基于MATLAB的三相变压器励磁涌流仿真分析

三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真1逆变器1.1逆变器的概念逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。

相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。

这是与整流相反的变换，因而称为逆变。

1.3逆变器的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。

其主要的分类方式如下：1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。

2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。

3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。

4)…………….2 三相逆变电路三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。

图 1 三相逆变电路日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。

随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。

尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。

在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。

这就催生了三相逆变器的产生。

4MATLAB仿真Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。

该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。

利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。

图 2 系统Simulink 仿真所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。

系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。

南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:杨加意 学 号： 1010190210 学院(系):自动化学院 专 业:电气工程及其自动化 题 目:变压器励磁涌流识别方法研究指导者：评阅者：2014 年 5 月王宝华 副教授 讲师 张慧丽目次1 绪论 (1)1.1研究课题的背景与意义 (1)1.2励磁涌流研究现状 (1)1.3本文的主要工作 (3)2 变压器励磁涌流分析 (5)2.1空载合闸励磁涌流产生原理 (5)2.2外部故障切除后电压恢复性励磁涌流产生原理 (7)2.3本章小结 (9)3 励磁涌流与故障电流的仿真 (10)3.1 MATLAB软件简介 (10)3.2空载合闸励磁涌流仿真 (10)3.3电压恢复性励磁涌流仿真 (15)3.4内部故障电流仿真 (17)3.5本章小结 (19)4 基于数学形态学原理的故障电流与励磁涌流识别 (20)4.1数学形态学基本理论 (20)4.2数学形态学区分励磁涌流与故障电流 (21)4.3本章小结 (29)5 基于二次小波变换与局部模极大值的故障电流与励磁涌流识别 .. 30 5.1小波变换基础理论 (30)5.2小波基函数的选取 (30)5.3非对称励磁涌流与故障电流识别方法实现 (31)5.4本章小结 (33)结论 (34)致谢 (365)参考文献 (356)1 绪论1.1 研究课题的背景与意义由于近几年我国电力事业经济发展很快，相应的电力系统工业也得到了高速的发展。

据统计，2000年我国电网总装机容量为3.19亿千瓦，到了2009年则增长到了8.74亿千瓦，增长势头强劲。

可以想象，今后电力系统的结构将会变得更大更复杂，那么对于电网运行安全性的要求，也将会提高一个新的层面[1]。

变压器在电力系统中的地位非常重要，一个完整的电力系统不能缺少变压器，它起到了枢纽转换的作用，必须要保证它运行的可靠性与安全性[4]。

在纯电路的设备中，根据KCL定律所形成的电流差动保护，已很完美。

电力变压器仿真模型的设计摘要随着电力系统的飞速发展，对变压器的保护要求也越来越高。

研究三相变压器地暂态过程，建立一个完善的变压器仿真模型，对变压器保护方案的设计具有非常重要地意义。

本文在Matlab的编程环境下，分析了当前的变压器仿真的方法。

在单相情况下，分析了在饱和和不饱和的励磁涌流现象，和单相励磁涌流的特征。

在三相情况下，在用分段拟和加曲线压缩法的基础上，分别用两条修正的反正切函数，和两条修正的反正切函数加上两段模拟饱和情况的直线两种方法建立了Yd11、Ynd11、Yny0和Yy0四种最常用接线方式下三相变压器的数学仿真模型，并在Matlab下仿真实现。

