 3.4输电线路模块图 3.5：
图 3.5
万用表模块图 3.6:
(电压)
（电流）
图 3.6万用表 1 图 3.7
图 3.7三相序分量分析图 3.8:
图 3.8算法模块图 3.9：
图 3.9
单项接地：
故障模块 3.10：
图 3.10
对于测量模块和三相模块相同。

实验二 短路电流计算程序的实现一、三相短路电流计算程序计算短路电流周期分量，如I ''（I '）时，实际上就是求解交流电路的稳态电流，其数学模型也就是网络的线性代数方程，一般选用节点电压方程。

方程的系数矩阵是对称的。

在短路电流计算中变化的量往往是方程的常数项，需要多次求解线性方程组。

1．等值网络图2-1给出了不计负荷情况下计算短路电流I ''的等值网络。

在图2-1（a ）中G 代表发电机端电压节点，发电机等值电势和电抗分别为E '' 和dx ''，D 表示负荷节点，f 点为直接短路点。

应用叠加原理如图2-1所示。

正常运行方式为空载运行，网络中各点电压均为1；在故障分量网络中。

只需作故障分量的计算。

由图2-1的故障分量网络可见，这个网络与潮流计算的网络的差别在于发电机节点上多接了对地电抗dx ''。

当然如果短路计算中可以忽略线路电阻和电纳，而且不计变压器的实际变比，则短路计算网络较潮流计算网络简化，而且网络本身是纯感性的。

1E ''x1E '' x 1E '' x 1-=1=图2-1 在不计负荷情况下计算短路电流I ″的等值电路2． 用节电阻抗矩阵计算短路电流如果已经形成了故障分量网络的节点阻抗矩阵，则矩阵中的对角元素就是网络从f 点看进去的等值阻抗，又称为f 点的自阻抗。

fi Z 为f 点与i 点的互阻抗，均用大写Z 表示。

由节点方程中的第f 个方程：n fn f ff f f I Z I Z I Z U ++++=11。

ff Z 为其它节电电流为零时，节点f 的电压和电流之比，即网络对f 点的等值阻抗。

根据故障分量网络，直接应用戴维南定理可求得直接短路电流（由故障点流出）为fff ffz Z U I +=0（2-1）式中，f z 为接地阻抗；0f U 为f 点短路前的电压。

