基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
宁德师范学院
毕业论文(设计) 专业
指导教师
学生
学号
题目
目录
1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 (1)
1.1 变压器励磁涌流的定义 (1)
1.2 变压器励磁涌流产生的原因 (1)
2 变压器空载合闸物理过程分析 (1)
2.1 单相变压器的涌流分析 (1)
2.2 三相变压器的涌流分析 (4)
2.3 励磁涌流的影响及抑制措施 (5)
3 变压器励磁涌流的仿真 (5)
3.1 变压器仿真模型构建 (5)
3.3 励磁涌流仿真结果的分析 (6)
3.4 励磁涌流与短路电流比较 (8)
4 结束语 (8)
参考文献 (9)
基于Matlab 的三相变压器励磁涌流仿真分析
摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab 电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。 关键词：变压器；Matlab ；励磁涌流
1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 1.1 变压器励磁涌流的定义
通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁
涌流还不足额定电流的1%[1]
，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电
流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上[2]
。 1.2 变压器励磁涌流产生的原因
对变压器的进行空载合闸操作有两种，即：（1）电力变压器的空载投入电网运行；（2）电网发生故障要
切除变压器，待故障排除后变压器的再次投入[3]
。如图1所示，是变压器铁芯近似磁化特性曲线。从图中可以看出，饱和曲线的延长线与坐标纵轴相交于点S ，把S 点的饱和磁通量定义为s Φ。在正常运行状态下，饱和磁通介于0~s Φ之间变化，励磁阻抗很大，一般以变压器额定电压和电流为基准的励磁阻抗100m Z >，故变压器的励磁涌流i μ很小，可近似为零；但是，当变压器空载投入时，变压器铁芯磁通量大于s Φ时，达到瞬变磁通x Φ，由下图可以看出，变压器励磁涌流i μ沿着磁化特性曲线将迅速增大。它的大小与变压器等值阻抗、合闸初相角、变压器铁芯剩磁大小、变压器绕组接线方式、变压器铁芯的材质及结构等诸多因素有关。
Φ
i μ
X
Φx
S
图1 变压器铁芯磁化曲线
2 变压器空载合闸物理过程分析 2.1 单相变压器的涌流分析
电力系统中的变压器中主要是三相变压器，但分析三相变压器的励磁涌流可以在分析单相变压器励磁涌流的基础上进行。图2是变压器接线图，二次侧开路、一次侧在0t =时刻合闸到电压为1u 的电网上，其中：
112sin()u U t ωα=+
式中α为变压器的合闸初始相位角。
i 1
Φ
N 1
N 2
u 1~
图2 空载合闸到电网接线图
在0t ≥期间，变压器一次侧绕组中电流1i 满足如下微分方程式：
()1
1112sin d N i r U t dt
ωαΦ
+=+ （1） 其中，Φ是与一次侧绕组相交链的总磁通，它包括主磁通和漏磁通。由于现代变压器电阻非常小，在上
式中电阻压降11i r 较小，所以在分析瞬变过程中的初始阶段暂不考虑，这样可以更清楚的看出在初始阶段电流较大的物理本质。1r 存在是使瞬态分量衰减的基本原因，因此，在研究瞬态电流衰减时，必须计算及1r 的影响。
当忽略1r 时，式（1）变为：
()1
12sin d N U t dt
ωαΦ
=+ （2） 解微分方程得： 1
1
2c o s ()U t C N ωαωΦ=-
++ （3） 其中，C 由初始条件决定。
考虑到变压器空载合闸前磁链为0，根据磁链守恒原理，有：
00||0t t +-==Φ=Φ=
得： 1
1
2cos U C N αω= 于是式（3）变为： 1
1
2[cos cos()][cos cos()]m U t t N αωααωαωΦ=
-+=Φ-+ （4） 1
1
2m U N ωΦ=
式中m Φ为稳态磁通最大值。
从式（4）可以看出，磁通Φ的瞬变过程与合闸时刻（0t =）电压的初始相角α有关。下面讨论两种特殊情况。
（1）在电压初相角2
π
α=
时合闸（即112u U =时合闸）。由式（4）可得： cos()sin 2
m m t t π
ωωΦ=-Φ+=Φ （5）
这和稳态的运行情况相同，从0t =开始，变压器一次侧电流1i 在铁芯中就建立了稳态磁通sin m t ωΦ，而不发生瞬变过程，一次侧电流1i 也是正常运行时的稳态空载电流0i 。
（2）在电压初相角0α=合闸（即10u =时合闸）。由式（4）可得：
'"cos m m t ωΦ=-Φ+Φ=Φ+Φ （6）
其中， 'm Φ=Φ为磁通的瞬时分量，是一个常数，因忽略了电阻1r ，故无衰减；"
cos m t ωΦ=-Φ为磁通的稳态分量。
与式（5）、（6）对应的磁通变化曲线如图3、图4所示。从0t =开始经过半个周期即t π
ω
=时，磁通Φ达到最大值：
max 2m Φ=Φ
即瞬变过程中磁通可达到稳态分量最大值的2倍，此时的瞬变过程最为强烈，是最不利的合闸情况。
t
ωu
φ
m
φu φ
φ’
t
ω0
φ
m
φφ
φ”
图3 2
π
α=
空载合闸时磁通曲线 图4 0α=空载合闸时磁通曲线 还有一种情况是：在研究瞬态电流衰减时，由于有电阻1r 存在，合闸电流将逐渐衰减。衰减快慢由时间常数1
1
L T r =
决定， 1L 是一次侧绕组的全电感。一般容量较小的变压器衰减的速度快，约几个周波就达到稳定状态；大型变压器则衰减的比较慢，甚至要持续几十秒才达到稳定 [4]
。
有必要对励磁涌流的间断角进行分析，图5是图解法描绘的变压器励磁涌流波形。当变压器正常运行时
对应图b 的10~θ和2~2θπ这两段，当变压器铁芯饱和时，励磁电流急剧增加，如图12~θθ段所示。此时可以看出，励磁电流在一个周期出现了间断，设间断角为j θ，则有：
12(2)j θθπθ=+- （7） 令式（6）中t θωα=+，且当1θθ=，2θθ=时，均有s Φ=Φ，代入式（6）中，得： 1cos cos()m s
m
Arc αθΦ-Φ=Φ （8）
且有122θθπ+=
将式（8）代入式（7）得:
1cos 22cos(
)m s
j m
Arc αθθΦ-Φ==Φ （9）
实际上，间断角大小与变压器饱和程度有关，铁芯越饱和，励磁涌流的尖顶特性越明显。而变压器铁芯的饱和程度又与变压器的剩磁，合闸相角等有关。发生正向饱和时，正向剩磁越大，当合闸相角接近0°时饱和最为严重，间断角越小。同理可得，反向饱和时，反向剩磁越大，饱和最严重发生在合闸角为180°，
此时间断角最小[5]
。
