【文章內(nèi)容簡介】 icrosoft Excel）集成 [2](8)、不支持大寫輸入，內(nèi)核僅僅支持小寫 Matlab 的 優(yōu) 勢 ：（1）友好的工作平臺和編程環(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，Matlab 的用戶界面也越來越精致，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)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進(jìn)行出錯原因分析。（2）簡單易用的程序語言Matlab 一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制 語句、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。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M 文件）后再一起運(yùn)行。新版本的Matlab 語言是基于最為流行的 C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與 C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）4于非計算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)， 這也是 Matlab 能夠 深入到科學(xué)研究及工程 計算各個領(lǐng)域的重要原因。（3）強(qiáng)大的科學(xué)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力Matlab 是一個包含大量計算算法的集合。其擁有 600 多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編 程語言，如 C 和 C++ 。在計算要求相同的情況下，使用 Matlab 的編程工作量會大大減少。Matlab 的 這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(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)所能解決的 問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、符號運(yùn)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(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，并且可以對圖 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、動畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué) 計 算和工程繪圖。新版本的Matlab 對整個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，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（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。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等,Matlab 也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5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 對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。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。目前，Matlab 已 經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸 如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù) 庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號 處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、 LMI 控制、魯 棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、 DSP 與通訊、電力系 統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。（6）實用的程序接口和發(fā)布平臺新版本的 Matlab 可以利用 Matlab 編譯器和 C/C++數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的 Matlab 程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于 Matlab 運(yùn)行的 C 和 C++代碼。允許用戶編寫可以和 Matlab 進(jìn)行交互的 C 或 C++語言程序。另外， Matlab 網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在 Web 應(yīng)用中使用自己的 Matlab 數(shù)學(xué)和圖 形程序。Matlab 的一個重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是Matlab 函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號處理、控制系 統(tǒng)、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯 、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。（7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）6函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更 強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5 進(jìn)行連接。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。在該環(huán) 境中，無需大量 書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜 的系統(tǒng)。 Simulink 具有適 應(yīng)面廣、 結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、 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。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。Simulink 是 Matlab 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 Matlab 的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系 統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛 應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非 線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink 可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間 或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。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)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink 用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具。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(jìn)行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。 .構(gòu)架在 Simulink 基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink 多領(lǐng)域建模功能，也北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）7提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink 與 Matlab 緊密集成，可以直接訪問 Matlab 大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。Simulink 的特 點 ：（1）豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫 （2）交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖 （3）以設(shè)計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計的管理 （4）通過 Model Explorer 導(dǎo)航、 創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 （5）提供 API 用于與其他仿真程序的 連接或與手寫代 碼集成 （6）使用 Embedded Matlab? 模塊在 Simulink 和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用Matlab 算法 （7）使用定步長或變步長運(yùn)行仿真，al,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯 C 代碼的形式來運(yùn)行模型 （8）圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和異常行為 （9）可訪問 Matlab 從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù) （10）模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）83 電力系統(tǒng)故障分析 故障概述短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生系統(tǒng)通路的情況。電力系統(tǒng)在運(yùn)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。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。例如，在 發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時值可達(dá)額定電流的 10～15 倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果 。]1[ 故障類型三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的 90％。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。表 給出這 幾種短路的簡略記號。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)3(F)2()1(北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）9二相短路接地 )1.(F 故障概率運(yùn)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。表 不同范圍能發(fā)生短路故障幾率 線路范圍 發(fā)生幾率在 110kV 線路上容量 為 6000kW 以上的發(fā)電機(jī)110kV 變壓器110kV 母線%%%%表 110kV 線路上各種類型短路故障幾率短路類型 發(fā)生幾率三相短路二相短路二相短路接地單相短路5%4%8%83% 從表 中的數(shù)字中可以看出單相短路幾率占壓倒性多數(shù)，國外的運(yùn)行經(jīng)驗也證明了這一點。三相短路的幾率是很小的，但這并不 說明三相短路無關(guān)緊要，相反對三相短路應(yīng)該加以重視，因為三相短路的情況最嚴(yán)重，有時為了最后論斷電力系統(tǒng)在短路情況下工作的可能性，他起著決定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，還 由于我們在分析計 算不對稱短路時，往往把不對稱短路看成某種假定的三相短路來處理 。]2[北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）10 短路計算的基本原則和規(guī)定電力系統(tǒng)三相短路計算主要是短路電流周期分量的計算，在給定電源電勢時，實際就是穩(wěn)態(tài)交流電路的求解。在電力系統(tǒng)短路電流的工程計算中，許多實際問題的解決（如電網(wǎng)設(shè)計中的電氣設(shè)備選擇）并不需要十分精確的結(jié)果，于是產(chǎn)生了近似計算的方法。在近似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。在元件模型方面，忽略發(fā)電機(jī)、 變壓器和輸電線路的 電阻，不 計輸電線路的 電容，略去 變壓器的勵磁電流（三相三柱式變壓器的零序等值電路除外），負(fù)荷忽略不計或只做近似估計。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。此外，有 時還假定所有發(fā)電機(jī)的電勢具有相同的相位，加上所有元件僅用電抗表示，這就避免了復(fù)數(shù)運(yùn)算，把短路電流的計算簡化為直流電路的求解。