通过对三相励磁涌流和磁滞回环波形分析，三相励磁涌流的特征分析，总结出影响三相变压器励磁涌流地主要因素。

最后，分析了两种方法的优劣，建立比较完善的变压器仿真模型。

关键词：三相变压器、励磁涌流、仿真、数学模型AbstractAlong with the electric power system’ development, the request of the protection of the transformer is more and more high. It has count for much meaning to the transformer protecting project to study the transient of a three-phase transformer, and found a perfect three-phase transformer’s digital model.This paper is worked with Matlab, analyzes the current methods of transformer’s digital model. In single-phase transformer, it is analyzed that the inrush current in saturate and unsaturated states, and the characters of the single-phase transformer’s inrush current. In three-phase transformer, with the foundation of the method of compressing curves, we use respectively two modified functions, and two modified functions and two straight line to establish four kinds of transformer’s digital model, such as Yd11, Ynd11, Yny0, Yy0, and realize these with Matlab. After analyzing the wave form of the three-phase transformer’s inrush current and hysteresis, and the characters of three-phase transformer’s inrush current, it is concluded that the primary factors which affect three-phase transformer’s inrush current. Finally, after analyzing the advantages and disadvantages of two methods, a good digital model of three-phase transformer is established.Keywords:three-phase transformer, inrush current, simulation, digital model目录绪论............................................................ - 7 -一．本课题意义...................................................................... - 7 -二．本论文的主要工作.......................................................... - 8 -三．使用工具介绍.................................................................. - 8 -第一章变压器的基本原理.................... - 10 -§1.1变压器的工作原理........................................................ - 10 -§1.2 单相变压器的等效电路............................................... - 11 -§1.3 三相变压器的等效电路及连接组问题 ...................... - 12 -第二章变压器仿真的方法简介............ - 14 -§2.1 基于基本励磁曲线的静态模型................................... - 14 -§2.2基于暂态磁化特性曲线的动态模型 ........................... - 15 -§2.3非线性时域等效电路模型............................................ - 16 -§2.4基于ANN的变斜率BP算法...................................... - 17 -第三章单相变压器的仿真.................... - 19 -§3. 1 单相变压器仿真的数学模型...................................... - 19 -§3.1.1单相变压器的等效电路分析.................................... - 19 -§3.1.2龙格－库塔法则的介绍 ............................................ - 20 -§3.2 单相变压器仿真的程序流程及功能介绍 .................. - 22 -§3.3 单相变压器仿真的实例计算及结果分析 .................. - 23 -§3.3.1单相变压器仿真的波形分析..................................... - 23 -§3.3.2单相变压器的励磁涌流的分析................................. - 24 -§3.3.3单相变压器励磁涌流的特征..................................... - 27 -第四章三相变压器的仿真.................... - 28 -§4. 1 三相变压器仿真的数学模型...................................... - 28 -§4.1.1仿真的数学依据 ......................................................... - 28 -§4.1.1.1三相变压器Yd11连接组模式 ................................. - 28 -§4.1.1.2三相变压器Ynd11连接组模式 ............................... - 30 -§4.1.1.3三相变压器Yny0连接组模式 ................................. - 31 -§4.1.1.4三相变压器Yy0连接组模式 ................................... - 31 -§4.1.2电源电压的描述 ......................................................... - 32 -§4.1.3铁心动态磁化过程简述 ............................................. - 32 -§4.1.3.1极限磁滞回环的数学描述........................................ - 33 -§4.1.3.2暂态局部磁滞回环的描述........................................ - 34 -§4.1.3.3剩磁的处理................................................................ - 35 -§4.2 三相变压器仿真的程序流程及功能介绍 .................. - 35 -§4.2.1分段拟和加曲线压缩法方法一（两段修正的反正切函数） ........................................................................................ - 35 -§4.2.2分段拟和加曲线压缩法方法二（两段修正的反正切函数加两段直线） ........................................................................ - 37 -§4.3 三相变压器仿真的计算实例及结果分析 .................. - 38 -§4.3.1励磁涌流的仿真 ......................................................... - 38 -§4.3.1.1方法一：用两段修正的反正切函数拟和压缩 ....... - 38 -§4.3.1.2方法二：用两段修正的反正切函数加两段直线拟和压缩.............................................................................................. - 40 -§4.3.1.3两种方法的比较分析................................................ - 41 -§4.3.2影响变压器励磁涌流的主要因素及结果分析......... - 41 -§4.3.2.1剩磁对变压器励磁涌流的影响 ............................... - 41 -§4.3.2.2合闸初相角对变压器励磁涌流的影响 ................... - 42 -§4.3.3三相变压器励磁涌流的特征..................................... - 43 -第五章结论与展望................................ - 45 -参考文献...................................................... - 46 -附录Matlab程序 .................................... - 47 -§1.在Yd11接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ........................................................................................ - 47 -§2.在Ynd11接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序.................................................................................... - 51 -§3.在Yny0接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ........................................................................................ - 53 -§4.在Yy0接线方式下两段反正切函数拟和极限磁滞回环的程序 ........................................................................................ - 54 -§5.在Yd11接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序.................................................................... - 55 -§6.在Ynd11接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环............................................................................ - 58 -§7.在Yny0接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序.................................................................... - 59 -§8.在Yy0接线方式下两段反正切函数加两段直线拟和极限磁滞回环的程序.................................................................... - 60 -致谢............................... 错误！未定义书签。

