【正文】 .........................195 結(jié)論 ..............................................................28參考文獻 ............................................................29致 謝 ..............................................................31北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）11 緒論 電力系統(tǒng)故障分析的意義電力系統(tǒng)發(fā)生使對稱結(jié)構(gòu)遭受破壞的短路故障，由于短路會產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果，因而引起了高度重視。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 是否同意答辯：同意論文成績：84指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱意見姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師 職稱 教授 單位 北京交通大學(xué)指導(dǎo)教師 職稱 單位畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)故障分析與仿真對論文的評語：ooo 同學(xué)畢業(yè)論文的選題是基于 MATlAB 的電力系統(tǒng)故障分析與仿真，論文探討了電力系統(tǒng)故障分析和設(shè)計方法，具有一定實用價值。第 3 周 完成開題報告 word 文檔。Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計?，F(xiàn)在，我們主要使用的電力系統(tǒng)仿真軟件有：EMTP 仿真程序，用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算，電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓分析等。第 12 周 修改畢業(yè)論文。第 3 周 完成開題報告 word 文檔。目前，國內(nèi)外提出了許多電力系統(tǒng)故障診斷的技術(shù)和方法，主要有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化技術(shù)、Petri 網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論、粗糙集理論、多代理技術(shù)。在 MATLAB 中，電力系統(tǒng)模型可以在 Simulink 環(huán)境下直接搭建，也可以進行封裝和自定義模塊庫，充分顯現(xiàn)了其仿真平臺的優(yōu)越性。然后根據(jù)算例，運用 Matlab/Simulink 搭建電力系統(tǒng)故障模型進行電力系統(tǒng)故障仿真，得其出仿真的結(jié)果。5. 指導(dǎo)教師意見：同意開題。是否同意安排論文答辯：同意論文成績：84評閱教師（簽名）： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯小組評議意見姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)故障分析與仿真答 辯 小 組 成 員:姓 名 職 稱 工作單位 備注組長答辯小組評語：該同學(xué)能對電力系統(tǒng)故障進行仿真。并將電力系統(tǒng)短路故障的分析計算結(jié)果與 Matlab 仿真的分析結(jié)果進行比較，從而得出結(jié)論。 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 功能的強大，大大節(jié)省了建模的時間，因為它軟件本身提供了一個三相短路故障器，可以設(shè)置短路的所有情況。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。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。函數(shù)所北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）4能解決的問題其大致包括矩陣運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、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。Simulink 是 Matlab 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。例如，在發(fā)電機端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的 10～15 倍。表 短路的簡略記號 短路類型 示意圖 代表符號三相短路二相短路單相短路二相短路接地)3(F)2()1()1.(F北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）9 故障概率運行經(jīng)驗指出，架空輸電線是電力系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)，發(fā)生短路的幾率最高，我國某電力系統(tǒng)多年統(tǒng)計出在不同范圍內(nèi)發(fā)生短路故障的相對次數(shù)列出如表 。在標(biāo)么值參數(shù)計算方面，在選取各級平均電壓做為基準(zhǔn)電壓時，忽略各元件(電抗器除外)的額定電壓之比，即所有變壓器的標(biāo)么變比都等于 1。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計算。變壓器的額定容量50LkM?????，短路電壓 ，短路損耗 ，空載損耗2NSVA?sU?????135sPkW??，空載電流 ，變比 ，負載 ，?.8oIT?S繞組均為 Y 形聯(lián)接；并設(shè)供電點電壓為 110kV。三相電源模塊參數(shù)設(shè)置包含 7 個選項，分別是相電壓（PhasetoPhase rms voltage） ，表征的是三相電源 A 相、B 相和 C 相的相電壓； A 想相角（phase angle of phase A） ，單位是度（ degrees） ；頻率（Frequency） ；內(nèi)部連接方式（Internal connection） ；短路阻抗值（Specity impedance using shortcircuit level） ，用來設(shè)定在短路情況下的阻抗數(shù)值；三相電源電阻（Source resistance） ；三相電源電感；北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）15其中，內(nèi)部鏈接方式有 3 種，分別是：Y 型，表示中性點不接地； Yn 型，表示中性點接地電阻或消弧線圈接地；Yg 型，表示中性點直接接地。