电力系统仿真实验指导书
南华大学电气工程系
2016年9月
实验一大电流接地系统短路故障仿真实验
一、实验目的与要求
通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统各类短路故障的特点，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对大电流接地系统进行输电线路短路故障仿真实验，以达到理论联系实际的效果，提高学生的感性认识及对电力系统仿真过程的分析能力。
本实验要求学生掌握Simulink中电力系统常用元件的模型及使用方法，并了解建模的基本过程，以及完成模型的仿真，结合短路相关的理论知识对仿真结果加以分析。
二、实验内容
搭建如图1-1所示的系统模型并仿真，该系统有3个电源，4条输电线路，在Line1的末端设置各种类型的短路故障，观察示波器中的电压和电流波形，记录下故障电压电流的有效值。
图1-1 大电流接地系统短路故障的Simulink仿真模型
三、实验仪器设备及耗材
1.每组计算机1台、软件Matlab7.0套。
四、实验原理
1、SimuLink简要说明
SimuLink是基于 MATLAB的图形化仿真设计环境，它是MATLAB提供对系统进行建模、仿真和分析的一个软件包。它使用图形化的系统模块对动态系统进行描述，并在此基础之上采用MATLAB引擎对动态系统在时域内进行求解。
进入SimuLink的2种方法：
1)在MATLAB命令行中敲出SimuLink，回车，就打开了SimuLink。
2)点击工具栏中的按钮，看图：
图1-2 进入Simulink
2、SimPowerSystems说明
SimuLink下的SimPowerSystems可以实现电路、电力系统、电机、电力电子电路的建模与仿真分析，它提供了典型的电气设备和元件，比如变压器、传输线、电机、电力电子器件等等。
进入SimPowerSystems的2种方法：
1)在MATLAB命令行中敲出powerlib，回车，就打开了SimPowerSystems的元件库。
2)进入simulink环境，从左侧的选出SimPowerSystems，看图：
图1-3 进入SimPowerSystems
Electrical Sources，电源库，有各种电源，交流电压源、交流电流源、直流电压源、受控电压源、受控电流源、电池、三相电源、三相可编程电压源。
Elements，元件库，有开关、传输线、电阻、电感、电容、变压器、故障等。
Machines，电机库，里面有各种各样的电机，同步、异步、永磁、步进等，还分别给出了部分电机的简化模型和详细模型，SI单位制模型和标幺值模型。
Measurements，测量库，里面有各种测量设备，电压、电流、阻抗测量，三相电流电压测量，还有万用表。
Power Electronics，电力电子库，里面包括二极管、晶闸管、理想开关、通用桥、IGBT等电力电子器件。
Application，应用库，这里面是一些整合的应用小系统，有风力发电机、特种电机等。Extra Library，附加库。含有control block、discrete control block、discrete measurements、measurements、phasor library等子库。中间就有PLL，单稳态、PWM发生器、FFT、有功无功测量、有效值、平均值、相量测量等等非常有用的模块
五、主要技术重点、难点
设置算法、故障模块使用、连线的分支
六、实验步骤
1、新建一个simulink model文件。首先进入simulink界面。就像其他windows应用程序一样，可以通过点击“新建”快捷菜单，这个图标长的和Word中的新建是很像的；可以使用快捷键Ctrl+N；可以通过file->new->model。
2、保存新建的文件。文件格式为mdl。保存有三种操作方法：快捷菜单、快捷键和菜单操作。
3、按照实验内容要求，将需要的模块“拖出来”。拖出来的分解动作是：左键选中模块，按住左键将其拖拉到工作空间中。
仿真电路中各模块名称及提取路径
4、重命名拖出来的模块。命名原则就是能根据名称看出它的功能；尽量简洁；符合行业规定和一般习惯。比如，电压源一般命名为Vs，等效电阻命名为R_eq。
5、旋转模块。选中模块，鼠标右击执行菜单Format\Rotate Block。
6、对各个模块进行参数设置。
电源采用“Three-phase source”，参数设置如图1-4所示，电源E2、E3的A相电势初相位分别为300、600，其他设置与E1相同。
输电线路仿真模块采用“Distributed Parameters Line”分布参数模型，Line1的参数设置如图1-5所示。线路Line2、Line3、Line4的长度分别为150km、260km、300km，其他设置与Line1相同。
图1-4电源参数设置
图1-5 线路参数设置
图1-6 故障类型设置
故障类型分别设置为三相短路、A相接地短路、AB两相接地短路、AB两相相间短路，故障时间从0.08s开始，0.12s结束。
7、根据实验内容添加测量模块。添加三相电压电流测量模块、有效值测量模块、三相序分
量分析模块。
图1-7 有效值测量模块设置
图1-8 三相序分量分析模块
三相序分量分析模块求解选项Sequence设置为 Zero，求解零序分量。
8、添加显示设备（scope），将测量模块的输出接到显示设备（scope）。
9、连线
先将光标指向连线的起点，待光标变为十字后，按下鼠标左键后拖动至终点，释放鼠标。如果一个起点连接多个终点，将产生分支，操作方法如下：
1)将光标指向分支线的起点(即在已有信号线上的某点)。
2)按下鼠标右键，看到光标变为十字；或者按住键，再按下鼠标左键。
3)拖动鼠标，直至分支线的终点处。
10、设置算法
依次点击菜单simulation->configuration parameters或者使用快捷键Ctrl+E。出现：
