【正文】 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 電流保護 MATLAB 仿真 目 錄 1 引言 ..........................................................................................................................................................1 2 MATLAB 及其模塊介紹 ................................................................................................................2 MATLAB 編程基礎(chǔ) ...................................................................................................................2 M 文件及 M 函數(shù) .......................................................................................................................3 SIMULINK 介紹 .........................................................................................................................3 SFUNCTION 簡介 ....................................................................................................................5 3 線路繼電保護的基本原理 .............................................................................................................8 整定 基本要求 ...............................................................................................................................8 保護 整定原則 ............................................................................................................................ 10 4 線路繼電保護仿真 ......................................................................................................................... 18 保護仿真軟件概述 .................................................................................................................. 18 仿真設(shè)計步驟 ............................................................................................................................ 19 線路單相自動重合閘電流保護 仿真 ............................................................................... 19 線路三段式電流保護仿真 ................................................................................................... 27 5 仿真結(jié)果分析 ................................................................................................................................... 36 線路單相自動重合閘 電流保護仿真結(jié)果分析 ........................................................... 36 線路三段式電流保護仿真結(jié)果分析 ............................................................................... 37 6 總結(jié) ....................................................................................................................................................... 38 致 謝 ................................................................................................................................................... 40 參考文獻 ................................................................................................................................................... 41 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 引言 本設(shè)計的題目是線路繼電保護整定計算的 MATLAB 仿真，包括對電力系統(tǒng)線路整定計算仿真和故障仿真的研究。 輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。不同地區(qū)、不同類型的發(fā)電和配電設(shè)備都是通過它連接起來的，構(gòu)成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)發(fā)電、供電和配電的穩(wěn)定運行。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護的日益發(fā)展采用計算機仿真方法來 分析研究電力系統(tǒng)繼電保護是解決此類工程問題的一種有效手段。 MATLAB 語言是目前國際上流行的一種演算紙式的編程語言，它具有強大的矩陣分析與運算功 能 ， 并且 是一 個開放 的 環(huán)境 。