Φ
2π
X
Φx Φ
θ1θ2Φ
i
i μ
Φs
(a) 变压器铁芯磁化曲线 (b)励磁涌流波形
图5 变压器励磁涌流图
综上分析可得，单相变压器励磁涌流的特征有这几点： （1）变压器空载合闸励磁涌流的波形之间有间断角。 （2）包含大量的高次谐波，其中主要以二次谐波为主。
（3）包含大量的非周期分量，使涌流偏于时间轴的一侧[6]
。
必须注意的是，以上的分析将变压器铁芯励磁特性作了线性化的简便处理，从而忽略了非线性、磁滞特性、局部磁滞回线等，从而使复杂的非线性问题简单化。事实上，变压器铁芯饱和后的励磁电感并非常数，它随着饱和程度的加深而逐渐变小，由此可知实际的励磁涌流波形呈现的是尖顶波。以下对三相变压器励磁涌流的分析也作了类似简化。
2.2 三相变压器的涌流分析
三相变压器的励磁涌流同样的与电力系统电压大小与合闸初相角、剩磁大小与方向、铁芯材料等因素关系密切。但因为其磁路的特殊结构，不同的接线组别等各方面特定因素，导致在分析时相比单相变压器来说要复杂不少。但它有个明显的特点，即无论空载合闸的初相角或大或小，必定都会有励磁涌流产生。理由是三相变压器的磁通都分别滞后三相外加电压90°，即三相的合闸角度互相差120°，故不能使三相变压器铁
芯中的暂态磁通全为零[7]
。
三相变压器的绕组连接方式和磁路结构有许多种，对励磁涌流的大小和波形有一定影响。大型变压器一般是由三个单相变压器组成的变压器组，由于三个铁芯的磁路各自完全独立，所以对单相变压器的分析方法同样适合于三相变压器。
最为常见的变压器接线方式为/Y ?接法，当Y 侧空载合闸时，变压器一次侧产生的励磁涌流a i ，b i ，c i 。变压器差动保护的二次电流相位调整通常采用星形向三角形变换来调整差流平衡，这样一来。电流互感器二次侧流入差动保护的电流实际上是变压器一次侧的两相电流之差，如下图所示：
jA a b i i i =- jB b c i i i =- jC c a i i i =-
e a e b e c
Z a
Z b
Z c
i b
i c
A
B
C
i a i h1
i h1
i h1
图6
N
Y，d接线三相变压器接线图
因此，要分析的励磁涌流实际上是变压器一次侧两相涌流的差值。因为这个特殊的关系，三相变压器励
磁涌流在合闸初相角为±30°时，幅值才会出现最大值。一次侧三相电流中两相涌流的方向相同且直流分量相
差不大时，二次侧涌流中就会有一相涌流的直流分量很小，甚至为零，波形特征体现在该相涌流对称于时间轴，称为对称涌流。对称涌流是由剩磁方向相同的两相涌流相减产生的的电流。与之相对应的直流分量较大的涌流称为非对称涌流。而它的来源是剩磁方向相反的两相涌流相减生成的。
大量的分析研究表明，三相变压器的空载合闸励磁涌流特点归纳如下：
（1）波形肯定存在间断角。不论是单侧性或是周期性涌流的波形都含有不同程度的间断角，周期性涌流的间断角较小。
（2）三相变压器励磁涌流同样包含较大的二次谐波分量，其含量与饱和磁通和合闸角直接关联。
（3）由于三相电压之间存在120°的相位差，因此导致三相励磁电流不相同。任何情况下的空载合闸，至少有两相会出现不同程度的励磁涌流[8]。
2.3 励磁涌流的影响及抑制措施
变压器在空载合闸或切除外部故障切除后重新投入供电时，虽说对变压器直接危害不大，但是流经变压器的电流、电压波形产生严重畸变，并让安装在变压器一次侧的过电流保护继电器动作，导致变压器合不上闸，如遇到这种情况可以再合闸一次，可以进行多次尝试，总能在恰当的时刻合闸成功。
除此之外，过大的励磁涌流还带有大量的二次谐波，严重破坏了电网的电能质量，由于电力电子器件敏感性较强，谐波分量很可能严重破坏电力电子器件，造成电力电子器件失控或损坏，而且还会产生谐振过电压，使连在变压器附近的电气设备无法正常工作。
传统的抑制方法是保护装置采用谐波制动、放大动作电流定值等方法躲过励磁涌流，可是还没解决根本本矛盾。目前主要有两种抑制励磁涌流的方法，一是通过变压器外部控制削减励磁涌流。二是通过内部控制，即通过改变变压器的内部结构达到削弱励磁涌流的目的。这些方法的实现方式分别如下：（1）并联合闸电阻，通过合闸电阻承受冲击电流，在冲击电流衰减到一定范围后再切除合闸电阻。
（2）内插电阻法，在三相变压器的中性点处联接一个接地电阻，以承受这种不平衡电流，从而使得变压器的励磁涌流得以衰减。
（3）变压器选相分合闸技术，利用电压与磁通的相位关系，通过控制开关合闸时间来达到抑制励磁涌流的目的。
（4）改变变压器绕组的分布，通过改变变压器的结构增加暂态等效电感来抑制励磁涌流。由于需要改变变压器的结构，它的发展受到一定限制。
（5）变压器低压侧并联电容器，这种方法通过抑制变压器磁通达到饱和从而抑制了励磁涌流[9]。
3 变压器励磁涌流的仿真
3.1 变压器仿真模型构建
如图7所示，是双侧电源双绕组的变压器的电力系统。
Ia
Ib
Ic
Scope1
Iabc_M From M
N
Em
En
T
~
~
图7 双侧电源的双绕组变压器电力系统
A B C
a b c UN A B C
a b c UM
A B C
a b c
T A B C
a b c
QF2A B C
a b c
QF1A B C
Load 5 MW 1 Mvar1
A B C
Load 5 MW 1 Mvar
A
B
A B C
Fault2
A
B
A B C
Fault1A B C
EN
A B C
EM
图8 Simulink 仿真模型
根据需要的从Matlab 电力系统工具箱中提取相关元件建立仿真模型，对变压器进行仿真，图8就是对应的Simulink 仿真模型。对仿真模型进行简化分析，故设置变压器两侧接线方式和电压等级均一致，并令模型中的变压器铁芯饱和。其他参数的设置如表1所示。
表1 仿真模型相关参数 项目 参数设定
电压源额定电压
35kV 变压器类型 三相双绕组
变压器额定容量
50MV A 变压器额定电压
35kV 一次侧和二次侧绕组电阻标么值
0.002 一次侧和二次侧绕组漏电感标么值
0.08 励磁电阻标么值
500
仿真模型中的M U 和N U 模块所起到的作用相当于电压互感器和电流互感器，用来采集电压、电流信号并转化成分析所需要的simulink 信号。断路器QF1和QF2用于控制变压器的空载合闸，其中QF1动作时间设定为0，要消除故障点和QF2在模型中的作用，只要把动作时间设定的比仿真运行时间长即可。
为了观察励磁涌流的波形，可以通过示波器模块，如图9所示[10]
。
图9 示波器模块
3.3 励磁涌流仿真结果的分析
根据需要建立仿真模型，把变压器设定为/Y Y 连接，合闸初相角设定为0°，仿真时间设为0.45s ，运行仿真，得到的涌流波形如图10所示。
00.050.10.150.20.250.30.350.40.45
0.5
-1000
01000
2000t/s I a (A )
00.050.10.150.20.250.30.350.40.45
-10000
-50000
t/s
I b (A )
