【正文】 基本 同步發(fā)電機(jī)元件對(duì)話(huà)框總包括 9 個(gè)選項(xiàng)，分別是轉(zhuǎn)子類(lèi)型 ， 電機(jī)的 額定 參數(shù) ，定子的參數(shù)（電阻 Rs， 漏感 Lls、 Lmd、 Lmq）勵(lì)磁繞組參數(shù)（電阻 Rf’、漏感 Llfd’） ，阻尼繞組（ d 軸電阻 Rkd’、漏感 Llkd’， q 軸電阻 Rkql’、漏感 Llkq’）， 機(jī)械特性 參數(shù) （ 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 、摩擦系數(shù)和極對(duì)），初始狀態(tài)（速率的偏差、轉(zhuǎn)角、線(xiàn)電流幅值 、 相 位 角 和勵(lì)磁電壓。 步驟一：將 基本 同步發(fā)電機(jī)元件名稱(chēng)改為 ：發(fā)電機(jī)。 如圖 41 所示。 圖 355 變壓器三相電壓 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 44 第 4 章 帶勵(lì)磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析 目前的發(fā)電機(jī)都帶有自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其作用是在發(fā)電機(jī)電壓變動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)端的電壓在一定的范圍內(nèi)。 圖 353 發(fā)電機(jī)三相電壓 5）變壓器端電流波形 在萬(wàn)用表元件中選擇變壓器電流作為測(cè)量電氣量，則得出變壓器電流波形如圖 354所示，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器電流呈正玄變化，在 時(shí)線(xiàn)路末端發(fā)生三相短路，變壓器電流迅速上升，然后趨于下降，在 時(shí)，故障排除，但由于受到電流沖擊，變壓器電流無(wú)法恢復(fù)正常運(yùn)行，電流值為零。在 時(shí)，故障排除，由于發(fā)電機(jī)受到短路電流沖擊受到損壞，發(fā)電機(jī)電流無(wú)法恢復(fù)正常運(yùn)行，幅值變?yōu)?0V。 在 時(shí)，故障排除，但由波形可以看出電壓無(wú)法恢復(fù)正常，系統(tǒng)受到破壞 。 1） 故障點(diǎn)的電流波形 在萬(wàn)用表元件中選擇故障點(diǎn)的故障電流作為測(cè)量電氣量，則得出故障點(diǎn)短路電流波形如圖 350 所示，由圖得：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)電流為 0A，在 時(shí)，發(fā)生三相接地短路，故障點(diǎn)有電流通過(guò)，此時(shí)電流很大，然后逐步下降，在 時(shí)三相短路故障發(fā)生器打開(kāi)，排除故障，此時(shí)故障點(diǎn)電流立刻恢復(fù)為 0A。 圖 349 發(fā)電機(jī)三相電 壓 線(xiàn)路末端發(fā)生短路 設(shè)置完電路圖后，將仿真參數(shù)中的開(kāi)始時(shí)間改為 和結(jié)束時(shí)間改為 ，將變壓器短路故障器選項(xiàng)中選擇測(cè)量故障電壓和電流選項(xiàng)，進(jìn)行該故障點(diǎn)的電壓和電流的測(cè)量，其他兩個(gè)故障器均選不測(cè)量選項(xiàng)。 圖 347 變壓器三相電壓 4）變壓器短路時(shí)發(fā)電機(jī)的電流和電壓波形 在向量選擇器中選擇 發(fā)電機(jī)三相電流作為測(cè)量電氣量，則 發(fā)電機(jī)三相短路波形如圖348 所示，由圖形得出：變壓器發(fā)生短路時(shí)，發(fā)電機(jī)電流迅速變化，然后逐步趨于穩(wěn)態(tài)，在 時(shí)，故障排除，發(fā)電機(jī)電流恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。激活仿真按鈕，則變壓器 C相電壓波形圖如圖 346 所示，由圖得出以下結(jié)論：在 到 時(shí)段內(nèi)發(fā)生短路，變壓器電壓迅速變?yōu)?0V， 后，電壓恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，恢復(fù)過(guò)程中伴有短時(shí)的暫態(tài)過(guò)程。 后，電壓由恢復(fù) 正常運(yùn)行狀態(tài)。 在向量選擇器中選擇變壓器 B 相電壓作為測(cè)量電氣量。 圖 344 變壓器 A 相電壓 由圖可以得出： 在穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)短路故障發(fā)生器處于打開(kāi)狀態(tài)，變壓器電壓呈正 弦 變化，在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)發(fā)生三相短路，變壓器電壓迅速變?yōu)?0V。 圖 343 變壓器三相電流 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 38 3）變壓器短路電壓波形 在向量選擇器中選擇變壓器 A 相電壓作為測(cè)量電氣量。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) C 相電流波動(dòng)恢復(fù) 正 弦 變化。激活仿真按鈕，則變壓器 C相電流波形圖如圖 342 所示，由圖形可以得出一下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， C 相電流由于三相故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，因而 C 相電流呈正 弦 變化。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) B 相電流波動(dòng)恢復(fù) 正 弦 變化。激活仿真按鈕，則變壓器 B相電流波形圖如圖 341 所示，由圖形可以得出一下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， A 相電流由于三相故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀 態(tài)，因而 B 相電流呈正 弦 變化。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) A 相電流波動(dòng)恢復(fù) 正 弦 變化。 由圖形可以得 出一下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， A 相電流由于三相故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，因而 A 相電流呈正 弦 變化。