MATLAB_Simulink电力系统建模与仿真 于群.pdf
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京网文[0号 京ICP证100780号基于MATLAB/Simulink电力系统短路故；摘要：；MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各；系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线；关键词：MATLAB、短路故障、仿真、电力系统；Abstract：；MATLABhaspowerfuloperati；Keyword:MATLAB;Faultanal；引言...............
基于MATLAB/Simulink电力系统短路故障分析与仿真
MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各种领域的工具箱，而且编程语法简单易学。论文对电力系统的短路故障做了简要介绍并对短路故障的过程进行了理论分析和MATLAB软件在电力系统中的应用，介绍了Matlab／Simulink的基本特点及利用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤。在仿真平台上，以单机―无穷大
系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。
关键词：MATLAB、短路故障、仿真、电力系统
Abstract：
MATLAB has powerful operation ability to draw, toolkit provides users with a variety of fields, and easy to learn programming grammar. Paper to give a brief introduction of fault of the power system and the process of fault are analyzed in theory and the application of MATLAB software in power system, this paper introduces the basic characteristics of MATLAB/Simulink and MATLAB power system simulation analysis of the basic methods and steps. On the simulation platform, with single - infinity system for modeling object, by selecting module, parameter Settings, as well as the attachment, a variety of fault simulation analysis of power system.
Keyword:MATLAB;FSPower S
引言 ....................................................................................................................... 3 第一章： 课程设计任务书 ................................................................................ 3 1.1设计目的： .................................................................................................. 3 1.2原始资料： .................................................................................................. 4 1.3设计内容及要求： ...................................................................................... 4 第二章：电力系统短路故障仿真分析 .............................................................. 5 2.1元件参数标幺值计算：.............................................................................. 5 2.2等值电路: ................................................................................................... 10 第三章 ：电力系统仿真模型的构建 .............................................................. 10 3.1MATLAB简介: ......................................................................................... 11 3.2电力元件设计:........................................................................................... 11 3.2.1 三相电源: ........................................................................................... 11 3.2.2 变压器元件: ....................................................................................... 13 3.2.3输电线路: ............................................................................................ 14 3.3电力系统模型的搭建: .............................................................................. 15 第四章：模型仿真运行 .................................................................................... 