基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。

另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。

随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。

本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。

通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。

三绕组变压器空载合闸励磁涌流实验与仿真分析石方舟杜睿东方电气自动控制工程有限公司研发中心【摘要】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。

在实际工作中，也遇到了变压器空载合闸的励磁涌流带来的问题。

利用MATLAB/SIMULINK仿真工具，对三绕组变压器空载合闸瞬变过程进行了建模仿真，分析了励磁涌流、谐波、磁通等物理量，为工程中遇到的此类复杂暂态过程提供了有效便捷的分析手段。

【关键字】变压器；空载合闸；励磁涌流0、引言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电流,在最不利的情形下,可达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几倍，通常励磁电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。

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。

励磁涌流的大小和铁芯饱和程度、铁芯的剩磁和合闸时电压的相角等因素有关。

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。

因此,工程上对变压器空载合闸这一瞬变过程进行分析计算是很麻烦的,通常要作若干简化,如略去一次绕组的电阻,假定铁芯不饱和且无剩磁。

本文结合工作中遇到的实际情况，并利用MATLAB/SIMULINK软件,对变压器空载合闸这一瞬变过程进行计算机仿真，深入分析了其励磁涌流、谐波以及磁通量，频谱等物理量，对于实际工程有一定的指导意义。

1、励磁涌流的特点在工程实验中，利用示波器捕捉的励磁涌流波形如图1所示：图1励磁涌流实际波形图1中出现励磁涌流的时刻为变压器空载合闸的时刻。

该变压器为额定容量为1250kVA 的三相四线制干式变压器，波形捕捉点为源边三相（△）中的两相。

变压器励磁涌流仿真研究陈坤燚【摘要】变压器在空载合闸过程中会产生励磁涌流，此时电流可达到额定电流的4～8倍，会给系统带来冲击，同时也会使变压器差动保护发生误动，因此，研究变压器励磁涌流具有非常重要的意义。

利用MATLAB/simulink搭建了变压器仿真模型，分别对影响变压器励磁涌流的因素和励磁涌流的特征进行了仿真研究。

仿真结果表明，变压器剩磁和合闸角是影响励磁涌流的主要因素；变压器励磁涌流时，电流会出现间断角，并含有大量的非周期分量和二次谐波分量，并给出了不同涌流程度下间断角和谐波含量的变化规律。