河南城建皇家学院之迟辟智美创作电力系统短路计算的MATLAB算法姓名：学号：专业班级：指导老师：所在院系：电气与信息工程学院2014年11月 22 日摘要本设计是利用设计相关的MATLAB法式实现对分歧类型电力系统短路故障进行计算机计算.随着人类生发生活对电力日加依赖，电网正向着跨国界的巨型电网发展，随着电网规模的扩年夜，人类对电力系统的稳定性要求也日益提高.电力系统的短路故障是电网故障中较为严重的故障，而且是发生几率最多的故障.当发生短路时，其短路电流可达数万安培，巨年夜的短路电流发生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环，所以当发生短路时，开关电气设备必需经得起可能的最年夜短路电流而不致损坏，所以求取相关网络的短路电流对电网的设计具有不成估量的巨年夜作用.本文所设计的MATLAB算法是根据电力系统发生短路时的相关特点，建立分歧故障所对应的短路数学模型，从而构造出网络的线性代数方程，最终获得电力系统短路电流的MATLAB汁算方法──节点阻抗矩阵的支路追加法，该法子适用于各种结构的电网，展现出了计算机计算的巨年夜优势.目录1 引言22 理论分析4443 仿真分析7法式主框图7法式代码7114 结论155参考文献171 引言电力系统短路电流计算是电力系统运行、分析的重要环节，是电力设计中最重要的计算之一.传统的短路电流计算是以手工计算为基础进行的，先通过相关电路知识化简所求的电力网络,求出各电源点对短路点的转移阻抗，进而计算出电抗XJS，再查找运算曲线，最终求得短路电流的周期分量.传统的手工计算过程非常繁杂,工作量年夜, 容易犯错.随着电网规模的扩年夜传统的手工计算已经不能满足现代电力网络设计的要求.此时，采纳计算机辅助计算显失势在必行.本文所设计的MATLAB算法是根据电力系统发生短路时的相关特点，建立分歧故障所对应的短路数学模型，从而构造出网络的线性代数方程，最终获得电力系统短路电流的MATLAB汁算方法──节点阻抗矩阵的支路追加法.2 理论分析本文针对以下例题进行详细的计算机算法的分析和设计.例：某三节点电力系统的简化等值电路如图2-1所示，阻抗参数标幺值编注在图上，发机电电压认为是1.计算：1.节点3三相短路电流及各节点电压和各支路电流.2.节点3发生单相短路接地、两相短路的瞬时，（1）节点1和2的电压；（2）线路1-2、1-3和2-3的电流；（3）发机电1、2 的端电压.①②③1.0j 1.0j 1.0j 15.0j 075.0j 11图2-1 某电力系统的简化等值电路1) 假设系统有无限年夜的容量.短路后，系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要年夜很多.2) 在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发机电、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对架空线和电缆，只有当其电阻年夜于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻.3) 短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流. 计算步伐三相短路：1.用节电阻抗矩阵计算短路电流如果已经形成了故障分量网络的节点阻抗矩阵，则矩阵中的对角元素就是网络从f 点看进去的等值阻抗，又称为f 点的自阻抗.fi Z 为f 点与i 点的互阻抗均用年夜写Z 暗示.由节点方程中的第f 个方程：n fn f ff f f I Z I Z I Z U ++++=11. ff Z 为其它节电电流为零时，节点f 的电压和电流之比，即网络对f 点的等值阻抗.根据故障分量网络，直接应用戴维南定理可求得直接短路电流（由故障点流出）为fff ffz Z U I +=0（2-1）式中，f z 为接地阻抗；0f U 为f 点短路前的电压. 如果短路点为直接短路，则f z =0，在实用计算中采纳（2-2）式ffffffZ Z U I 1≈= （2-2） 因此，一旦形成了节点阻抗矩阵，任一点的短路电流即可方便地求出，即即是该点自阻抗的倒数.节点导纳矩阵的特点是易于形成，当网络结构变动时也容易修改，而且矩阵自己是很稀疏的，可是应用它计算短路电流不如用节点阻抗矩阵那样直接.由于节点阻抗矩阵B Z 是节点导纳矩阵B Y 的逆矩阵，可以先求B Y 再求B Z （即是1-B Y ），或者B Z 中的部份元素.具体计算可以采纳以下步伐：应用B Y 计算短路点f 的自阻抗和互阻抗nf ff f Z Z Z 1. 应用（2-1）式计算短路电流. 2．计算节点电压和支路电流由故障分量网络可知，只有节点f 有节点电流f I -，各节点电压的故障分量为⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆n f U U U 1=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nfn fn ff f f Z Z Z Z Z Z Z Z11111⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡- 00f I =⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡nf ff fZ Z Z 1()fI - (2-3) 所以，各节点短路故障后的电压为⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫-=+==+=-=+=f nf n n n n f f f f ΙΖU U ΔU U U ΔU U ΙΖU U ΔU U000110110110 (2-4) 任一支路i -j 的电流为ijjIijz U U I -= (2-5)式中，ij z 为i -j 支路的阻抗.分歧毛病称短路：1.近似的实用计算中，对短路故障可假设各节点短路前瞬间电压均为1.如果要求准确计算故障前的运行情况，则需要进行潮水计算.2.成正序、负序和零序节点导纳矩阵.发机电的正序电抗用dx ''，可计算故障后瞬时的量.发机电的负序电抗近似即是dx ''.当不考虑负荷影响时，在正、序负序网络不接入负荷阻抗.因为负荷的中性点一般不接地，所以零序无通路.3.形成三个序网的节点导纳矩阵后，可求得故障端点的等值阻抗.对短路故障，只要令1=f I （其余节点电流均为零），分别应用三个序网的节点导纳矩阵求解一次即可获得三个序网和f 点的有关阻抗.4.根据分歧的故障，分别利用表2-1列出的公式计算故障处各序电流、电压，进而合成获得三相电流、电压.表2-1 三种分歧毛病称短路在短路点处的各序电流、电压计算公式5.计算网络中任一点的电压，将用到以下相应的计算公式.⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-=-=-=)0()0()0()2()2()2()1()1(0)1(if f i if f i if f i i Z I UZ I U Z I U U （2-6） 式中，0i U 为短路前i 点的电压. 6．