④電壓比：指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別。n（3）雙繞組三相變壓器雙繞組三相變壓器的兩個繞組可以接成多種形式，如星形 Y、帶中性線的星形 Yn、星形接地 Yg、三角形 （超前星形 30176。需要注意的是：① 如果三相故障模塊被設(shè)置為外部控制（External control）模式時，在模塊的封裝圖表中就會出現(xiàn)一個控制輸入端。運行仿真后，雙擊 Scope1 可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的三相短路故障電流波形如 圖所示。運行仿真，雙擊 Scope 可以得到供電系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)母線的兩相接地短路故障電壓波形如圖 所示。從圖中 可以發(fā)現(xiàn)，在 時刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C 三相電流波形穩(wěn)定且均勻變化；在 秒時刻發(fā)生兩相短路故障，A、B 兩相電流發(fā)生激增，C 相電流快速衰減為 0, 在 時刻切除故障，系統(tǒng)又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。高效的數(shù)據(jù)仿真分析，特別是信號處理和直觀的圖形顯示功能，且 Matlab/simulink 環(huán)境下的 SimPowerSystems模型庫及 Simulink 強大的二次開發(fā)功能和豐富的工具箱，能快速而準(zhǔn)確的對電路及更復(fù)雜的電力系統(tǒng)進行仿真、計算。最后還要對電氣 xx 班的全體同學(xué)表示感謝，四年來在學(xué)習(xí)、工作和生活中給予我的諸多幫助。圖 三相故障模塊參數(shù)（單相接地短路）北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）28圖 A 相接地短路電壓圖 A 相接地短路電流北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）295 結(jié)論本論文介紹了電力系統(tǒng)故障和 Matlab/Simulink 的基本特點，探索了電力系統(tǒng)故障中最常見的短路計算一些常用的計算方法，和 Matlab 應(yīng)用的基本方法和步驟，在 Matlab 軟件中電力系統(tǒng)仿真如何應(yīng)用 SimPowerSystems 模塊庫構(gòu)建電力系統(tǒng)故障的仿真模型并對其仿真結(jié)果進行分析，得出一下結(jié)果：應(yīng)用 Matlab/simulink 進行仿真分析的結(jié)果和理論計算的結(jié)果相差不大，Matlab 仿真工具是一種很實用的工具。從圖中可以看出，在 時刻之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，A、B、C 三相電壓波形穩(wěn)定且均勻變化；在 0. 02 時刻發(fā)生 A 、B 兩相短路故障， A 、B 相電壓變?yōu)樵瓉淼亩种?，且電壓幅值反向；? 時刻切除接地短路故障，A、B、C 三相電壓又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。仿真波形的數(shù)值與理論計算值相比存在一定的誤差，這主要是由電源模塊的內(nèi)阻造成的，可以通過更改電源模塊的北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）21內(nèi)阻值來縮小仿真值與理論值的誤差。從圖 中可以看出，在 時刻之前， 時刻之后系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)下，各相電壓都很大；在 時刻發(fā)生短路故障后，各相電壓均快速降低。如果不設(shè)計接地故障，接地電阻（Ground resistance）Rg 自動被設(shè)置為 10 6。（2）標(biāo)么值參數(shù)系統(tǒng)介紹為了便于工業(yè)應(yīng)用，通常要將有名值轉(zhuǎn)換為標(biāo)么值，而這需要知道相應(yīng)繞組的額定功率（ P ，單位 VA） 、額定電壓（V ,單位 V）以及額定頻率（f ,單n n n位 Hz） 。②額定頻率：在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。? ????????（ ） （ ） （ ） （ ）時間常數(shù) 為：aT a= (310)))????? ????（則短路沖擊電流為： ()().??? ????北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）144 電力系統(tǒng)故障仿真 三相短路系統(tǒng)仿真模型及各模塊參數(shù)設(shè)置圖 電力系統(tǒng)三相短路系統(tǒng)仿真模型（一）三相電源模塊三相電源原件是電力系統(tǒng)設(shè)計中最常見的電路原件，也是最重要的原件，其運行特性對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)起到?jīng)Q定性的作用。 電力系統(tǒng)故障分析計算算例：假設(shè)無窮大功率電源供電系統(tǒng)如圖 所示， 時刻變壓器低壓分母線發(fā)生三相短路故障，仿真其短路電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；（2）在電氣網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響；（3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。在近似北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）10計算中主要是對系統(tǒng)元件模型和標(biāo)么值參數(shù)計算做了簡化處理。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。電力系統(tǒng)在運行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）