%The transformer will produce an excitation inrush current in the case of no-load switching-in, and the current can reach 4~8 times to rated current .It will impact for the power system ,and the differ-ential protection of transformer may happen to be tripped in non fault .Therefore, the study of transformer inrush current has extremely vital significance .The paper constructs the transformer model based on the MATLAB/simulink,and discussed the condition and the characteristic of excitation current .The result in-dicates that the conditions of excitation current are remanence and voltage ,and the dead angle will appear in the current and the current will contain a large number of harmonic and aperiodic component .The paper points out the variation regularity of the dead angle and harmonic content in different level of inrush cur -rent.【期刊名称】《湖北民族学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P206-210)【关键词】继电保护;励磁涌流;间断角;二次谐波【作者】陈坤燚【作者单位】湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施445000【正文语种】中文【中图分类】TM773电力变压器是电力系统中非常重要的元件，其安全稳定运行直接关系到整个电力系统的供电可靠性，尤其是大型变压器，传变容量大，一旦出现故障将给电力系统带来非常大的影响.然而，研究发现变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，变压器电压从零或很小的数值突然上升到运行电压，在电压上升的暂态过程中，变压器可能会严重饱和，产生很大的暂态励磁电流，这个电流通常称为励磁涌流［1－5］.变压器励磁涌流产生后，励磁电感极度减小，励磁电流迅速增大，可达到变压器额定电流的4～8倍，给变压器以及电力系统带来很大的冲击［1，5－9］.而且励磁涌流的衰减比较缓慢，变压器长时间处于大电流的状态下，可能给变压器带来机械或热损坏.变压器的主保护之一是电流差动保护，在励磁涌流的情况下，差动保护可能因为电流太大而发生误动作的可能，使得变压器被误切除而不能投运.可见，无论是从电力系统稳定运行的角度，还是从继电保护的角度来看，变压器励磁涌流的研究都是具有十分重要意义的.对于变压器励磁涌流的分析，涉及到变压器的暂态过程，需要大量的公式计算和图形来说明，过程比较复杂.MATLAB作为一种数学计算工具，具有强大的矩阵运算能力和图形绘制能力，并且提供了电力系统模块化仿真工具，给电力系统分析计算提供了非常简便、直观的手段.因此，本文选用MATLAB作为研究工具来对变压器励磁涌流进行研究.1 励磁涌流理论分析本文以单相变压器来说明励磁涌流产生的原理，为了表述的方便，以变压器额定电压的幅值和额定磁通的幅值为基值的标幺值来计算.由变压器的电磁关系可知，变压器电压和磁通的关系为:假设变压器在t=0时空载合闸，加在变压器上的电压为:由式(1)和式(2)可以解出:式中，Φ=Um/ω，Φ0为直流分量.由于铁芯的磁通不能突变，所以由式(3)可以求得:式中，Φr为变压器铁芯剩磁，其大小与变压器切除时的电压有关.变压器铁芯的饱和磁通一般为Φsat=1.15～1.4，因此，正常运行时变压器铁芯不会饱和.在变压器空载合闸过程中，由式(3)可知，由于Φ0的作用可能会使得磁通超过饱和值.若Φr＞0，cos(α)＞0，由式(3)可知，此时磁通波形偏离了时间轴，如果变压器剩磁较大，且合闸时α=0，则变压器会严重饱和，如图1所示.由图1 可见，在(0，2π)周期内，θ0＜θ＜2π－θ1时铁芯饱和，且θ=π 时饱和最严重. 变压器铁芯不饱和时，励磁电感很大，励磁电流很小，近似可认为励磁电流为0.铁芯饱和后，励磁电感非常小，励磁电流非常大.因此，在(0，2π)周期内，变压器的励磁电流可表示为:由式(5)可以绘制励磁电流的波形，如图2所示.由图可见，励磁电流出现了间断角，这是励磁涌流很明显的特征.图1 变压器暂态磁通Fig.1 The transient flux of transformer2 单相变压器励磁涌流仿真分析2.1 单相变压器仿真模型MATLAB/simulink是MATLAB提供的一款具有图形化仿真界面的分析工具，其中包括了许多电力系统模块元件以及分析工具.本文利用MATLAB/simulink搭建如图3所示的单相变压器仿真模型.其中参数为:变压器额定容量SN=100 MVA;额定电压为U1N/U2N=230 kV/115 kV;变压器一次侧参数，L=0.08(p.u)，R=0.02(p.u).为了说明励磁涌流产生的原理以及分析影响励磁涌流的因素，仿真主要从影响励磁涌流的因素和励磁涌流的特征两个方面着手进行仿真研究.图2 励磁电流波形图Fig.2 The exciting current waveform图3 单相变压器仿真模型Fig.3 The simulation model of single－phase transformer2.2 影响励磁涌流的因素分析由以上理论分析可知，空载合闸时引起励磁涌流的原因主要是铁芯饱和，引起铁芯饱和的主要因素有两方面:一方面是变压器铁芯剩磁;另一方面是合闸时电压的相角.下面从两个方面进行仿真分析.1)合闸角对励磁涌流的影响图4(a)～(d)是在剩磁为0的情况下，在不同合闸角合闸时的仿真结果.从仿真结果可以看出，在电压过零点合闸时励磁涌流电流最大，即励磁涌流最为严重;合闸角越靠近90°，涌流越小.