MATLAB在小电流接地系统故障选线中的仿真研究

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1、学术探讨应用技术与研究MATLAB在小电流接地系统故障选线中的仿真研究刘艳红张志刚周洋(烟台大学，山东烟台264005）[摘要]用MATLAB的simulink工具箱构建小电流接地系统仿真模型，并对单相接地故障的各种情况进行仿真，通过对零序电流的波形进行分析，从而确定哪条线路发生故障。[关键字]小电流接地系统；仿真；波形；零序电流；MATLABPowerlib的模型库既包括了目前已知的所以电力系统1．引言的设备，也包括了simulink的所有模块。PSB通过扩展我国配电网中性点广泛采用不接地与经消弧线圈接地s

2、imulink提供了一套独特的环境，用于多域建模和控制器设这两种非有效接地方式，习惯上称为小电流接地方式，当小电计，用户可以方便地建造模型，并可以快速绘出网络拓扑结流接地电网发生单相接地故障时，其故障电流很小，故称为小构，并且同时分析各部分的作用。电流接地故障。由于小电流接地故障对电力设备、通信和人PSB主要有以下的特征：身危害小，并且三相之间的线电压基本保持不变，不影响对负(1)提供了MATLAB/Simulink环境下电力系统的拓扑建载的供电，因此可允许电网在单相接地情况下继续运行一段模和仿真。使用标准的

3、电力符号，便于电力系统的直观建模；[1]时间，以避免供电突然中断对用户的影响。随着人们对供电(2)包含电力系统几乎所有标准模型，包括电力系统网可靠性的要求越来越高，并且小电流接地系统使配电网结构络、电力机械装置、电力电子器件、各种控制测量模块以及三复杂，故障选线成为一个公认的难题，但由于系统自身的特相电力模型等，可以方便地测量电压、电流、阻抗以及变压器点，小电流故障选线问题一直未能得到很好的解决。的磁通等。增加了三相相序分析、谐波分析等模块，同时还增目前已有的主要方法：五次谐波法、零序无功功率方向加了机械装置

4、，如汽轮机及其调节器、直流电机、同步电机、法、首半波法、PRONY算法、基于小波变化的零序电流比较异步电机等模型；法、能量法等选线方法。本文主要通过已有的零序电流比幅(3)通过使用变步长积分和Simulink中的过零检测模块，比相法对仿真波形进行暂态信息的提取、分析比较验证结提供了更快的网络拓扑分析和高精度的电力系统仿真。可以论的正确性。应用暂态信息是因为故障发生时的暂态信号描述状态空间、计算稳态电流和电压，还可预置或改变初始电往往强于稳态信号，特征量明显，并且基本上不受中性点接流和电压条件来计算电力系统电流

5、等；地方式的影响。(4)功能强大，除了可进行电力系统的连续时域仿真，通Matlab环境下的Simulink是用于对复杂动态系统进行过采用固定步长的梯形积分法，可以先离散化电力系统模建模和仿真的图形化交互式平台，运行于Simulink下的型，再进行仿真，从而大大提高仿真速度。SimpowerSystem工具箱是用微分方程刻画的电力系统动态3．小电流接地系统仿真电路图过程的电力系统仿真工具箱。对于SimpowerSystem工具箱，[2]国内外许多研究人员都对其进行了拓展。[3]2．PSB简介PSB（PowerS

6、ystemBlockset）是MATLAB提供的工具箱之一，只需要在MATLAB的命令窗口输入“powerlib”命令，就可以调出powerlib的模型库。其用户窗口如图1所示：图2仿真电路图图2建立了一个三回路的仿真模型。因为小电流接地系统是供电系统的中间环节，根据电网分割理论和等效代换理论，可将小电流接地系统从整个网络中单独独立出来，将小图1电力系统仿真工具箱的元件库电流接地系统的输入端以一个带内阻抗的无穷大容量的三————————————————作者简介：刘艳红，女，山东临沂人，硕士，研究方向：对小电流

7、单相接地故障。—50—学术探讨应用技术与研究相电压源等效，输出端以一个并联的RLC回路代替后面电路中出现的电阻、电感和电容，中间分别接入变压器、架空线路等器件。其中架空线路使用统一的参数进行设定，这样利于仿真波形的比较和分析；采用3-phaseFault器件来模拟接地故障，它能够准确地模拟线路接地故障的发生和排除，图4母线三相电流可同时得到单相接地或多相接地的系统。为了更具代表性，本文仿真采用了不同的线路三相负荷，也可以通过调整线由图3可清楚的看出：线路从0-0.005s时线路是完好路模型参数来模拟不同的距离

8、、阻抗等接地。在电压和电流的，线路从0.005s开始发生故障，出现零序电流，线路L3的的输出端加入了加法器和乘法器，这样就可以同时得到零相位与线路L1、L2的相位相反，L3的零序电流的幅值要比序电流和三相电流的波形，利于接下来对波形进行准确的线路L1和线路L2的幅值大，并且在线路L3的三相电流中分析。A相的电流在故障期间趋于0。由图4母线三相电流的波形图中可以看出：幅值大的是4．中性点不接地系统单相