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 36 圖 339 故障點(diǎn)三相電壓 2）變壓器短路電流波形 在向量選擇器中選擇變壓器 A 相電流作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) A 相、 B 相、 C 相電壓波形圖如圖 339 所示 ，由圖形得出以下結(jié)論：穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)的電壓為變壓器端的電壓，發(fā)生短路時(shí)，故障點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?0V。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) A 相、 B 相、 C 相電流波形圖如圖 338 所示。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?0A。由圖形可以得出以下結(jié)論： 由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn) C 相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，所以電流為0A。 圖 336 故障點(diǎn) B 相電流 在 萬(wàn)用表元件 中選擇故障點(diǎn) C 相電流 作為測(cè)量電氣量。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三相短路，故障點(diǎn) B 相電流發(fā)生變化，電流波形下移 ，然后逐步上移 。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) B相電流波形圖如圖 336 所示。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障點(diǎn)的電 流 迅速變?yōu)?0A。 由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn) A 相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，所以電流為 0A。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 34 1） 故障點(diǎn)電流波形圖 在 萬(wàn)用表元件 中選擇故障點(diǎn) A 相電流作為測(cè)量電氣量。 下面進(jìn)行電路仿真。在 時(shí)，三相短路故障器斷開(kāi)，排除故障，此時(shí)變壓器電壓恢復(fù)正常的正玄變化。 圖 332 發(fā)電機(jī)三相電壓 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 33 5）變壓器端短路電流和短路電壓波形 在萬(wàn)用表元件中選擇變壓器三相電流作為測(cè)量電氣量，則得 變壓器電流波形如圖333 所示，由圖形可得：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器電流呈正玄變化，在 時(shí)，發(fā)電機(jī)端發(fā)生三相短路，受到?jīng)_擊電流的影響，變壓器電流迅速上升，由于變壓器存在磁感應(yīng)，電流慢慢趨于零，在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，變壓器電流恢復(fù)正玄變化，發(fā)生暫態(tài)過(guò)程。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)， C 相電壓恢復(fù)為正 弦 變化。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 32 圖 330 發(fā)電機(jī) B 相電壓 在向量選擇器中選擇發(fā)電機(jī) C 相電壓作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，則發(fā)電機(jī) B相電壓波形圖如圖 330 所示，由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī) B 相電壓為正 弦 變化，在 時(shí)，發(fā)生三相短路，電壓立刻變?yōu)?0V。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)， A 相電壓恢復(fù)為正 弦 變化。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 31 圖 328 發(fā)電機(jī)三相電流 4）發(fā)電機(jī)端電壓波形 在向量選擇器中選擇發(fā)電機(jī) A 相電壓作為測(cè)量電氣量。在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) C 相電流恢復(fù) 恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，波形呈正 弦 變化 。激活仿真按鈕，則發(fā)電機(jī) C相電流波形圖如圖 327 所示， 由 圖形得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， C 相電流由于三相故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，因而 C 相電流呈正 弦 變化。在 時(shí)，三相短路基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 30 故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) B 相電流恢復(fù) 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 。激活仿真按鈕，則發(fā)電機(jī) B相電流波形圖如圖 326 所示，由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， B 相電流由于三相故障發(fā)生器處 于斷開(kāi)狀態(tài)，因而 B 相電流呈正 弦 變化。在 時(shí)， 三相短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí) A 相電流波動(dòng)恢復(fù) 弦 變化。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) A相電流波形圖如圖 325 所示，由圖形可以得出一下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)， A 相電流由于三相故 障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，因而 A 相電流呈正 弦 變化。 在 時(shí)，三相短路故障發(fā)生器打開(kāi)，相當(dāng)于排除故障 ，此時(shí)三相實(shí)際電壓為母線(xiàn)電壓，發(fā)生暫態(tài)波動(dòng)。由圖形可以得出以下結(jié)論 : 在穩(wěn) 態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)三相電壓由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài)，其實(shí)際電壓為發(fā)電機(jī)出口母線(xiàn)上的電壓。 