对短路故障，任一支路的各序电流均可用下式计算：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫-=-=-=)0()0()0()0()2()2()2()2()1()1()1()1(ij j i ij ij j i ij ij j i ij Z U U I Z U U I Z U U I （2-7） 3 仿真分析法式代码 三相短路： clear之间的阻抗（i<j ） n=3;%k=3;%for i=1:n if i==kII(i)=1; else II(i)=0; end endZ(:,k)=YB\II';Zk=Z(:,k)%节点m 的自阻抗和互阻抗 k,Ik=1/Z(k,k) for i=1:nU(i)=1-Z(i,k)*Ik; end Un=U'for i=1:nfor j=1:nif i<jI(i,j)=(U(i)-U(j))/ZZ(i,j);%支路电流的实用计算ij(1)=i;ij(2)=j;ij,Iij=I(i,j)endendEnd分歧毛病称短路：clearZZ1(1,2)=j*0.1; ZZ1(1,3)=j*0.1;ZZ1(2,3)=j*0.1;%节点m,n之间的正序阻抗（m<n）ZZ2(1,2)=j*0.1; ZZ2(1,3)=j*0.1;ZZ2(2,3)=j*0.1;%节点m,n之间的负序阻抗（m<n）ZZ0(1,2)=j*0.2; ZZ0(1,3)=j*0.2;ZZ0(2,3)=j*0.2;%节点m,n之间的零序阻抗（m<n）Y1=[-j*26.6266 j*10 j*10j*10 -j*33.2933 j*10j*10 j*10 -j*19.96];%输入正序网络节点导纳矩阵Y2=[-j*26.6266 j*10 j*10j*10 -j*33.2933 j*10j*10 j*10 -j*19.96];%输入负序网络节点导纳矩阵Y0=[-j*30 j*5 j*5j*5 -j*50 j*5j*5 j*5 -j*10];%输入零序网络节点导纳矩阵YY1=[-j*39.96 j*10 j*10 j*20 0j*10 -j*59.96 j*10 0 j*40j*10 j*10 -j*19.96 0 0j*20 0 0 -j*30 00 j*40 0 0 -j*60];YY2=YY1;%输入包括发机电机端电压节点的正，负序网络节点导纳矩阵N1=3;%输入网络的节点数N2=5;%输入包括所有发机电节点的网络的节点数k=3;%输入短路点的节点号fault=1;%输入短路类型f(3)=3;f(1)=1;f(2)=2;f(1,1)=4%第一部份：计算所有节点的a,b,c三相电压for p=1:N1if p==kI(p)=1;elseI(p)=0;endendZ1(:,k)=Y1\I';Zk1=Z1(:,k);%正序网络中节点m的自阻抗和互阻抗Z2(:,k)=Y2\I';Zk2=Z2(:,k);%负序网络中节点m的自阻抗和互阻抗Z0(:,k)=Y0\I';Zk0=Z0(:,k);%零序网络中节点m的自阻抗和互阻抗if fault==1%根据故障类型选择分歧的计算公式Ik1=1/(Z1(k,k)+Z2(k,k)+Z0(k,k));Ik2=Ik1;Ik0=Ik1;elseif fault==2Ik1=1/(Z1(k,k)+Z2(k,k));Ik2=-Ik1;Ik0=0;elseif fault==3Ik1=1/Z1(k,k);Ik2=0;Ik0=0;elseif fault==4Ik1=1/(Z1(k,k)+Z2(k,k)*Z0(k,k)/(Z2(k,k)+Z0(k,k))); Ik2=-Ik1*Z0(k,k)/(Z2(k,k)+Z0(k,k));Ik0=-Ik1*Z2(k,k)/(Z2(k,k)+Z0(k,k));endendendendIk1 %计算短路节点的正序电流for p=1:N1if p==kI(p)=1;elseI(p)=0;endendZ1(:,k)=Y1\I';Zk1=Z1(:,k);%正序网络中节点m的自阻抗和互阻抗Z2(:,k)=Y2\I';Zk2=Z2(:,k);%负序网络中节点m的自阻抗和互阻抗Z0(:,k)=Y0\I';Zk0=Z0(:,k);%零序网络中节点m的自阻抗和互阻抗%第二部份：计算支路电流for p=1:N1U1(p)=1;endu1=U1'+uu1(:,k);%计算所有节点正序电压u2=uu2(:,k);%计算所有节点负序电压u0=uu0(:,k);%计算所有节点零序电压for m=1:N1for n=1:N1if m<nmn(1)=m;mn(2)=n;mnI1(m,n)=(u1(m)-u1(n))/ZZ1(m,n);%正序支路电流的实用计算I2(m,n)=(u2(m)-u2(n))/ZZ2(m,n);%负序支路电流的实用计算I0(m,n)=(u0(m)-u0(n))/ZZ0(m,n);%零序支路电流的实用计算Iabc=T*[I1(m,n) I2(m,n) I0(m,n)].';Iabc%Iabc暗示支路(m,n)的a,b,c三相电流abs(Iabc)endendend%第三部份：计算发机电的端电压for p=1:N2if p==kII(p)=-Ik1;elseII(p)=0;endendvv1(:,k)=YY1\II.';vv2(:,k)=YY2\II.';for p=1:N2V1(p)=1;endv1=V1'+vv1(:,k);v2=vv2(:,k); v0=0;a1=sqrt(3)/2+j*0.5;a2=sqrt(3)/2-j*0.5;a0=0;for m=N1+1:N2mVabc=T*([v1(m) v2(m) v0].*[a1 a2 a0]).';%考虑到变压器为Y/△-11接线VVabc=abs(Vabc)%VVabc暗示发机电机端a,b,c三相电压的有效值end仿真三相短路分歧毛病称短路图4 结论经过MATLAB计算机算法的计算，获得的短路电流参数与手算相同，证明了相关MATLAB法式的正确性.通过两种算法的比力，计算机算法与传统手算相比力的优势不言自明.MATLAB基础及其应用是一门实践性很强的专业课，MATLAB在现今社会发展异常迅速，已经从最初的“矩阵实验室”，渗透到科学与工程计算的多个领域，在自动控制、信号处置、神经网络、模糊逻辑、小波分析等多个方向，都有着广泛的应用，因此学好MATLAB对我们非常重要.通过这次运用MATLAB计算短路电流，我从中学到了许多知识，学会了怎样把课本理论知识运动到实际中去.从确定课题后开始着手准备，我查阅了很多资料.在做设计时，也复习了很多专业课的知识，发现了以前知识上存在的漏洞，这使得我的专业知识获得了巩固和提高.经过此次设计，我深刻的感觉到了MATLAB功能的强年夜，尤其是它的计算能力.由于水平有限，在这次设计中遇到了很多困难，也走了很多弯路，但最终还是圆满完成了此次的课程设计，这固然是与老师的教导是分不开的，借此机会对张老师暗示深深的谢意！5参考文献[1] 李光琦.电力系统暂态分析.中国电力出书社，2007[2] 周全仁.张清益，1983[3] 陈珩.电力系统稳态分析.中国电力出书社，2007[4] 管爱红.MATLAB基础及其应用教程.电子工业出书社，2009[5] 尚涛.MATLAB基础及其应用教程.电子工业出书社，2014。