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
05000
1000015000
t/s
I c (A )
图10 /Y Y 接法的三相变压器励磁涌流波形
下面是把三相变压器接线改为/11n Y d 连接，合闸初相角和其他参数均不变，重新运行仿真，得到图11的励磁涌流波形。
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-500
5001000
1500t/s
I a (A )
00.050.10.150.20.250.30.350.40.45
0.5
-500
0500
t/s I b (A )
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-400
-2000
200t/s I c (A )
图11 /11n Y d 接法的三相变压器励磁涌流
由波形图可以看出励磁涌流都不可避免的产生了间断角，间断角和励磁涌流的二次谐波有关系，间断角越大，二次谐波涌流就越大。包含有很大成分的非周期分量，导致涌流偏于时间轴的一侧，也可以很明显的发现三相变压器的接法对励磁涌流影响甚大，就a I 来说，涌流的最大值都相差了将近2倍，，并且不论是哪一相，/Y Y 接法涌流的衰减速度明显快于/11n Y d 接法。
下面采用FFT Analysis （快速傅立叶分析）对变压器的涌流进行分析。接线仍为/11n Y d 连接，更改变压
器A 相空载合闸的初相角，得到如表2所示的分析表。
表2 不同合闸初相角下的励磁涌流谐波分析表 合闸初相角 0° 60° 120° 180° 励磁涌流(%) A 相 B 相 C 相 A 相 B 相 C 相 A 相 B 相 C 相 A 相 B 相 C 相 直流(DC) 63.29 57.81 54.84 57.49 55.41 63.49 55.19 63.64 57.79 63.68 58.44 54.43
基波(Fund) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 二次谐波(h2) 45.48 50.65 55.49 51.00 53.96 44.88 54.25 44.42 50.24 44.29 48.84 55.72
三次谐波(h3) 6.04 7.16 12.01 7.51 11.06 5.40 11.03 4.89 7.26 4.77 7.26 12.02 四次谐波(h4) 5.41 23.35 23.51 23.36 23.26
5.64 23.11 5.86 23.08 5.89 22.77 23.13
五次谐波(h5)
3.43
8.82
8.52
8.58
8.03
3.35
7.84
3.30
8.27
3.32
7.97
7.79
从表2可以看出，不论哪一相的励磁涌流谐波含量都很大，并且以二次谐波为主。涌流包含很大的直流分量，但这不能证明在其他初始条件下也是如此。
3.4 励磁涌流与短路电流比较
设置故障模块1，使变压器空载合闸后在0.2s~0.3s 发生三相短路故障，三相变压器为/Y Y 型连接，合闸初相角角为0°，其他参数不变。运行仿真得到的波形如图12所示。
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-4000
-200002000
4000
6000t/s I a (A )
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
-10000
-50000
5000
t/s
I b (A )
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-5000
05000
10000
15000t/s I c (A )
图12 励磁涌流和短路电流的区别
通过对比可以很容易的区别二者，A 相励磁涌流峰值比短路电流小，B 、C 两相的励磁涌流峰值比短路电流大，短路电流的衰减速度也比励磁涌流的衰减速度快。 4 结束语
在对空载合闸励磁涌流的理论分析的基础上，合理利用Matlab 软件进行仿真使得分析过程变得比较简单方便，同时，得益于Matlab 软件功能比较丰富，还可以对励磁涌流进行FFT 分析，并且可以将励磁涌流和短路电流相比较，可以很直观的在波形上就看出二者的区别，从而避免了某些情况下对电网的错误操作。尤
其是在变压器保护这一方面提供了很大的帮助，是一种不错的分析手段。
参考文献：
[1] 王展，常勇，刘春雪．变压器励磁涌流的分析及抑制方法探讨[J]．中国电力教育，2009(2)：169-171．
[2] 谢明琛，张广溢．电机学[M]．重庆：重庆大学出版社，2010，53-55．
[3] 王巨丰，何振东，李明武，杨文斌．利用分相关断策略消除电力变压器的励磁涌流[J]．广西电力，2005(5)：43-45．
[4] 谢应璞．电机学上册[M]．成都：四川大学出版社，2007，87-89．
[5] 白全林. 电力变压器励磁涌流的分析与研究[D]．陕西：西安科技大学，2012：10．
[6] 何越，熊元新，姜山，徐迎，魏徐．变压器空载合闸励磁涌流的仿真分析研究[J]．电力学报，2010，25（1)：33-42．
[7] 孙鸣，江海峰，丁明．变压器差动保护的新原理研究[J]．煤炭学报，2003，28（3）：311-315．
[8] 方愉冬. 基于小波变换的变压器保护原理探讨及实现[D]．浙江：浙江大学大学，2002：7．
[9] 陈仁云，梁娇兰．基于Matlab的抑制变压器励磁涌流仿真研究[J]．南方电网技术，2012，6（3)：86-89．
[10] 于群，曹娜．MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M]．北京：机械工业出版社，2011，163-166．
三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析电子教案
三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真 分析
三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析 摘要:简单地介绍了PSCAD电磁仿真软件，论述了励磁涌流以及和应涌流产生的机理，搭建了仿真模型，得到了空载合闸时的涌流波形，并主要对影响励磁涌流的因素进行了分析研究，其结果与理论分析相吻合，表明利用PSCAD 能够有效地对变压器励磁涌流和和应涌流的仿真，为变压器保护的算法研究提供基础，最后提出了鉴别励磁涌流的新兴技术，进一步提高了电力系统的稳定性、可靠性，同时对智能电网的发展起到很大的促进作用。 关键词:PSCAD；励磁涌流；空载合闸；仿真研究 随着社会的不断发展，电力行业的飞跃进步的同时，电力变压器是发电厂和变电站中的主要电气设备, 对电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用[1]。但由于变压器空载合闸过程中所产生的励磁涌流以及和应涌流对继保产生的误动作使得电力系统稳定性遭到破坏，所以有必要对变压器励磁涌流进行分析研究，而PSCAD能够很好的对电力系统进行建模分析和研究，从而可以提高系统的稳定性和可靠性。 PSCAD是一款电磁暂态软件包，它由很多可视化模块组成，具有较完善的模型库，主要研究电力系统的暂态过程，对电力系统时域和频率进行快速而又准确的仿真分析[2-3]。 1 励磁涌流的产生机理 变压器正常运行和外部故障时不会饱和，励磁涌流一般不会超过电力系统稳定运行额定电流的2%-5%，从而对纵差动保护的影响可以忽略。当变压器空载投入或者外部故障切除后电压恢复时, 变压器电压从零或很小的值突然上升到运行电压。在这个电压上升的暂态过程中, 变压器可能会严重饱和, 产生很大的
