【正文】 取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。 申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有 關(guān)部門(mén)送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存論文；③學(xué)?？稍试S論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。 本人簽名： 日期： I 摘 要 本設(shè)計(jì)分析了電力系統(tǒng)短路故障的電氣特征，并利用 Matlab/Simulink 軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，進(jìn)一步研究短路故障的特點(diǎn)。通過(guò)算例對(duì)電力系統(tǒng)短路故障進(jìn)行分析計(jì)算。然后運(yùn)用 Matlab/Simulink 對(duì)算例進(jìn)行電力系統(tǒng)短路故障仿真，得出仿真結(jié)果。并將電力系統(tǒng)短路故障的分析計(jì)算結(jié)果與 Matlab 仿真的分析結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出結(jié)論。結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果差別不大，運(yùn)用 Matlab 對(duì)電力系統(tǒng)短路故障進(jìn)行分析與仿真，能夠準(zhǔn)確直觀地考察電力系統(tǒng)短路故障的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)證了 Matlab 在電力系統(tǒng)仿真中的強(qiáng)大功能。 關(guān)鍵詞： 短路故障； Simulink 分析 ； 短路電流計(jì)算 II Abstract This introduction to the power syetem shortcircuit fault analysis method and simulation of Matlab/simulink basic analysis and calculation of power system shortcircuit fault,and then use Matlab/simulink to power system shortcircuit fault simulation ,obtain simulation power system shortcircuit fault analysis and calculation of results with the results of Matlab simulation and analysis so as to arrive at shows that using Matlab power system shortcircuit fault analysis and simulation can accurately and visually inspect the dynamic characteristics of power system short –circuit fault analysis and visually inspect the dynamic characteristics of power system short –circuit fault and verified in power system simulation of Matlab. Keywords: Fault analysis。 Simulink simulation； Calculation of shortcircuit current III 目 錄 摘 要 ............................................................... I ABSTRACT .......................................................... II 1 緒論 ............................................................... 1 電力系統(tǒng)故障分析的意義 .......................................... 1 本論文 所做的 工作 ................................................ 1 2 仿真軟件 ........................................................... 2 MATLAB/SIMULINK 簡(jiǎn)介 ............................................ 2 3 電力系統(tǒng)故障分析 ................................................... 7 故障概述 ........................................................ 7 故障 類(lèi)型 ........................................................ 7 故障概率 ........................................................ 8 短路計(jì)算的基本原則和規(guī)定 ........................................ 8 短路點(diǎn)選擇原則 ................................................. 10 短路電流計(jì)算的基本步驟 ......................................... 10 電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算 ........................................... 10 4 電力系統(tǒng)故障仿真 .................................................. 13 三相短路系統(tǒng)仿真模型及各模塊參數(shù)設(shè)置 ........................... 13 仿真結(jié)果分析 ................................................... 19 5 結(jié)論 .............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ............................................................ 29 致 謝 .............................................................. 31 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 電力系統(tǒng)故障分析的意義 電力系統(tǒng)發(fā)生使對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)遭受破壞的短路故障，由于短路會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果，因而引起了高度重視。除盡量消除導(dǎo)致短路的原因外，還應(yīng)在短路故障發(fā)生后及時(shí)采取措施，盡量減少短路造成的損失，如采用繼電保護(hù)將故障隔離，在合適的地點(diǎn)裝設(shè)電抗器以限制短路電流，采用自動(dòng)重合閘消除瞬時(shí)故障使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常等。這些措施均須建立在故障計(jì)算的基礎(chǔ)上。在發(fā)電廠、變電所以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，都必須事先進(jìn)行短路計(jì) 算，以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度的電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體、確定限制短路電流的措施、合理配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)等的重要依據(jù)。因此故障計(jì)算對(duì)于電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行具有十分重要的意義。 本論文的主要工作 本文是典型的電力系統(tǒng)故障分析，根據(jù)需要，分為三相短路，單相接地短路，兩相短路，兩相短路接地模型進(jìn)行仿真分析，而這是我們熟知的四種短路情況，而 MATLAB/SIMULINK 功能的強(qiáng)大 ，大大節(jié)省了建模的時(shí)間，因?yàn)樗浖旧硖峁┝艘粋€(gè)三相短路故障器，可以設(shè)置短路的所有情況。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 2 仿真軟件 Matlab 的簡(jiǎn)介 Matlab 和 Mathematica、 Maple 并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。 Matlab 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 Matlab 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 Matlab 來(lái)解算問(wèn)題要比用 C， FORTRAN 等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使 Matlab 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++ ， Java的支持?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲?Matlab 函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 Matlab 愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 Matlab 的特點(diǎn)： (1)、 此高級(jí)語(yǔ)言可用于技術(shù)計(jì)算 (2)、 此開(kāi)發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理 (3)、 交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問(wèn)題 (4)、 數(shù)學(xué)函數(shù)可用于 線性代數(shù) 、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等 (5)、 二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù) (6)、 各種工具可用于構(gòu)建自定 義的圖形用戶界面 (7)、 各種函數(shù)可將基于 Matlab 的算法與外部應(yīng)用程序和語(yǔ)言（如 C、 C++、Fortran、 Java、 COM 以及 Microsoft Excel）集成 [2] 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 (8)、 不支持大寫(xiě)輸入，內(nèi)核僅僅支持小寫(xiě) Matlab 的優(yōu)勢(shì)： （ 1）友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 Matlab 由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用 Matlab 的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括 Matlab 桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著 Matlab 的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)， Matlab 的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近 Windows 的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的 Matlab 提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。 （ 2）簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言 Matlab 一個(gè)高級(jí)的矩陣 /陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可 以先編寫(xiě)好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（ M 文件）后再一起運(yùn)行。新版本的 Matlab 語(yǔ)言是基于最為流行的 C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與 C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是 Matlab 能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。 （ 3）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 Matlab 是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有 600 多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函 數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如 C 和 C++ 。在計(jì)算要求相同的情況下，使用 Matlab 的編程工作量會(huì)大大減少。 Matlab 的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 解決的問(wèn)題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、 稀疏矩陣 運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。 （ 4）出色的圖形處理功能 Matlab 自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫(huà)和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的Matlab 對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制 和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如 :圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等）， Matlab 同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等 ,Matlab 也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的 Matlab 還著重在圖形用戶界面（ GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。 （ 5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 Matlab 對(duì)許多專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來(lái)說(shuō)，它們都是由特定