21 4.1建立仿真模型： ........................................................................................ 21 4.2 仿真结果与分析： ................................................................................... 22 第五章: 总结 ..................................................................................................... 25 参考文献 ............................................................................................................. 25 附录：Simulink仿真模型 ............................................................................... 26
随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。 还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。
第一章： 课程设计任务书
1.1设计目的：
本课程设计是高校工科电气类相关专业的一门专业实践课。其目的是： 1．进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写能力；
2．通过设计掌握基本专业理论、专业知识、工程计算方法、工程应用能力及基本设计能力；
3．培养理论设计与实际应用相结合的能力，开发独立思维和见解的能力； 4．培养独立分析和寻求并解决工程实际问题的工作能力；
5．为毕业设计和实际工作打下坚实的基础。
1.2原始资料：
=120MV.A，V
，各发电机电压标幺值E1=1.0，对于线路：
x?1??x?2?=0.4，x?0??3x?1?，对于负载：x?1??1.2，x?2??0.35，所需变压器及线路参数如图2所示已给出。
,d11?10MWVA
YN,2?4?15MW?xd&?0.136?x2?0.16?x?0.073?0
?cos?N?0.83?12MW?xd&?0.136?x2?0.161?x?0.075?0
?cos?N?0.8
?xd&?0.128?x2?0.154?x?0.054?0
?cos?N?0.85
?xd&?0.128?x2?0.157?x?0.0591?0
?cos?N?0.8
电力系统接线示意图
1.3设计内容及要求：
（1）. 手工计算系统模型中各元件的参数标幺值； （2）. 画出系统等值简化电路图（数学模型）；
（3）. 利用MATLAB/SimPowerSystems工具箱，选择相关元件放置在合适的位置并按设计要求设置相关参数，然后连线构建成完整的系统不同短路故障仿真模型；
（4）. 加入测量元件并设置不同节点不同类型的短路，有效设置好仿真参数后，
选择合适的仿真步长算法，然后运行系统电路，获得短路电流仿真计算结果表（即对12个节点所有短路类型的短路电流列表），记录并详细分析仿真结果； 用Matlab中Simulink组件的SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，再在12个不同的母线上设置单相单路、两相短路、两相接地短路、三相短路，然后分别运行该系统，通过测量元件获得各个母线不同短路类型的短路电流。
（5）. 利用Matlab所提供的工具，设计电力系统短路故障仿真GUI图形用户界面，通过组件的设置，回调函数的编写以及最后的运行，把系统模型与图形界面联系起来，有利于故障类型的选择和波形的查看。（选择其中某1～2个节点设计其不同短路类型的GUI波形界面即可） （6）.撰写课程设计说明书。
注：上述3、4两步如直接通过MATLAB编写m程序并调试运行获得短路电流计算结果也可以。
第二章：电力系统短路故障仿真分析
2.1元件参数标幺值计算：
取基值SB=120MV.A，VB=Vav，各发电机电压标幺值E1=1.0，对于线路：x?1??x?2?=0.4，
x?0??3x?1?，对于负载：x?1??1.2，x?2??0.35，所需变压器及线路参数如图2所示已给出。
三亿文库包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、中学教育、外语学习资料、高等教育、基于MATLABSimulink电力系统短路故障分析与仿真32等内容。　
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书籍作者：
于群，曹娜
书籍出版：
机械工业出版社
书籍页数：
书籍ISBN：
书籍人气：
推荐指数：
MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》是一本针对电气工程及其自动化专业的MATLAB/Simulink仿真入门教材。本书涵盖了电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、电力系统继电保护、高压直流输电、柔性输电以及风力发电等主干课程。本书各仿真例程都是相关课程的主要知识点，并为读者提供仿真源程序，以帮助读者在学习MATLAB的过程中巩固专业知识，较快地进入电力系统仿真这一领域。
　　《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》共9章，第1章为MATLAB基础知识；第2章为Simulink仿真入门；第3章为电力系统元件模型及模型库介绍；第4章为MATLAB在电力系统潮流计算中的应用实例；第5章为MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例；第6章为。MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例；第7章为MATLAB在微机继电保护中的应用实例；第8章为MAT[AB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例；第9章为MATLAB在风力发电技术中的应用仿真。
　　《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》可作为高等院校电气工程及其自动化专业的本科、专科教材，也可作为电气工程相关专业研究生、电力系统工程技术人员的参考书。前言