励磁调节器运行规程
励磁调节器运行规程 1、系统介绍： 本套装置为ABB公司生产的UNITROL5000励磁调节器，为静态励磁，整套系统包括励磁变压器、A VR调节器、可控硅整流柜、励磁开关。 1.1、励磁变压器：由三个单相变压器组成，采用Y/Δ- 1接线，容量 为3 X 2000 KV A。具有温度保护装置，发出告警信号。 1.2、A VR调节器：具有两套功能相同的调节器，每套具有三个通道， 分别为自动通道、手动通道、EGC紧急通道。另外在此柜中还具有LCP控制板、维修屏以及开关和继电器等。 1.2.1、逻辑关系：当A路自动通道故障时，切换到B路自动通道；如果这个通道又发生故障，首先判断A路通道是否完好，若完好便切换到A路，不好便切换到B路的手动通道；在B路通道故障时切换到A路的手动通道，切换不成功便切换到B路的EGC通道。 1.2.2 、LCP 控制板用于本地操作UNITROL5000系统，并显示重要的过程信号和故障信号。具有带LED的16个键，用于系统专门的显示和控制；10个控制键用于运行模式和内置功能以及LCD，LCD为8行显示，每行40个字符。 按此键后，出现8个模拟信号，显示信道号，信号名称，值及单位，黄色灯亮，使用滚动键可显示后面的模拟信号。按此键后，出现四个模拟信号，显示信道号，信号名称，值及单位，黄色灯亮，使用滚动键可显示后面的模拟信号。
清除故障信号，按键后，如有故障，会出现最多8条故障通道。第一个故障总是在第一行，接着发生的故障，以故障编号升叙排列。使用滚动键可显示更多的故障。 确认故障信号。所有报告通道都储存在控制板内，此外，特殊警告通道储存在处理器里。要清除这些通道，可较长时间按下复位键。没有活动的警报，键上的灯熄灭。 ↓# 光标键，可选择显示屏1 –8行或1 – 4行中的某一行。当前行突出显示。 ↓↑滚动键，在模拟信号显示中按动时，信号道（反差显示）及模拟值改变。 ↑↑↓↓翻页键，按动时，信道号每次改变10行，故障号每次改变6行。 打印键，按动可打印1 – 8 行的模拟值。黄色指示灯只 （无打印机） 指令键：励磁断路器接通 指令键：励磁断路器关闭 指令键：启励
浅谈继电保护误动故障案例分析与处理
浅谈继电保护误动故障案例分析与处理 发表时间：2017-01-13T15:25:25.910Z 来源：《电力设备》2016年第23期作者：李可民刘君齐国昌万志祥[导读] 文章通过对一起10kV供电线路送电不成功的原因查找，分析了三段式馈线保护在10kV供电系统中的配置情况。 （国网安徽阜阳供电公司安徽阜阳 236000） 摘要：文章通过对一起10kV供电线路送电不成功的原因查找，分析了三段式馈线保护在10kV供电系统中的配置情况，根据存在的问题提出了解决办法。 关键词：继电保护；误动；分析处理 1 故障现象及经过 某公司35kV变电站是2012年7月才投入运行的一座新变电站，采用一台主变单母线不分段运行方式，该站共有5条10kV出线，总负荷约为3200kW，馈线保护装置选用了THL-302A型数字线路保护测控装置。2012年11月10日07：20，10kV南二区624线路过流一段保护动作跳闸，运行人员对开关、断路器和保护装置进行检查均正常，对线路进行巡查，最终确定了故障为线路落鸟造成相间短路，故障点找到且已排除，09：02对线路试送电，试送不成功。保护动作数据如表1，波形如图1所示。 10kV架空线路常见故障有单相接地、两相和三相短路等故障。该线路所投过流I段、II段保护可以保护线路相间短路故障，绝缘监察配合系统专门配置的小电流接地选线装置可判定单相接地故障，所以南二区624回路所配保护种类基本合理，能够满足线路出现的各种故障对于继电保护的需求。 上面的分析表明继电保护配置能够满足线路故障的需求，下面对继电保护的整定计算进行检查分析：空载变压器投入送电时会出现很高的励磁涌流，其幅值可以达到变压器额定电流的6～8倍同时含有大量的非周期分量和高次谐波分量，对于线路接带的多台变压器，每台变压器的励磁涌流对于整条线路的影响会因安装位置和距离电源侧的长度有所不同，南二区线路总长15.3km，线路中后段安装的变压器对整条线路的启动电流影响较小，根据以往的经验线路的送电冲击电流按照所有变压器额定电流的3倍计算，即：I=3×2480/10/1.732≈429.6A，折算到二次侧i=429.6/40≈10.7A。实际动作值为8.45A，与计算结果基本相符，而设定的保护定值为6.8A，无法躲过送电瞬间的变压器励磁涌流。从录波图上也能看到，送电过程中三相电压波形无明显变化，A、C相电流波形正常无畸变，说明线路无故障，送电不成功的原因就是过流一段的保护定值设定较小造成的，这是一起典型的继电保护误动故障。这样，我们只需根据计算结果对保护定值进行适当的修改或者减少变压器同时送电启动的台数即可。 3 改进措施 （1）根据线路负荷的特点，采用分片分级的送电方式，减少变压器同时送电的台数，降低送电时变压器的励磁涌流，以躲过保护定值偏小的问题，这样不需要调整保护定值，只是线路送电时繁琐一些。 （2）根据计算的结果，对保护定值按照表3进行调整。 表3中过流一段为零时限速断，按照躲过变压器的励磁涌流同时能够保护线路末端三相短路进行整定，过流二段为限时速断，按照能够保护最小运行方式下线路末端两相短路进行整定，时限按照躲过变压器的励磁涌流时间进行整定，一般的中小型变压器两个周波后励磁涌流即可恢复到正常值，所以过流二段的时限按照0.1s整定，过流三段按照原过流二段的定值进行整定，即躲过全部负荷正常运行的情况下，最大容量的电机启动电流和启动时间进行整定。经过核算校验，该保护定值单能够满足继电保护对选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求。 4 结语 我们先期采用了分片分级的送电方式，将整条线路分成三段逐级送电，每次都能顺利的送电成功；在今年春检时，我们对保护定值按照上表进行了调整，实现了整条线路一次送电成功，期间线路出现了几次鸟害、雷击等故障，保护装置也能准确的保护跳闸，达到了预期的目标。 参考文献： [1]王相杰.浅谈继电保护误动故障案例分析与处理[J].华东科技：学术版，2015（8）：214.