圖 323 故障點(diǎn)三相電流 2） 故障點(diǎn)的電壓波形圖 在萬(wàn)用表元件中 選擇故障點(diǎn) A 相、 B 相和 C 相電壓作為測(cè)量電氣量。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 28 圖 322 故障點(diǎn) C 相電流 在 萬(wàn)用表元件 中選擇故障點(diǎn) A 相、 B 相、 C 相電流作為測(cè)量電氣量。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三 相短路，故障點(diǎn) C 相電流發(fā)生變化，電流波形上移。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) C相電流波形圖如圖 322 所示。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于排除故障，此時(shí)，故障點(diǎn)的電壓迅速變?yōu)?0A。由圖形可以得出以下結(jié)論： 在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn) B 相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于 斷開(kāi)狀態(tài)，所以電流為 0A。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 27 圖 320 故障點(diǎn) A 相電流 在 萬(wàn)用表元件 中選擇故障點(diǎn) B 相電流作為測(cè)量電氣量。在 時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生三相短路，故障點(diǎn) A 相電流發(fā)生變化， 電流 波形上移 。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn) A相電流波形圖如圖 320 所示。其它兩個(gè)故障器均選擇不測(cè)量選項(xiàng)。激活仿真按鈕，查看仿真波形。 根據(jù)暫態(tài)過(guò)程時(shí)間的估算 ，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置： 開(kāi)始時(shí)間（ Start time）： 停止時(shí)間（ Stop time）： 求解程序類(lèi)型（ Type）選項(xiàng)：可變步長(zhǎng)（ Variablestep）， ode23tb(dtiff/TRBDF2) 最大步長(zhǎng)（ Max step size）選項(xiàng)：自動(dòng)（ auto） 最小步長(zhǎng)（ Min step size）選項(xiàng)：自動(dòng)（ auto） 初始步長(zhǎng)（ Intial step size）選項(xiàng)：自動(dòng)（ auto） 相對(duì)容差（ Relative tolerance）選項(xiàng)： 1e3 絕對(duì)容差（ Absolute tolerance）選項(xiàng)：自動(dòng)（ auto） 仿真結(jié)果分析 發(fā)電機(jī)出口短路仿真結(jié)果 將三相 電路短路故障發(fā)生器的故障相選擇中三相故障都選擇，并選擇故障相接地選項(xiàng)。 仿真參數(shù)設(shè)置 當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行仿真，以達(dá)到觀察系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)生短路時(shí)的狀態(tài)變化情況。 10）選擇接地元件、節(jié)點(diǎn)等，進(jìn)行合理放置。 9） 從電氣測(cè)量?jī)x器庫(kù)中選擇萬(wàn)用表元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中。 在 sinks 目錄下選擇示波器元件拖拽到電路圖中。三相串聯(lián) RLC 負(fù)載元件參數(shù)對(duì)話(huà)框包含 5 個(gè)選項(xiàng)，分別是額定相電壓（ Nominal phasephase voltage），額定頻率（ Nominal frequency），三相有功功率（ Threephase active power P），三相感性無(wú)功功率（ Threephase inductive reactive power Ql），三相容性無(wú)功功率（ Threephase capacitive reactive power Qc）選項(xiàng)。 圖 319 三相串聯(lián) RLC 負(fù)荷元件及參數(shù)對(duì)話(huà)框 步驟一：將三相串聯(lián) RLC 負(fù)載元件的名稱(chēng)改為 ：串聯(lián)負(fù)荷。參數(shù)設(shè)置如下： 線(xiàn)路相數(shù)（ Number of phase N）： 3 用于電阻、電感和電容的頻率（ Frequency）： 50 單位長(zhǎng)度電阻（ resistance per unit length）： [ ] 單位長(zhǎng)度電感（ Inductance per unit length）： [ ] 單位長(zhǎng)度電容（ Capacitance per unit length）： [ ] 線(xiàn)路長(zhǎng)度（ Line Length）： 300 測(cè)量（ Meadurements）：選擇不測(cè)量電氣量 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 25 單擊 OK 按鈕完成對(duì)三相分布參數(shù)傳輸線(xiàn)的設(shè)置。 6）從線(xiàn)路元件庫(kù)中選擇三相分布參數(shù)傳輸線(xiàn)元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖318 所示。變壓器元件參數(shù)對(duì)話(huà)框包含以下選項(xiàng)： 圖 317 三相變壓器及參數(shù)對(duì)話(huà)框 額定功率和頻率（ Nominal power and frequency）；原邊繞組接法（ winding1 connaction）；原邊繞組參數(shù)（ winding parancters）；副邊繞組接法（ winding2 connaction）；副邊繞組參數(shù)（ winding parancters ）；磁阻（ Magiration resistance Rm）；磁感（ Magiration reactance Lm）和測(cè)量（ Measurements）。 步驟一：將變壓器的名稱(chēng)改為 ：變壓器。 圖 316 三相斷路器及參數(shù)對(duì)話(huà)框 三相斷路器的參數(shù)設(shè)置如下： 初始狀態(tài)（ Initial status of breakers）： 故障相選擇（ Switching of A、 B、 C）： A、 B、 C 三相都選擇 轉(zhuǎn)換時(shí)間（ Transition