第1章 MAlLAB基础知识
1.1 MATLAB简介
1.1.1 概述
1.1.2 MATLAB安装与运行
1.2 MATLAB工作环境
1.3 MATLAB 7.0的通用命令
1.4 MATLAB的计算基础
1.4.1 MATLAB的预定义变量
1.4.2 常用运算和基本数学函数
1.4.3 数值的输出格式
1.5 基本赋值和运算
1.6 MATLAB程序设计基础
1.7 MATLAB的绘图功能
第2章 Simulink仿真入门
2.1 Simulink基本操作
2.1.1 运行Simulink
2.1.2 Simulink模块库
2.1.3 Simulink模块的操作
2.2 运行仿真及参数设置简介
2.2.1 运行仿真
2.2.2 仿真参数设置简介
2.3 创建模型的基本步骤及仿真算法简介
2.3.1 创建模型的基本步骤
2.3.2 仿真算法简介
2.4 子系统及其封装
2.4.1 创建子系统
2.4.2 封装子系统
第3章 电力系统元件模型及模型库介绍
3.1 同步发电机的数学模型
3.1.1 同步电机电气部分模型
3.1.2 同步发电机机械部分的数学模型
3.1.3 基于电气原理图的同步电机数学模型
3.2 变压器数学模型及基于电气原理图的变压器数学模型
3.2.1 变压器数学模型
3.2.2 基于电气原理图的变压器数学模型
3.3 输电线路模型
3.3.1 输电线路的等效电路
3.3.2 基于电气原理图的输电线路数学模型
3.4 负荷模型
3.4.1 负荷的数学模型
3.4.2 基于电气原理图的负荷模型
3.5 电力图形用户分析界面（Powergui）模块
3.5.1 Powergui模块主窗口介绍
3.5.2 稳态电压电流分析窗口
3.5.3 初始状态设置窗口
3.5.4 潮流计算和电机初始化窗口
3.5.5 LTI视窗
3.5.6 阻抗依频特性测量视窗
3.5.7 FFT分析窗口
3.5.8 报表生成窗口
3.5.9 磁滞特性设计工具窗口
3.5.1 0计算RLC线路参数窗口
第4章 MATLAB在电力系统潮流计算中的应用实例
4.1 MAllPOwER软件在电力系统潮流计算中的应用实例
4.1.1 MATPOWER的安装
4.1.2 MATPOWER的主要技术规则
4.1.3 MATPOWER应用举例
4.2 POWergui在简单电力系统潮流计算中的应用实例.
4.2.1 电力系统元件的模型选择
4.2.2 模型参数的计算及设置
4.2.3 计算结果及比较
第5章 MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
5.1 无穷大功率电源供电系统三相短路仿真
5.1.1 无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程
5.1.2 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建
5.1.3 仿真结果及分析
5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿真.
5.2.1 同步发电机突然三相短路暂态过程简介
5.2.2 同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算与仿真方法
5.3 小电流接地系统单相故障
5.3.1 小电流接地系统单相故障特点简介
5.3.2 小电流接地系统仿真模型构建
5.3.3 仿真结果及分析
第6章 MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例
6.1 简单电力系统的暂态稳定性仿真分析
6.1.1 电力系统的暂态稳定性简介
6.1.2 简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真
6.2 简单电力系统的静态稳定性仿真分析
6.2.1 电力系统静态稳定性简介
6.2.2 简单电力系统的静态稳定性计算
6.2.3 简单电力系统的静态稳定性仿真
第7章 MATLAB在微机继电保护中的应用实例
7.1 简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法
7.1.1 减法滤波器（差分滤波器）简介
7.1.2 减法滤波器设计分析举例
7.2 微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法.
7.2.1 基于正弦函数模型的微机继电保护算法
7.2.2 全波傅里叶算法
7.3 输电线路距离保护的建模与仿真
7.3.1 方向阻抗继电器的数学模型
7.3.2 方向阻抗继电器的仿真模型
7.3.3 仿真结果
7.4 simulink在变压器微机继电保护中的应用举例
7.4.1 变压器仿真模型构建
7.4.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真
7.4.3 变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真
7.4.4 变压器绕组内部故障的简单仿真
7.5 输电线路故障行波仿真举例.
7.5.1 行波的基本概念
7.5.2 输电线路故障行波仿真模型的构建
7.5.3 输电线路故障行波的提取
7.5.4 仿真结果
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
8.1 高压直流输电系统的仿真实例
8.1.1 HVDC系统的基本结构与工作原理
8.1.2 HVDc系统的仿真模型描述
8.1.3 HVDC系统的调节特性
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿真
8.1.5 HVDc系统直流线路故障仿真
8.1.6 HVDC系统交流侧线路故障仿真
8.2 静止无功补偿器（SVC）的仿真实例
8.2.1 SVC的基本结构与工作原理
8.2.2 Simulink中的SVC模块介绍
8.2.3 SVC系统的仿真模拟
8.3 晶闸管控制串联电容器（TCSC）的仿真实例
8.3.1 TCSC基本原理与数学模型简介
8.3.2 Simulink中的TCSC模块介绍
8.3.3 利用TCSC提高系统输电容量的仿真模拟
8.3.4 TCSC对系统暂态稳定性影响的仿真模拟
第9章 MATLAB在风力发电技术中的应用仿真
9.1 定速风电机组的仿真实例
9.1.1 定速风电机组的工作原理
9.1.2 定速风电机组的模型仿真
9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
9.2.1 基于双馈感应发电机的变速风电机组的工作原理
9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真}