什么是励磁涌流(1)
什么是励磁涌流？ 变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。 1 概述 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点 当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。 2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。 3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。 4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。 3 励磁涌流的大小 3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化
春MATLAB仿真期末大作业
MATLAB仿真 期末大作业 姓名：班级：学号：指导教师：
2012春期末大作业 题目：设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由)()(21s G s G 和串联，其中： ) 1(1)()(21++==s A s G s K s G A 表示自己学号最后一位数（可以是零），K 为开环增益。要求： （1）设K=1时，建立控制系统模型，并绘制阶跃响应曲线（用红色虚线，并标注坐标和标题）；求取时域性能指标，包括上升时间、超调量、调节时间、峰值时间； （2）在第（1）问中，如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线，用in1或者from workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入Simulink 模型窗口，用示波器显示阶跃响应曲线；如果是在Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线，用out1或者to workspace 模块将Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线。 （3）用编程法或者rltool 法设计串联超前校正网络，要求系统在单位斜坡输入信号作用时，速度误差系数小于等于0.1rad ，开环系统截止频率s rad c /4.4''≥ω，相角裕度大于等于45度，幅值裕度大于等于10dB 。
仿真结果及分析： （1）、（2）、将Simulink模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线 通过在Matlab中输入命令： >> plot(tout,yout,'r*-') >> title('阶跃响应曲线') 即可得出系统阶跃响应曲线，如下： 求取该控制系统的常用性能指标：超调量、上升时间、调节时间、峰值时间的程序如下： G=zpk([],[0,-1],5)。 S=feedback(G,1)。
励磁涌流建模与仿真-北京石油化工学院
基于MATLAB/SIMULINK的变压器微机保护系统 仿真研究 电气工程及其自动化专业王伟建 指导老师马景兰讲师 摘要介绍了变压器微机保护的基本原理，重点分析了作为变压器主保护之一的差动保护原理和差动回路里的不平衡电流问题。在此基础上，利用MATLAB/Simulink 里的powersystem模块库，搭建了变压器故障以及差动保护、过电流保护、接地保护的仿真模型，仿真分析其保护出口与故障波形均与理论分析一致，证明了仿真模型的正确性与有效性，研究中所搭建的变压器故障和保护模型以及所采用的仿真分析方法，具有较强的通用性和广泛的工程应用价值。 关键词MATLAB/Simulink, 变压器, 微机保护, 仿真分析 1 前言 电力变压器是电力系统中十分重要的电气设备，一旦发生故障，将给电力系统的稳定运行带来严重的后果,在现代供电力系统中，对于变压器的保护，微机保护以其独特的优势应用越来越普及。 目前对于变压器微机保护的研究比较前沿的理论很多，如将数字信号处理技术应用于差动保护中，傅式算法实现及其改进算法，也有国外学者将专家系统，模糊逻辑和神经网络等人工智能方法引入变压器微机保护的研究中。变压器微机保护由主保护和后备保护构成。主保护主要是由差动保护来完成的，防止外部短路时的不平衡电流以及防止励磁涌流所致的误动。防止外部短路时的不平衡电流造成的误动，本文中采用动作可靠的比率制动方法。防止励磁涌流导致的误动作，则采用二次谐波制动的方法，二次谐波制动技术制动可靠，是防止励磁涌流引起的保护误动作的一个实用的解决方案。 2 变压器差动保护原理 变压器纵差保护是变压器绕组故障时变压器的主保护，差动保护的保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。变压器差动保护涉及有电磁感应关系的各侧电流，其构成原理是磁势平衡原理。以双绕组变压器为例，如果两侧电流、都以流入变压器为正方向，则正常运行或外部故障时根据磁势平衡原理有： (1)式中：、是变压一次侧和二次侧绕组匝数，是励磁电流。 下面通过对外部短路和内部短路两种情况的分析阐述变压器纵联差动保护的基本原理： （1）外部短路
浅谈变压器励磁涌流产生机理(中英文结合)
浅谈变压器励磁涌流产生机理（中英文结合）摘要：变压器作为交流电力系统重要的电气设备，其正常运行直接关系着系统的安全。差动保护作为变压器主保护，励磁涌流是影响其正确动作与否的关键因素之一。文章分析了变压器励磁涌流及其特点，以单相变压器为例，分析了励磁涌流产生的机理，并给出了常见的抑制措施。 Abstract: transformer as an important of communication power system electrical equipment, the normal operation of the system has a close relationship with safety. Differential protection for transformer main protection, excitation inrush current is one of the key factors affecting the correct operation or not. Excitation inrush current of transformer is analyzed and its characteristics of a single-phase transformer as an example, analyzed the mechanism of excitation inrush current, and the inhibition of common measures is given. 关键词：变压器励磁涌流二次谐波间断角 Keywords: transformer excitation inrush current second harmonic discontinuous Angle 1、变压器励磁涌流及特点 1, transformer excitation inrush current and the characteristic 变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。当合上断路器给变压器充电
励磁涌流
:励磁涌流对HTR-PM主变压器差动保护影响分析 摘要：本文重点介绍HTR-PM 220kV主变压器差动保护原理，通过对220kV 倒送电期间主变压器五次空载冲击合闸励磁涌流波形进行深入分析，介绍励磁涌流基本特征，以及励磁涌流对变压器差动保护的影响，并给出我厂变压器所配置差动保护励磁涌流闭锁原理。 关键词：变压器差动保护、变压器空载合闸励磁涌流、励磁涌流闭锁原理 1、前言 主变压器是核电厂与电力系统之间联系的重要设备，机组正常并网运行时，核电机组所发电能通过主变压器变换升压后输送给电力系统（地网和省网），但在核电厂建设和调试期间，需要通过主变压器向核电厂反供电（倒送电）以作为安装调试阶段第二路电源。主变压器发生故障，不仅影响核电机组的安全稳定运行，给核电厂带来重大经济损失，而且影响电力系统的稳定，可能造成大面积停电。因此，必须配置性能良好，功能完善的保护装置。 根据《继电保护及自动装置设计技术规程》（DL400-91）的规定，大型电力变压器应装设反映变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护作为电量主保护。 但是，变压器在正常运行时由于励磁电流、带负荷调压、两侧差动TA的变比误差等导致存在很大的不平衡电流；由于超高压、大容量变压器接线方式，例如HTR-PM 220kV主变为YnD11接线方式，变压器两侧电流相位相差30，导致出现不平衡电流；空载变压器合闸时可能产生励磁涌流，多次测量表明：空投变压器时的励磁涌流通常为额定电流的2-6倍，最大可达8倍以上，由于励磁涌流只由充电侧流入变压器而不流经其他侧，对变压器纵差保护而言是很大的一项不平衡电流。 2、变压器差动保护原理 变压器纵差保护的构成原理是基于克希荷夫第一定律，即 I=0（2-1） 式中I=0为主变压器高低压侧电流的向量和，主变高低压侧CT为减极性配置，见图1。