其中SIMULINK就 是 為 MATLAB 開 發(fā)的一種 優(yōu)秀 的控制系統(tǒng)仿真工具軟件，它具有模塊 化 、 可重 載 、 可 封裝、面 向 結(jié)構(gòu)圖編程及 可視化等特點 ， 可 大大 提高 系統(tǒng)仿真的效 率 和 可靠性 。 我們可以利 用工具箱中的元件模型，結(jié)合電力系統(tǒng)中的基本原理，搭建輸電線路模型，繼而設(shè)置各種電力系統(tǒng)故障進行分析和調(diào)試， 以期為 電力系統(tǒng)線路故障故障仿真 提 供有力根據(jù)。 在 線路繼電 保護整定計算仿真方面， 我們 使用 了 SimuLink 和 SimPowerSystems工具 箱 ，它 常 用于電力系統(tǒng) 各個 方面的仿真。 例如 MATLAB 被 用于發(fā)電機、變壓器、線 路 和 負荷等元件的建模和仿真， 在輸 電線 路 研究中，有 利 用 Matlab 對 輸 電線 路 進行故障定位數(shù) 字 仿真的研究。 在 繼電保護仿真中 也 應(yīng)用到 了 Matlab， 如 基于 Matlab 開 發(fā) 平臺 的繼電保護仿真系統(tǒng)。 本設(shè)計 主 要 針 對線路的繼電保護 —— 三段式電流 保護和零序電流保護進行仿真研究。 利用 MATLAB 和線路繼電保護的內(nèi)容，使用 SimuLink 和 SimPowerSystems 工具 箱 ，搭建 了一 個 線路整定計算和故障仿真模型。 在 系統(tǒng)中設(shè)定 不同 的故障 點 ，分 別 進行 了 相應(yīng)的仿真，且 與線路的整定計算 值 相 配合 ， 做 到有 選擇性 的動作，對仿真結(jié)果進行分析。 本文 第 1 部分 為 前言，介紹 了 本次設(shè)計的 主 要 思路 。 第 2 部分 介紹 了 Matlab 基礎(chǔ)和 在 設(shè)計中 所 用到 知識 。 第 3 部分是 線路繼電保護的基本原理 等 基礎(chǔ)理 論知識 。 第 4 部分 中對線路繼電保護仿真中 的 模型構(gòu)成、參數(shù)設(shè)定及故障發(fā) 生時 保護裝置的動作情況 作 了詳細說明 。 并 介紹 了所 設(shè)計的線路繼電保護仿真與整定計算 值 的 配合 。 第 5 部分 對仿真實 驗 的結(jié)果進行 了 分析，不同層 面 做出 分析，對于 在 整 個 設(shè)計 過 程的 不長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 同階段也做出 具 體 分析。 在 本文的第 6 部分 中總結(jié) 了此 次設(shè)計 并給出了 結(jié) 論 。其中包括致謝詞，參考文獻 等 。 此次畢業(yè)設(shè)計在張龍斌老師的指導(dǎo)下完成。 2 Matlab 及其模塊介紹 本章簡 單 介紹 了此 次設(shè)計用到的 Matlab 知識 ， 首先 介紹 Matlab 軟件編程基礎(chǔ)知識，再 對計算機實現(xiàn)線路繼電保護整定計算仿真設(shè)計中用到的仿真模塊的來 源 、功 能 、參數(shù) 等 進行介紹。 MATLAB 編程基礎(chǔ) 變量和數(shù)學(xué)運算 首先從 Matlab 數(shù)學(xué)運算 開始說明 。 例如 要計算 1+2+3 及 110+210+310 這 兩個 算式，接 在提示符號 之后 的是要 鍵入 的算式， Matlab 將 計算的結(jié)果 以 ans 顯示 。 數(shù)組和數(shù)據(jù) Matlab 的運算 事 實上是 以 數(shù)組（ array）及矩陣（ matrix）方式 在做 運算， 而 這 兩者在Matlab 的基本運算 性質(zhì) 上是 不同 的，數(shù)組強 調(diào) 元 素 對元 素 的運算， 而 矩陣 則 采用線 性 代數(shù)的運算方式。 在聲明 一 個 變量 為 數(shù)組 或 是矩陣 時 ， 如 果是要 個別輸入 元 素 ， 需 要用中括 號將 元 素 置于其中。數(shù)組 由 一 維 元 素 構(gòu)成， 而 矩陣 由多維 元 素 組成。 在 介紹矩陣運算 之 前 首先 介紹 幾個特殊 的矩陣。 Zeros 函數(shù) 生 成元 素皆為 0 的矩陣； ones 函數(shù) 生 成元 素皆為 1 的矩陣， eye 生 成一 個單 位矩陣， 之所以稱為 eye 是取其發(fā) 音 與原來 單位矩陣 符號 Ⅰ 相 同 ， 而又避免 與 復(fù) 數(shù)定 義 中的 虛 部 所 用的 符號 i混淆， 所以改以 eye 替 代。 上述三 個 函數(shù)的使用語法 都 相 似 ， 如 zeros（ m） 可以產(chǎn)生 一 個 mm 的 正 方矩陣， 而zeros（ m， n） 產(chǎn)生 的是 mn 的矩陣。 也可以 使用這三 個 函數(shù) 將 一 個 mn 矩陣原來元 素 全部取代成 為 0， 1 或 是 單 位矩陣的 值 ， 不過 要 加 上 size 指令 來 指出 其矩陣大 小 是 mn， 所以語法 為 ： zeros（ size（ A）） 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 其中 A為 原來的矩陣 M 文件及 M 函數(shù) Matlab程序大致分 為兩 類： M腳 本文件 （ MScript） 和 M函數(shù) （ MFunction） ，它 們均 是普 通 的 ASCII 碼構(gòu)成的文件。 M腳 本文件中包 含 一組有 Matlab語言 所支持 的語句，它類 似 DOS下 的 批處 理文件。它的執(zhí) 行方式 很 簡 單 ，用 戶只需在 Matlab的 提示符下輸入該 M文件的文件 名 ，這 樣 Matlab就會自動 執(zhí) 行 該 M文件中的 各條 語句， 并將 結(jié)果直接 返回 到 Matlab工作 空間 。使用 M函數(shù) 格 式變成是 Matlab程序設(shè)計的 主 流。 Matlab的 M函數(shù)是有 function語句引 導(dǎo) 的，其基本 格 式 如下 ： Function [返回 變量 列表 ]=函數(shù) 名 (輸入 變量 列表 ) 注釋說明 語句 段 ， 由 %一 道 輸入 、 返回 變量 格 式的 檢 測 函數(shù) 體 語句 這 里輸入 和 返回 變量的實際 個 數(shù)分 別 有 nargin和 nargout兩個 Matlab的保 留 變量來 給出 。只 要進 入該 函數(shù)， Matlab就將自 動 生 成這 兩個 變量， 不論 是 佛 直接使用這 兩個 變量。 如 果 返回 變量 多 于一 個 ， 則 應(yīng) 該 用方括 號 括 起 來。 輸入 變量和 返回 變量 之間 用括 號 分 隔 。 注釋 語句段 的 每 行語句 都 應(yīng) 該由百 分 號 引 導(dǎo) ， 百 分 號后 面的內(nèi) 容不執(zhí) 行， 只起注釋 作用。用 戶 采用 help 命令則可 以顯示出 來 注釋 語句 段 的內(nèi) 容 。 此 外、 標(biāo)準 的變量 樹木檢 測 也 是 必 要的。 如 果 輸入或返回 變量 格 式 不正確 ， 則 應(yīng) 該給出 相應(yīng)的 提示 。 另 外， 因為 Matlab是一中 注釋性 語言， 所以即 使 在某個或某些 函數(shù)中 存在 語法 錯誤 ， 如果 沒 執(zhí) 行到 該 語句 時可能就不會 發(fā)現(xiàn) 該錯誤 ，這 在 嚴 格 的程序設(shè)計中是 不容許 的。要 檢 查