电压90°时合闸，如果剩磁为0，可以避免励磁涌流的发生，如图4(d)所示.图4 剩磁为0不同合闸角时仿真波形Fig.4 The simulation waveform with zero remanence in different voltage phase2)变压器剩磁对励磁涌流的影响图5(a)～(d)是在不同剩磁，不同合闸角的情况下的仿真结果.通过比较分析图5(a)与图4(a)可以发现，剩磁的存在使得励磁涌流电流幅值大为增加.比较图4(d)和图5(d)，可以发现如果剩磁达到一定数值，即使在电压相角为90°时合闸也会产生较大的励磁电流.图5 不同剩磁不同合闸角时仿真波形Fig.5 The simulation waveform in different voltage phase and different remanence3)合闸电压与剩磁反向图6(a)～(b)是考虑剩磁与电压产生的磁通反向的情况下的仿真结果.将图6(a)与图5(c)、图6(b)与图4(b)比较分析，不难发现选择合适的合闸角，可以减小励磁涌流电流的幅值.图6 剩磁与合闸电压反向时仿真波形Fig.6 The simulation waveform with opposite phase angle between remanence and voltage从以上仿真分析可以得出结论:合闸角和剩磁均是引起励磁涌流的原因，合闸角为零度时励磁涌流最严重，为90°时励磁涌流最轻微(在无剩磁时涌流电流为0);变压器剩磁的存在，会使得变压器饱和更加严重，励磁涌流电流更大;通过检查剩磁的方向以及选择合适的合闸角可以抑制或消除励磁涌流.2.3 励磁涌流的特征分析励磁涌流最大的特征是电流波形出现了间断，电流的波形不再是正弦波形，因此，励磁涌流发生时电流中将含有大量的谐波分量.下面将从励磁电流的间断角和励磁电流的谐波分量两个方面来进行仿真分析.1)励磁涌流间断角仿真分析图7是在不同合闸角、不同剩磁的情况下励磁涌流的仿真波形.由图7(a)可以计算出间断角为220.86°，图7(b)可以计算出间断角为148.5°，图7(c)可以计算出间断角为200.52°，图7(d)可以计算出间断角为145.26°.图7(c)励磁涌流比图7(a)严重，图7(c)间断角比图7(a)间断角小;图7(d)励磁涌流比图7(b)严重，图7(d)间断角比图7(b)间断角小;图7(b)励磁涌流比图7(a)严重，图7(b)间断角比图7(a)间断角小;图7(d)励磁涌流比图7(c)严重，图7(d)间断角比图7(c)间断角小.因此，通过仿真可以得出结论:励磁涌流发生时，电流波形完全偏离时间轴一侧，并出现间断角，涌流越严重，间断角越小.图7 不同程度励磁涌流时间断角仿真波形Fig.7 The simulation waveform of dead angle in different degrees of inrush current2)励磁涌流谐波含量仿真分析图8是在不同合闸角、不同剩磁情况下进行仿真，并利用POWER GUI中FFT工具进行分析的波形结果.从图8(a)～(d)可以看出，发生励磁涌流时，电流中含有大量的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波含量以二次谐波为主.从仿真数据可知，图8(a)中非周期分量为57.14%，二次谐波含量为65.46%;图8(b)中非周期分量为58.98%，二次谐波含量为58.27%;图8(c)中非周期分量为66.75%，二次谐波含量为34.71%;图8(d)中非周期分量为69.83%，二次谐波含量为27.91%.图8(b)涌流比图8(a)严重，而非周期分量含量图8(b)比图8(a)要高，二次谐波含量图8(b)比图8(a)要低;图8(d)涌流比图8(c)严重，而非周期分量含量图8(d)比图8(c)要高，二次谐波含量图8(d)比图8(c)要低;图8(c)涌流比图8(a)严重，而非周期分量含量图8(c)比图8(a)要高，二次谐波含量图8(c)比图8(a)要低;图8(d)涌流比图8(b)严重，而非周期分量含量图8(d)比图8(b)要高，二次谐波含量图8(d)比图8(b)要低.由以上分析可得出结论:变压器在发生励磁涌流时，电流中存在大量的非周期分量和二次谐波分量，励磁涌流越严重非周期分量含量越高，二次谐波含量越低.图8 不同程度励磁涌流时谐波含量Fig.8 The harmonic content in different degrees of inrush current3 结论本文利用MATLAB/simulink搭建了单相变压器仿真模型，对影响变压器励磁涌流的因素作了仿真分析，仿真表明变压器的剩磁和合闸时电压的相角是影响励磁涌流的主要因素，合闸角为0度或180度时励磁涌流最严重，合闸角为90度时励磁涌流最轻微，在剩磁为0的情况下甚至可能不出现励磁涌流.变压器剩磁的存在对励磁涌流的影响比较大，剩磁越大，励磁涌流越严重.本文通过仿真分析指出，检测剩磁磁通的方向并调节电压合闸时的相角可以有效的抑制励磁涌流的产生.在上述结论的基础上，本文还对励磁涌流电流的特征作了仿真分析，结果表明:励磁涌流时电流会出现间断角，励磁涌流越严重间断角越小;励磁涌流时，电流中含有大量的非周期分量和二次谐波分量，励磁涌流越严重，非周期分量含量越高，二次谐波含量越小.参考文献:［1］张保会，尹项根.电力系统继电保护［M］.2版.北京:中国电力出版社，2010，3:178－179.［2］何越，熊元新，姜山，等.变压器空载合闸励磁涌流的仿真分析研究［J］.电力学报，2010，25(1):33－43.［3］褚晓锐.基于MATLAB的变压器恢复性涌流仿真研究［J］.高压电器，2012，48(1):53－57.［4］李兴宁，王书杰.基于MATLAB的变压器空载合闸时励磁涌流仿真分析［J］.电气与自动化，2013，42(6):192－196.［5］崔芳芳.基于MATLAB的三相变压器励磁涌流仿真分析［J］.安徽电气工程职业技术学院学报，2010，15(1):60－64.［6］陈仁云，梁娇兰.基于MatLab的抑制变压器励磁涌流仿真研究［J］.南方电网技术，2012，6(3):86－89.［7］张雪松，黄莉.基于PSCAD/EMTDC的变压器直流偏磁仿真研究［J］.电力系统保护与控制，2012，40(19):78－84.［8］康小宁，何璐，焦在滨，等.基于励磁电感参数识别的变压器励磁涌流判别方法［J］.西安交通大学学报，2007，41(10):1214－1218.［9］宗洪良，金华锋，朱振飞，等.基于励磁阻抗变化的变压器励磁涌流判别方法［J］.中国电机工程学报，2001，21(7):91－94.。