10KV线路中励磁涌流问题的探讨
10KV线路中励磁涌流问题的探讨 摘要：电力系统中，有时会碰到10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作，开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。 关键词：励磁涌流继电保护误动 在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起，其覆盖的地域极其辽阔，运行环境极其复杂以及各种认为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。但有时会碰到这样的情况：一条10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作、开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。 1、励磁涌流的产生及特点： 当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就有可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。这时因为变压器空载时其铁心中的磁通不能突变，此时将出现一个非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流将急剧增大。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6~8倍，其中包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器的容量大小、变压器安装地点与电源的电器距离、电力系统的容量大小、铁心中剩磁的大小和方向及铁心的性质都有关系。变压器容量大，产生历次涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟后才能会衰减到正常值。 2、 线路中励磁涌流对继电保护装置的影响： 一条10KV线路装有大量的变压器，在线路改运行时，这些变压器都挂在线路上，在合闸瞬间，各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射，产生了一个复杂的电磁暂态过程，在系统阻抗较小时，会出现较大的励磁涌流，时间常数也较大。一般10KV线路的主保护是采用三段式电流保护，即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护。瞬时电流速断保护和过电流保护。瞬时电流速断保护由于要兼顾保护的灵敏度。动作电流值往往取得较小，特别在长线路或系统阻抗大时更明显，励磁涌流值很可能会大于保护装置的整定值，使保护误动。这种情况在线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出，因此容易被忽视，但当线路变压器个数及容量增大后，就可能出现。这种10KV线路由于励磁涌流而无法正常投入的问题在我们实际中已发生了多次，值得注意。
电机学matlab仿真大作业报告
. 基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真 实验报告
一、实验内容及目的 1.1 单相变压器的效率和外特性曲线 1.1.1 实验内容 一台单相变压器，N S =2000kVA, kV kV U U N N 11/127/21=，50Hz ，变压器的参数 和损耗为008.0* ) 75(=C k o R ，0725.0*=k X ，kW P 470=，kW P C KN o 160)75(=。 (1)求此变压器带上额定负载、)(8.0cos 2滞后=?时的额定电压调整率和额定效率。 (2)分别求出当0.1,8.0,6.0,4.0,2.0cos 2=?时变压器的效率曲线，并确定最大效率和达到负载效率时的负载电流。 (3)分析不同性质的负载（),(8.0cos 0.1cos ),(8.0cos 222超前，滞后===???）对变压器输出特性的影响。 1.1.2 实验目的 （1）计算此变压器在已知负载下的额定电压调整率和额定效率 （2）了解变压器效率曲线的变化规律 （3）了解负载功率因数对效率曲线的影响 （4）了解变压器电压变化率的变化规律 （5）了解负载性质对电压变化率特性的影响 1.1.3 实验用到的基本知识和理论 （1）标幺值、效率区间、空载损耗、短路损耗等概念 （2）效率和效率特性的知识 （3）电压调整率的相关知识 1.2串励直流电动机的运行特性 1.2.1实验内容 一台16kw 、220V 的串励直流电动机，串励绕组电阻为0.12Ω，电枢总电阻为0.2Ω。电动势常数为.电机的磁化曲线近似的为直线。其中为比例常数。假设电枢电流85A 时，磁路饱和(为比较不同饱和电流对应的效果，饱和电流可以自己改变）。
不平衡电流产生的原因
不平衡电流产生的原因 1励磁涌流的影响 变压器在正常运行时，它的励磁电流只流过变压器的电源测，因此，通过电流互感器反映到差动回路中就不能被平衡。在正常情况下，变压器励磁电流不过为变压器额定电流的 2% ～3%；在外部故障时，由于电压降低，励磁电流也相应减少，其影响就更小。在实际整定时可以不必考虑。 但是，在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能产生数值很大的励磁涌流，其数值可达变压器额定电流的6～8倍。励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波分量。励磁涌流的大小与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向以及铁芯的特性有关。若正好在电压最大值时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常时的电流。但对于三相变压器而言，由于三相电压相位不同，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流。励磁涌流可分解成各次谐波，以二次谐波为主，同时在励磁涌流波形中还会出现间断角。励磁涌流的波形如图2。 2绕组连接方式不同的影响 变压器各侧绕组的连接方式不同,如双绕组变压器采用Y,d接线,三绕组变压器采用Y,y,d 接线时,各侧电流相位就不同。这时，即使变压器各侧电流互感器二次电流大小能相互匹配，但不调整，相位差也会在差动回路中产生很大的不平衡电流。 3实际变比与计算变比不同的影响 由于电流互感器选用的是定型产品，其变比都是标准化的，很难与通过计算得出的变比相吻合，这样就会在主变差动回路中产生不平衡电流。 4改变调压档位引起的不平衡电流及克服措施 电力系统中带负荷调整变压器分接头是调节系统电压的重要手段。改变调压档位实际上就是改变变压器的变比。而差动保护已按照某一变比调整好，当分接头改换时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。此时不可能再用重新选择平衡线圈匝数的方法来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的分接头是经常在改变，而差动保护的电流回路在带电时是不可能进行操作的。因此，对由此产生的不平衡电流，通常是根据具体情况提高保护动作的整定值加以克服。 5型号不同产生的不平衡电流 由于变压器各侧电流互感器的型号不同，它们的饱和特性和励磁电流（归算到同一侧）就不相同，因此，在差动回路中所产生的不平衡电流也就较大。 转子一点接地保护 转子一点接地保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。顾名思义，转子一点接地就是转子上只有一个点与地接触了，发电机转子一点接地后励磁回路对地电压将有所升高。在正常情况下，励磁回路对地电压约为励磁电压的一半。当励磁回路的一端发生金属性接地故障时，另一端对地电压将升高为全部励磁电压值，即比正常电压值高出一倍。在这种情况下运行，当切断励磁回路中的开关或一次回路的主断路器时，将在励磁回路中产生暂态过电压，
matlab 大作业
上海电力学院 通信原理Matlab仿真 实验报告 实验名称： 8QAM误码率仿真 试验日期： 2014年 6月3日 专业：通信工程 姓名：罗侃鸣 班级： 2011112班 学号： 20112272
