基于matlab的电力系统短路故障分析与仿真

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1、万方数据第3l卷第5期2010年10月华北水利水电学院学报JournalofNoAhChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerV01．31No．50ct．2010文章编号：1002—5634(2010)05—0093—04基于Matlab的电力系统短路故障分析与仿真常晓颖，吴茜琼(洛阳理工学院。河南洛阳471023)摘要：介绍了Matlab／Simulink的基本特点及应用Matlab进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤．运用Matlab电力系统仿真程

2、序simPowersystems构建了一个单机一无穷大系统模型。并在此基础上对电力系统的多种故障进行了仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明用Matlab对电力系统故障仿真的方法是可行的．关键词：电力系统；仿真；故障；Matlab中图分类号：TP391．9；TM713文献标志码：A为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性．由于在实际系统上进行试验和研究较困难，因此借助各种电力系统动态仿真软件电力系统的设计和研究已成为有效途径之一．电力系统仿真软件有很多，当今比较流行的主要有

3、EMTP(ElectromagneticTransientsProgram)仿真程序，美国电力公司(PTI)开发的PSS／E(PowerSys-ternSimulatorforEngineering)，Mathworks公司开发的Matlab中所包含的电力系统工具箱(PowerSys-ternToolbox)，以及中国电科院开发的仿真软件PSASP(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)．其中Matlab以其强大的计算功能、良好的开放性和扩充性、友好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越

4、成为进行包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的重要仿真工具¨。2J．文献[3—5]采用Matlab的电力系统工具箱进行电力系统稳态和动态分析．1Matlab的电力系统工具箱介绍Matlab是由美国Mathworks公司开发的大型软件，它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合在一个交互的工作环境中，在此环境中可以实现工程计算、算法研究、建模和仿真、应用程序开发等．Matlab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(PowerSystemBlockset，简称PSB)来完成．PSB程序库含有

5、代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程序块，通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真．PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间的连接作用¨1．画国画画回ElectricalElementsPowerMachmes·}MeasurementsSourcesElectronics。曰日口图1电力系统工具箱模块库收稿日期：2010—05—30作者简介：常晓颖(1982一)。女，河南洛阳人，助教，硕士研究生，主要从事电力系统自动化方面的研究因纛万方数据华北水利水电学院学报2010年

6、10月在Matlab命令窗口键入Simulink命令便打开Simulink的库浏览窗13，点击SimPowerSystems，就进入了电力系统工具箱．电力系统工具箱包括了电路、电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型，这些元件模型分布在7个模块库中，如图1所示．每个模块库中包含各种基本元件模型，只需将这些库模块或其他库模块中的元件拖到Simulink窗口中，通过元件连接和参数设置就可以方便、直观地建立各种系统模型并进行仿真【7o．2电力系统短路故障仿真分析电力系统中电气设备和载流导体的选择、继电保护、自动装置的

7、整定、限制短路电流措施的确定都需要进行短路故障分析和短路电流计算．电力系统短路分为对称性短路和不对称性短路2种类型．对称短路也称三相短路(K¨’)，不对称短路指单相接地短路(K⋯)、两相短路(K‘2’)和两相接地短路(K¨‘¨)．其中三相短路出现的概率不高，却是电力系统最危险的故障，而最常见的故障是单相接地短路，约占短路总故障的65％一70％¨-9]．文中将对这两种故障作为典型例子分别建模仿真，其他短路故障可通过在模型中改动短路元件的参数来进行仿真．2．1仿真模型建立为了在仿真中得到理想的数据及波形。文中选择了最具

8、有代表性的典型的电力系统——单机无穷大系统．该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程，如图2所示⋯．图2单机一无穷大系统图2中，最左端是发电机组，K是机端电压，x，是变压器的电抗，x副和x。：是线路电抗，E是无穷大电源电压．假设额定容量P。=200MVA，额定电压n=13．8kV，额定频率正=