扬州大学专业软件应用综合设计报告水能学院13级电气专业题目变压器综合仿真设计二学生某某某学号131504207指导教师张建华2015年12月30日目录一、设计题目 (2)二、正文 (2)1、引言 (2)2、设计依据及框图 (3)2.1 设计平台 (3)2.2 设计思想 (4)2.3 设计结构框图或流程图 (6)2.4各模块功能简介 (6)3、软件调试分析 (10)4、结语 (23)5、参考文献 (25)6、致谢 (25).变压器综合仿真设计二摘要：随着变压器技术的进步，传统仿真已经受到了很大的限制。

并且当下要推动变压器技术的发展，已经不能再依靠传统仿真。

因此，对于变压器的计算机仿真技术势在必行。

本为通过MATLAB软件，对变压器的运行特性进行了仿真。

主要仿真的内容包括：变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线研究。

仿真所用到的方法为数值计算方法，通过插值的方法实现了对曲线的拟合。

仿真时，结合实际情况可输入不同参数便于研究。

文中给出了各种运行特性的仿真结果图，并且结合理论对其做了简单的分析，验证了仿真方法的准确性和可行性。

关键字：变压器；MATLAB仿真分析；曲线拟合1 引言设随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。

变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。

在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。

由于计算机仿真技术的出现，传统的物理仿真系统逐渐的被计算机仿真系统代替。

计算机仿真系统所具有的效率高、精度高、重复性和通用性好、容易改变仿真参数等优点，还可以实现物理仿真无法实现的有危险性的或者是成本昂贵的仿真。

变压器励磁涌流分析与仿真胡海涛【摘要】针对目前的电力系统继电保护装置无法很好地解决励磁涌流对变压器纵联差动保护的影响,本文通过对变压器空载投入时产生励磁涌流的现象进行分析和仿真.通过仿真软件分析励磁涌流的产生条件和对电网的影响,比较在不同的条件下励磁涌流的变化情况.为变压器纵联差动保护的进一步发展具有实际意义.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2018(000)015【总页数】2页(P113-114)【关键词】继电保护;变压器;励磁涌流;MATLAB【作者】胡海涛【作者单位】安徽理工大学,安徽淮南 232000【正文语种】中文【中图分类】TM4070 绪论变压器是电力系统重要的设备之一，其主要要由铁芯和贴心上缠绕的两个或两个以上的绝缘绕组构成。