一、实验要求 写MATLAB程序，对图示的信号星座图完成M=8的QAM通信系统Monte Carlo仿真，在不同SNRindB=0：15时，对N=10000（3比特）个符号进行仿真。画出该QAM系统的符号误码率。 二、实验原理 1 QAM调制原理 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制技术，是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有8QAM，16QAM，64QAM。 QAM调制实际上就是幅度调制和相位调制的组合，相位+ 幅度状态定义了一个数字或数字的组合。QAM的优点是具有更大的符号率，从而可获得更高的系统效率。通常由符号率确定占用带宽。因此每个符号的比特（基本信息单位）越多，频带效率就越高。 调制时，将输入信息分成两部分：一部分进行幅度调制；另一部分进行相位调制。对于星型8QAM信号，每个码元由3个比特组成，可将它分成第一个比特和后两个个比特两部分。前者用于改变信号矢量的振幅，后者用于差分相位调制，通过格雷编码来改变当前码元信号矢量相位与前一码元信号矢量相位之间的相位差。 QAM是一种高效的线性调制方式，常用的是8QAM，16QAM，64QAM等。当随着M 的增大，相应的误码率增高，抗干扰性能下降。 2 QAM星座图 QAM调制技术对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图。QAM的星座图呈现星状分
三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析
三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析 摘要: 简单地介绍了PSCAD 电磁仿真软件，论述了励磁涌流以及和应涌流产生的机理，搭建了仿真模型，得到了空载合闸时的涌流波形，并主要对影响励磁涌流的因素进行了分析研究，其结果与理论分析相吻合，表明利用PSCAD 能够有效地对变压器励磁涌流和和应涌流的仿真，为变压器保护的算法研究提供基础，最后提出了鉴别励磁涌流的新兴技术，进一步提高了电力系统的稳定性、可靠性，同时对智能电网的发展起到很大的促进作用。 关键词:PSCAD ；励磁涌流；空载合闸；仿真研究 随着社会的不断发展，电力行业的飞跃进步的同时，电力变压器是发电厂和变电站中的主要电气设备, 对电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用[1]。但由于变压器空载合闸过程中所产生的励磁涌流以及和应涌流对继保产生的误动作使得电力系统稳定性遭到破坏，所以有必要对变压器励磁涌流进行分析研究，而PSCAD 能够很好的对电力系统进行建模分析和研究，从而可以提高系统的稳定性和可靠性。 PSCAD 是一款电磁暂态软件包，它由很多可视化模块组成，具有较完善的模型库，主要 研究电力系统的暂态过程，对电力系统时域和频率进行快速而又准确的仿真分析[2-3] 。 1 励磁涌流的产生机理 变压器正常运行和外部故障时不会饱和，励磁涌流一般不会超过电力系统稳定运行额定电流的2%-5%，从而对纵差动保护的影响可以忽略。当变压器空载投入或者外部故障切除后电压恢复时, 变压器电压从零或很小的值突然上升到运行电压。在这个电压上升的暂态过程中, 变压器可能会严重饱和, 产生很大的暂态励磁电流。这个暂态励磁电流就是励磁涌流[4]。变压器产生的励磁涌流最大可能会达到额定电流的4~8倍，并与变压器的额定容量有关。而和应涌流一般发生在两台变压器上，当一台变压器空载合闸时对另一台变压器励磁涌流的影响，产生的过程大致可分为两种：一种是两台变压器串联，当末端变压器空载合闸时，另一台变压器可能产生和应涌流；另一种是两台变压器并联，当一台变压器合闸时，另一台可能会产生和应涌流[5]，为分析简便，以单相变压器为例来说明励磁涌流产生的机理。设变压器绕组端电压为 m ()sin()u t U t ωθ=+ (1) 其中U m 为变压器端电压最大值，忽略漏抗和绕组的电阻，且令绕组匝数N =1，则有下式： ()d u t dt = Φ (2) 当变压器空载合闸时，变压器铁芯中的磁通为 c ()(s )o m u t dt t C ωθΦ=Φ+-=+? (3) 其中Φm 为变压器磁通的最大值，C 为常数， m m U ω Φ= (4) 当变压器空载合闸瞬间时铁芯中的剩磁为Φr ，则积分常数为 cos()m r C θ=Φ+Φ (5) 所以空载合闸时变压器铁芯中的磁通为 cos()cos()m m r t ωθθΦ=Φ++Φ+Φ- (6)
matlab机电系统仿真大作业
一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环
3．匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导，可得 由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B形式的矩阵，使x=[], 将运动学方程两边进行整理，得到 将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路：已知输入w2与，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出与r1。 （1）编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv（u）来表示。 设r2=15mm，r3=55mm，r1（0）=70mm，。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置
M函数如下： function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; （2）建立Simulink模型 M函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink模型，如下图： 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70，如下图： 图3-2 r1初始值设置
励磁涌流的抑制方法
摘要：合空载电力变压器时会产生数值相当大的励磁涌流，易造成变压器差动保护装置的误动作。针对这一问题，介绍了两种削弱励磁涌流的方法：控制三相合闸时间或在变压器低压侧加装电容器。理论分析和实践均证明这两种方法是行之有效的，但利用控制三相合闸时间来削弱励磁涌流在实际应用中更具有潜力。 关键词：励磁涌流；变压器；控制开关；电容 1概述 电力变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器的非线性，会产生数值相当大的励磁涌流，严重情况下其峰值可达额定电流的10到20倍［1］，从而导致变压器保护的误动作。为了解决这一问题，目前变压器的差动保护都采用了或门制动方式，即三相电流中有一相制动，则三相全部制动。这样虽解决了涌流时的误动问题，但当变压器有涌流时，如果发生单相或两相内部故障，差动保护因健全相的涌流制动而不动作。大型变压器时间常数都很长，一般涌流过程超过5 s［2］，在发生上述故障时，主保护等到振荡消失才能动作，实际就是拒动。理论分析和动模试验都证实了这种现象。为了保证差动保护装置的正确动作，必须要降低励磁涌流的幅值。目前，削弱励磁涌流的方法主要有两种：控制三相开关合闸时间，或在变压器低压侧并联电容器。本文将对这两种方法的原理、效果一一介绍。 2控制三相开关合闸时间以削弱励磁涌流 2．1理论基础 该方法的理论基础是：将变压器看作一个强感性负载，即看作一个非线性电感，当合闸时，变压器上的电压在变压器内部也产生一个磁通，当变压器有剩磁时，合闸后所产生的磁通如果和剩磁极性相同，则变压器内部的总磁通就会随着电压的升高而增加，从而励磁涌流也会随之增加，如果合闸后所产生的磁通和剩磁极性相反，则变压器内部的总磁通就会随着电压的升高而减小，从而削弱了励磁涌流；如果合闸时变压器内无剩磁，则可在合闸角为90°（即电压峰值时）时合闸，这样在变压器内产生的磁通最小，产生的励磁涌流也最小。在单相变压器中，可以很容易地分析出如下结果。假设单相变压器无漏抗，电源为无穷大，如图1所示：
自动调节励磁系统原理简介(广科所)
自动调节励磁系统原理简介 随着电力系统的迅速发展，对励磁系统的静态和动态调节性能以及可靠性等提出了更高的要求。计算机技术、控制理论、电力电子技术的发展也促进了自并励励磁制造技术逐渐趋向于成熟、稳定、可靠。相对其它励磁方式而言，自并励励磁系统具有主回路简单、调节性能优良、可靠性高的优点，已取代励磁机励磁方式和相复励方式，在水电厂得到普遍使用。最近几年，自并励励磁方式也取代了三机励磁方式，成为新建火电厂的首选方案，逐渐在大型汽轮发电机组中推广应用。 1、组成 励磁系统由励磁调节器、功率整流器、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器等组成。 2、工作原理 自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端，经过整流变压器降压、全控整流桥变流的直流励磁电压，由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。一般情况下，这种控制以恒定发电机电压为目的，但当发生过励、欠励、V/F超值时，也起相应的限制作用。恒压自动调节的效果，在发电机并上电网后，表现为随系统电压的变化，机端输出无功功率的自动调节。 一、调节器 励磁系统作为电厂的重要辅机设备，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，随着计算机技术的发展，励磁调节器已经由模拟式向计算机控制的数字式方向发展，大大增加了励磁系统的可靠性。 