1、電力系統設計報告 題 目: 基于MATLAB的電力系統仿 學 院： 電子信息與電氣工程學院 班 級: 13級電氣 1 班 姓 名: 田震 學 號: 20131090124 日 期：2015年12月6日基于MATLAB的電力系統仿真 摘要：目前，隨著科學技術的發展和電能需求量的日益增長，電力系統規模越來越龐大，超高壓遠距離輸電、大容量發電機組、各種新型控制裝置得到了廣泛的應用，這對于合理利用能源，充分挖掘現有的輸電潛力和保護環境都有重要意義。另一方面，隨著國民經濟的高速發展，以城市為中心的區域性用電增長越來越快，大電網負荷中心的用電容量越來越大，長距離重負荷輸電的情況日益普遍，電力系統在人們的生

2、活和工作中擔任重要角色，電力系統的穩定運行直接影響著人們的日常生活。從技術和安全上考慮直接進行電力試驗可能性很小，因此迫切要求運用電力仿真來解決這些問題。 電力系統仿真是將電力系統的模型化、數學化來模擬實際的電力系統的運行，可以幫助人們通過計算機手段分析實際電力系統的各種運行情況，從而有效的了解電力系統概況。本文根據電力系統的特點，利用MATLAB的動態仿真軟件Simulink搭建了無窮大電源的系統仿真模型，得到了在該系統主供電線路電源端發生三相短路接地故障并由故障器自動跳閘隔離故障的仿真結果，并分析了這一暫態過程。通過仿真結果說明MATLAB電力系統工具箱是分析電力系統的有效工具。 關鍵詞：

3、電力系統；三相短路；故障分析；MATLAB仿真目錄一前言2二 無窮大功率電源供電系統仿真模型構建31.總電路圖的設計32.各個元件的參數設定42.1供電模塊的參數設定42.2變壓器模塊的參數設置42.3輸電線路模塊的參數設置52.4三相電壓電流測量模塊62.5三相線路故障模塊參數設置62.6三相并聯RLC負荷模塊參數設置73.仿真結果7一前言：電力系統故障分析主要是研究電力系統中由于故障所引起的電磁暫態過程，搞清楚暫態發生的原因、發展過程及后果，從而為防止電力系統故障、減小故障損失提供必要的理論知識。電力系統可能發生的故障類別比較多，一般可分為簡單故障和復合故障。簡單故障指的是電力系統正常運行

4、時某一處發生短路或斷相故障，而復合故障則是指兩個或兩個以上簡單故障組合。在這些故障中，三相短路故障是電力系統中危害最嚴重的故障。本次通過對無窮大功率電源供電系統三相短路仿真，來簡要的介紹下MATLAB在電力系統故障分析中的應用。短路問題是電力技術方面的基本問題之一。在發電廠、變電站以及整個電力系統的設計和運行工作中，都必須事先進行短路計算和仿真，以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩定度和動穩定度的電氣設備及載流導體、確定限制短路電流的措施、在電力系統中合理地配置各種繼電保護并整定其參數等的重要依據。為此，掌握短路發生以后的物理過程以及對短路過程的仿真計算方法是非常必要的。二 無窮大功率電源

5、供電系統仿真模型構建1.總電路圖的設計設線路參數為L=50Km，；變壓器的額定容量,短路電壓，短路損耗,空載損耗，空載電流,變比,高低壓繞組均為Y形聯接；并設供電點電壓為110kV。其對應的Simulink仿真模型如下：圖1 無窮大功率電源供電系統的Simulink仿真圖表1 仿真電路中各模塊名稱及提取路徑模塊名提取路徑無窮大功率電源10000MV/A，110kV SourceSimPowerSystems/Eletrical Sources三相并聯RLC負荷模塊5MWSimPowerSystems/Elements串聯RLC支路Three-PhaseSeries RLC BranchSimP

6、owerSystems/Elements雙繞組變壓器模塊Three-PhaseTransformerSimPowerSystems/Elements三相故障模塊 Three-Phase FaultSimPowerSystems/Elements三相電壓電流測量模塊 Three-Phase FaultSimPowerSystems/Measurements示波器模塊 ScopeSimulink/Sinks電力系統圖形用戶截面 PowerguiSimPowerSystems2.各個元件的參數設定2.1供電模塊的參數設定圖2 供 圖2 供電模塊的參數設置2.2變壓器模塊的參數設置變壓器T采用標幺值，

7、則在Simulink的三相變壓器模型中，一次、二次繞組漏感和電阻的標幺值以額定功率和一次、二次側各自的額定線電壓為基準值，勵磁電阻和勵磁電感以額定功率和一次側額定線電壓為基準值。 則一次側的基準值為 二次側的基準值為 因此，一次繞組漏感和電阻的標幺值為 同理，,，,則變壓器模塊的參數設置如下圖3所示： 圖3 采用標幺值時變壓器模塊的參數設置 2.3輸電線路模塊的參數設置輸電線路L采用“Three-Phase Series RLC Branch”模型。根據給定的參數計算可得： ， 輸電線路模塊的參數設置如下圖4所示：圖4 輸電線路模塊的參數設置2.4三相電壓電流測量模塊三相電壓電流測量模塊“Th

8、ree-PhaseV-1 Measurement”將在變壓器低壓側測量到的電壓、電流信號轉變成Simulink信號，相當于電壓、電流互感器的作用，其參數設置如下圖5所示。 圖5 三相電壓電流測量模塊2.5三相線路故障模塊參數設置仿真時，故障點的故障類型等參數采用三相線路故障模塊“Three-Phase Fault”來設置，如圖6所示。該模塊參數區域中的主要選項說明如下： 1）Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用來選擇短路故障相。 2）Fault resistaances 用來設置短路點的電阻，此值不能為零。 3）Ground Fault 選項用來

9、選擇短路故障是否為短路接地故障。 4）Ground resistances 當故障類型是短路接地故障時顯示該項，用來設置接地故障時的 大地電阻。 5）External control of fault timing可以添加控制信號來控制該模塊故障的啟動和停止。 6）Transition status和Transition times用來設置轉換狀態和轉換時間；其中，Transition status表示故障開關的狀態，通常用“1”表示閉合，“0”表示斷開；Transition times表示故障開關的動作時間；并且每個選項都有兩個數值，而且它們是一一對應的。 7）Snubbers resistance和snubbers Capacitance用來設置并聯緩沖電路中的過渡電阻和過渡電容。 8）Measurements 用來選擇測量量。