当变压器发生故障时，陡增的电流会影响变压器的正常工作甚至烧毁变压器，为确保变压器的安全运行，需要在变压器装设继电保护装置。

在实际的电力系统中，大容量变压器均需要装设纵联差动保护装置，其通过比较变压器两侧的电气量，判断故障发生位置和故障类型。

而当变压器空载投入电网时，由于变压器的铁芯饱和作用，产生幅值很大的励磁涌流，导致继电保护设备错误的将正常运行工况判断为故障，引发停电事故。

本文通过MATLAB仿真软件对变压器励磁涌流的产生机理和对电网的影响进行分析。

1 励磁涌流的产生过程1.1 励磁涌流产生的原因变压器中励磁涌流的产生主要受变压器内部的励磁电压影响。

当系统电压发生变化时，变压器励磁电压随之发生变化，同时在变压器线圈上感应出励磁电流，即励磁涌流。

根据系统的运行情况一般可以将励磁涌流分为励磁起始涌流、电压恢复涌流和共振涌流三大类。

1.2 励磁涌流的数学模型单相变压器为例，忽略合闸回路的阻抗，变压器空载投入瞬间其铁芯中磁通与外加电压的关系为：由式可知，在变压器的空载投入瞬间，变压器铁芯内部产生了三部分的磁通，分别为强迫磁通，剩磁通ΦS和Φmcosα。

2 变压器励磁涌流的仿真2.1 仿真模型的建立在Simulink环境中搭建的电力系统模型如图1所示。

基于Matlab的三相变压器故障的仿真模型
胡志坤;何多昌;张作良;桂卫华
【期刊名称】《变流技术与电力牵引》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】以单相双绕组变压器数学模型为基础,用3个独立的单相变压器表征三相变压器的每一相,推导出了三相之间的连接关系方程;建立一种以磁链作为状态变量的三相变压器内部故障暂态仿真模型;充分考虑了二次侧终端条件、铁心磁路饱和等因素,选择磁链作为状态变量.在该模型基础上,对三相变压器的励磁涌流,短路试验电流、绕组匝地匝间短路故障时一次侧电流进行仿真计算及特性分析,验证了模型的正确性和有效性.
【总页数】6页(P18-23)
【作者】胡志坤;何多昌;张作良;桂卫华
【作者单位】株洲变流技术国家工程研究中心,湖南,株洲,412001;中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410083;株洲变流技术国家工程研究中心,湖南,株
洲,412001;中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
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5.基于Matlab的三相变压器和应涌流仿真分析 [J], 刘康;林春景;崔晓
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基于Matlab/Simulink的电力变压器仿真建模及特性分析二O一四年三月前言额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以k·V A或M·V A表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。

较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。

最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。

当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。

国内生产电力变压器较大的厂家有一开投资集团，中电电气，保变天威，西电集团，山东明大电器，山东电力设备厂等。

[2]当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。

二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。

主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。

[1]电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压〔电流〕变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压〔电流〕的设备在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。

利用变压器提高电压，减少了送电损失。

[3]电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。

变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

总之，升压与降压都必须由变压器来完成在过去十年的发展中，我国电力建设快速发展，成绩斐然。

其中，发电装机容量高速增长，电网建设速度突飞猛进，电源结构调整不断优化，技术装备水平大幅提升，节能减排降耗效果显著，电力建设实现了跨越式发展。

这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力，对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。

国家统计局数据显示，2007-2011年，电力变压器制造行业的销售规模不断扩大，销售收入每年以13%以上的速度增长，2011年销售收入到达1784.36亿元，同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元，同比减少5.43%。

基于MATLAB/SIMULIN啲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，仿真分析其保护岀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刖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，如果两侧电流社、山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：式中：一、_是变压一次侧和二次侧绕组匝数，L是励磁电流。