电力系统短路故障分析的MATLAB辅助程序设计电力系统短路故障可分为三相对称短路故障(three-phase balanced faults)和不对称短路故障(unbalanced faults )。

不对称短路故障又分为单相接地短路故障(single line-to-ground fault)、两相短路故障 (line-to-line fault)以及两相接地短路故障(double line-to-ground fault)。

根据故障分析结果可以对继电保护装置、自动装置进行整定计算，我们可以建立算法来形成节点阻抗矩阵,利用节点阻抗矩阵来计算短路故障情况下的节点电压和线路电流。

一、三相对称短路故障进行三相短路计算需要两个程序：zbuild /zbuildpi和symfault程序，zbuild、zbuildpi用来在MATLAB中形成节点阻抗矩阵，symfault用来计算三相对称故障。

Zbus=zbuild(zdata)这里的参数zdata是一个(e×4)阶矩阵，e是拓扑图的总支路数目。

第一列和第二列为元素两端的节点编号，第三列和第四列分别是线路的电阻、电抗的标幺值。

连接在0节点和发电机节点之间的发电机阻抗可能是次暂态电抗、暂态电抗或同步电抗，而且这个矩阵中还包含并联电抗器和负荷阻抗。

Zbus=zbuildpi(linedata,gendata,yload)这个函数与潮流计算程序是相容的，第一个参数linedat a与潮流计算程序中的文件是一致的。