1、调节器的控制规律 一般用于励磁调节器的控制规律有：PID＋PSS、线性最优控制、非线性最优控制等。关于励磁控制规律，国内外学者普遍认为，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，而不是在某种条件下最优。同时，励磁调节不仅要考虑阻尼振荡，还必须考虑调压指标等性能要求。由于PID+PSS控制方式有很强的阻尼系统振荡的能力，具有较好的适应性以及很好的维持发电机电压水平的能力，又具有物理概念清晰、现场调试方便的优点，因而在国内外得到普遍应用。我公司的励磁调节器的控制规律也采用PID＋PSS控制方式。 国内有些单位也开展了线性最优控制或非线性最优控制规律的研究，并有样机投入工业运行。但到目前为止，还未见到成功应用实例的报道，并且，在现场进行调节器性能的测试时，特别是进行PSS性能测试时还存在着数学模型不够清晰，难以进行参数校正的问题，故在国内的应用还难以推广。 2、调节器通道的冗余 目前，在调节器调节通道的组成上，大多数厂家采用热备用双通道单模冗余结构，即调节器包含两个独立的通道。这两个通道软硬件结构完全相同，调节模式、工作原理完全一致，一套工作，一套备用。这种结构存在一个较大的弱点，那就是单一的工作模式，由于两个通道的完全一致性，同时出现故障的机率比较大。国内曾有多家电厂发生失磁事故，其原因就是调节器的两个通道由于受到干扰而同时死机。 也有少数制造商采用三取二表决型通道，这种冗余结构原理很简单，三个调节通道在反馈、脉冲输出等环节通过软件或硬件比较，选择中间值作为真值。显然，若有两个通道出现问题，表决逻辑就变得混乱了。国内外有学者对其进行过分析，认为这种结构的可靠性远低于热备用双通道单模冗余结构。因此，采用表决器结构的制造商另外加了一个独立的手动通道作为表决器的备用通道，当表决器故障时切换到手动通道运行。这实质上是花费四个通道的成本来获得两个通道的可靠性，得不偿失。国外有些制造商起初也选用过表决型冗余通道，但后来逐渐摈弃不用了。 我公司在90年代初开发了热备用双通道模式冗余结构的励磁调节器，即主通道采用总线工控机为核心的数字式调节器，而备用通道采用以可编程控制器为核心的模数混合式调节器，这两个通道软硬件结构、调节模式、工作原理完全不同，因而被称为双模结构。这种类型的调节器一经推出，即获得用户广泛欢迎，在国内四十多家电厂近百台机组投入运行。 在总结该调节器成功经验的基础上，针对大中型发电机组，我们于97年研制成功微机/微机/模拟三通道双模冗余结构的励磁调节器。 该调节器由两个自动电压调节通道（A、B）和一个手动调节通道（C）组成，这三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。A套调节器和B套调节器是以STD总线工控机为核心的数字式调节器，而C套调节器则是基于集成电路的模拟式调节器。以下是这两种不同类型调节模式的对比：
电机大作业(MATLAB仿真-电机特性曲线)
电机大作业 专业班级：电气XXXX 姓名：XXX 学号：XXX 指导老师：张威
一、研究课题（来源：教材习题 4-18 ） 1. 74 、R 2 0.416 、X 2 3.03 、R m 6. 2 X m 75 。电动机的机械损耗p 139W,额定负载时杂散损耗p 320W, 试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效 率。 二、编程仿真 根据T 形等效电路: 3D - R Q 运用MATLAB 进行绘图。MATLAB 文本中，P N PN ，U N UN ，尺 R 1， X 1 X1 , R 2 R 2，X 2 X 2，R m Rm, X m Xm ，p pjixiesunh ao ， p pzasansunhao 。定子电流I11，定子功率因数 Cosangle1，电磁转矩Te ， 效率 Xiaolv 。 1.工作特性曲线绘制 MATLA 文本： R1=0.715;X 仁1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesu nhao=139; pzasa nsu nhao=320;p=2;m 仁 3; ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm; for i=1:2500 s=i/2500; nO=n s*(1-s); Z2=R2/s+j*X2; Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2); 有一台三相四极的笼形感应电动机， 参数为P N 17kW 、U N 380V (△联 Rm 结）、尺 0. 715 、X j lcr S
U1=UN; I1=U1/Z; l110=abs(l1); An gle 仁an gle(ll); Cosa ngle10=cos(A ngle1); P仁3*U1*l110*Cosa ngle10; l2=l1*Zm/(Zm+Z2); Pjixie=m1*(abs(I2))A2*(1-s)/s*R2; V=(1-s)*pi*fN; Te0=Pjixie/V; P20=Pjixie-pjixies un hao-pzasa nsun hao; Xiaolv0=P20/P1; P2(i)=P20; n (i)=n0; l11(i)=l110; Cosa ngle1(i)=Cosa ngle10; Te(i)=Te0; Xiaolv(i)=Xiaolv0; hold on; end figure(1) plot(P2, n); xlabel('P2[W]');ylabel(' n[rpm]'); figure(2) plot(P2,l11); xlabel('P2[W]');ylabel('l1[A]'); figure(3) plot(P2,Cosa nglel); xlabel('P2[W]');ylabel('go nglvyi nshu'); figure(4) plot(P2,Te); xlabel('P2[W]');ylabel('Te[Nm]'); figure(5) plot(P2,Xiaolv); xlabel('P2[W]');ylabel('xiaolv');
基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真
宁德师范学院 毕业论文(设计) 专业 指导教师 学生 学号 题目
目录 1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 (1) 1.1 变压器励磁涌流的定义 (1) 1.2 变压器励磁涌流产生的原因 (1) 2 变压器空载合闸物理过程分析 (1) 2.1 单相变压器的涌流分析 (1) 2.2 三相变压器的涌流分析 (4) 2.3 励磁涌流的影响及抑制措施 (5) 3 变压器励磁涌流的仿真 (5) 3.1 变压器仿真模型构建 (5) 3.3 励磁涌流仿真结果的分析 (6) 3.4 励磁涌流与短路电流比较 (8) 4 结束语 (8) 参考文献 (9)
基于Matlab 的三相变压器励磁涌流仿真分析 摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab 电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。 关键词：变压器；Matlab ；励磁涌流 1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 1.1 变压器励磁涌流的定义 通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁 涌流还不足额定电流的1%[1] ，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电 流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上[2] 。 1.2 变压器励磁涌流产生的原因 对变压器的进行空载合闸操作有两种，即：（1）电力变压器的空载投入电网运行；（2）电网发生故障要 切除变压器，待故障排除后变压器的再次投入[3] 。如图1所示，是变压器铁芯近似磁化特性曲线。从图中可以看出，饱和曲线的延长线与坐标纵轴相交于点S ，把S 点的饱和磁通量定义为s Φ。在正常运行状态下，饱和磁通介于0~s Φ之间变化，励磁阻抗很大，一般以变压器额定电压和电流为基准的励磁阻抗100m Z >，故变压器的励磁涌流i μ很小，可近似为零；但是，当变压器空载投入时，变压器铁芯磁通量大于s Φ时，达到瞬变磁通x Φ，由下图可以看出，变压器励磁涌流i μ沿着磁化特性曲线将迅速增大。它的大小与变压器等值阻抗、合闸初相角、变压器铁芯剩磁大小、变压器绕组接线方式、变压器铁芯的材质及结构等诸多因素有关。 Φ i μ X Φx S 图1 变压器铁芯磁化曲线 2 变压器空载合闸物理过程分析 2.1 单相变压器的涌流分析 电力系统中的变压器中主要是三相变压器，但分析三相变压器的励磁涌流可以在分析单相变压器励磁涌流的基础上进行。图2是变压器接线图，二次侧开路、一次侧在0t =时刻合闸到电压为1u 的电网上，其中： 112sin()u U t ωα=+