第一列和第二列为节点编号；第三列到第五列分别是线路的电阻、电抗以及1/2线路电纳值，这三项都为在统一基准容量下的标幺值；最后一列是变压器分接头位置，对线路来说，必须输入1；线路无输入顺序。

发电机参数不包含在Linedata参数中，而是包含在第二个参数gendata中，gendata是一个g×4阶矩阵,g是发电机总数。

第一列和第二列为0节点、发电机节点编号，第三列和第四列为发电机的暂态电阻和暂态电抗。

发电机出口三相短路计算matlab发电机出口三相短路是指在电机出口端发生发电机绕组之间的相间短路故障。

这种故障可能会导致电机发生过电流和电磁力矩的异常增加，严重情况甚至会导致设备损坏。

因此，对发电机出口三相短路进行计算和分析非常重要。

在进行发电机出口三相短路计算时，可以借助Matlab工具进行相应的数值计算和仿真分析。

Matlab工具提供了一系列的电力系统仿真和计算函数，可以帮助我们进行发电机出口三相短路计算。

首先，我们可以使用Matlab中的复数运算功能来计算短路电流。

假设发电机出口处的电动势为E，短路电阻为Z，短路电流为I。

根据欧姆定律，我们可以得到I = E / Z。

在Matlab中，可以使用复数数学函数来计算电压和阻抗的复数表示，然后进行除法计算得到电流。

其次，我们需要考虑发电机出口三相短路的影响范围和电流传播路径。

可以使用Matlab中的电网等值方法来建立发电机的等值电路模型。

例如，可以使用Matlab中的电网等值工具箱来建立配电网的等值模型，并将发电机的等值电路与之相连。

然后，可以使用示波器模块来显示电流的传播路径和短路电流的分布情况。

此外，我们还可以借助Matlab的图形绘制功能来进行电流和电压波形的展示和分析。

通过绘制发电机出口端的电流和电压波形，可以清楚地观察到短路故障对电机运行的影响。

可以使用Matlab中的信号处理工具箱来进行频谱分析和谐波分析，以计算短路电流的谐波含量和幅值。

此外，我们还可以使用Matlab中的仿真工具来模拟发电机出口三相短路故障，并对故障后的电流和电压进行仿真分析。

例如，可以使用Matlab中的Simulink工具箱来建立电力系统的仿真模型，将发电机等值电路和负载模型相连，并对短路故障进行仿真。

可以通过仿真结果来判断发电机短路故障对系统稳定性和设备保护的影响。

综上所述，使用Matlab进行发电机出口三相短路计算非常方便。

通过Matlab提供的复数运算功能、电网等值方法、图形绘制功能和仿真工具，可以进行短路电流的计算、电流传播路径的分析、波形展示和仿真分析。

基于MATLAB的发电机仿真实验实验目的1.学习运用matlab软件对发电机进行仿真短路试验。

2.对系统的稳态运行、单相短路、两相短路、三相短路进行比较分析。

3.对系统并网状态进行分析。

实验内容用matlab软件搭建一个发电机与负荷小系统模型，仿真各种短路情况并对结果做进一步分析。

实验步骤一、熟悉原件熟悉matlab中simulink、simmechanics、simpowersystems等要用到的主要模块。

了解模块中的各个原件。

二、建立模型单机系统仿真图（并网前）（并网后）三、选择模块1.从simpowersystems-machines中找到发电机simplified synchronous machine si units元件并复制到电路图中，双击发电机元件，进行参数设置如下：2.从simulink-sources选择常数发生器constant元件，并复制到电路图中，设置机械功率值为700e6，设置电压幅值为156e3。

3.从Simpowersystems-measurements选择三相电压-电流测量three-phase v-i measurement元件，并复制到电路图中，设置参数如下：4.从Simpowersystems-elements中选择传输线路distributed parameters line元件，并复制到电路图中，设置参数如下：（线路1与线路2设置参数相同）5.从Simpowersystems-elements中选择三相电路短路故障发生器three-phase fault元件，并复制到电路图中，参数设置如下：6.从Simpowersystems-elements中选择三相断路器three-phase breaker元件，并复制到电路图中，参数设置如下：7.从Simpowersystems-elements中选择三相变压器three-phase transformer(two windings)元件，并复制到电路图中，参数设置如下：8.从Simpowersystems-elements中选择三相串联rlc负载three-phase series rlc load元件，并复制到电路图中，参数设置如下：9.从Simpowersystems-measurements中选择multimeter，并将它们复制到电路图中。

基于 MATLAB 的电力系统短路故障分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，其重要性不言而喻。

因为电力系统中涉及到高压、大电流的电力传输，因此电力系统故障问题一直是一个备受关注的话题。

电力系统中最常见的故障就是电路短路，而由于电力系统的复杂性，短路故障对电力系统的影响也是非常大的。

因此，电力系统短路故障的分析和解决是电力工程领域中的一个重要课题。

近年来，随着计算机软件的发展，电力系统的短路故障分析也得到了很大的改善。

其中，MATLAB 是一款功能强大的科学计算软件，非常适合用于电力系统短路故障的分析。

下面将简要地介绍基于 MATLAB 的电力系统短路故障分析的相关内容。

1. 电力系统短路故障的原理电力系统是由发电机、变电站、输电线路和配电系统等构成的。

在电力系统运行中，如果电力系统中的设备、绝缘体或接触件出现损坏，会导致电路的短路。

短路的本质是电路中存在低阻值路径，通常都伴随着大电流流动，这些特点使得短路故障非常危险。

短路故障一般分为单相短路和三相短路两种类型，其中三相短路是最为常见和严重的，因此本文主要讨论三相短路的分析方法。

2. MATLAB 程序设计介绍MATLAB 是一种基于矩阵运算和数值计算的高级工具，是进行科学计算和工程仿真的重要环境。

该软件具有强大的计算功能和友好的交互式界面，可以帮助电力工程师进行复杂的计算和仿真，从而更好地分析电力系统的短路故障。

下面将介绍 MATLAB 中电力系统短路故障分析的实现方式。

3. 电路模型及参数定义在 MATLAB 中进行电力系统短路故障分析前，需要先定义电路模型，即将电力系统抽象为一个电路图。

在电路图中，每个设备用阻抗、电抗和电感等元器件来表示，这些元器件的参数需要根据实际电路的物理特性来确定。

例如，发电机可以表示为电压源模型，输电线路可以表示为电阻、电感和电容模型，而负荷则可以表示为电阻模型等。

将这些元器件通过连线连接起来，就可以得到电力系统的电路模型，从而进行短路故障分析。

内部R-L 感性阻抗的三相电源的实现库电源模块库电源描述三相电源模块执行带有内部R L 阻抗的平衡的三相电压来源。

三电压来源在中与中性点连接成Y 或者其他方式。

你可以通过规定电源短路容量或者是直接规定电源内部的电阻和电感R 和L 或者是间接地设置X 与R 比率。

对话框和参数参数表线电压有效值内部线电压单位：VA 相初相角指定内部电压的相角为A 相相角，用度数表示。

三相电压的相序为正序。

这样，B 相和C 相的电压分别落后A 相120°和240°。

频率三相电源的频率单位：Hz内部连接方式三相电源的内部连接。

改变电源连接，电源模块图标就跟着改变。

选择其中一个连接方式：通过短路电流容量指定阻抗选择它表明你想通过短路电流容量和X/R 的比值来指定阻抗值。

基准电压下三相短路电流容量基准电压下三相电感短路功率单位：VA ，用来计算内部电感值。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

在给定基准相电压V base （单位：V ）和电感三相短路功率Psc （单位：VA ）时，内部电感L （单位：H ）可由下式得到：212base sc V L P fπ=⋅ 基准电压相基准电压，单位：V ，用来指定三相短路电流容量。

基准电压值通常就是名义电压源的大小。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

X/R 比值在标称电源频率或者X/R 比值内部电源阻抗品质因数下的X/R 比值。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

在给定内部电阻R （单位：Ω）和电感三相短路功率X （单位：Ω）时，X/R 比值可由下式得到：2(/)/X fL R X R X Rπ==只有不选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

电源电阻单位：Ω电感只有不选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

电感单位：H潮流计算表表中的这些参数是Powergui模块潮流计算的工具，这些潮流计算参数只能给模型进行初始化，对块模型和仿真参数没有影响。