matlab仿真电力系统短路故障分析
《基于MATLAB的电力系统短路故障的仿真报告_论文手册》
中国石油大学胜利学院本科生毕业设计( 论文)手册题目电力系统短路故障分析及仿真研究学生姓名梅西学号 201107013120 专业班级自动化一班指导教师马拉多纳2015 年6月10日目录本科生毕业设计（论文）任务书........................ 错误!未定义书签。
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本科生毕业设计（论文）任务书论文题目电力系统短路故障分析与仿真研究一、研究的主要内容1.电力系统故障分析主要研究电力系统故障（包括短路，断线和非正常操作）时，故障电流，电压及其在电网中的分布。
短路电流计算失效分析的主要内容。
的短路电流计算的目的是确定短路故障的严重程度，选择电气设备的参数。
调谐保护，负序和零序电流分布的分析系统，以确定它的电气设备和系统。
2. 本课题研究的目的及意义随工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。
系统中最常见的故障就是短路。
短路电流比正常电流要大得多，在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。
电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般来说，最严重的短路是三相短路。
当发生短路时，其短路电流可以达到数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏。
MATLAB实验：同步发电机三相短路响应过程仿真
MATLAB实验：同步发电机三相短路响
应过程仿真
简介
本实验通过使用MATLAB软件对同步发电机的三相短路响应过程进行仿真。
同步发电机是发电厂中常见的发电设备，了解其短路响应过程对于保证电网的稳定性很重要。
实验过程
1. 确定同步发电机的参数，包括额定功率、额定电压、额定频率、定子、转子等参数。
2. 通过在MATLAB中建立电力系统模型，将同步发电机和其他电网元件（例如传输线、发电机组）连接起来。
3. 设计相应的控制策略，实现短路故障的切除、保护与恢复。
4. 运行仿真程序，模拟同步发电机在发生三相短路故障时的响应过程。
5. 分析仿真结果，包括电流、电压、转速等参数的变化情况，以及系统的稳定性和安全性。
实验目标
通过进行该实验，我们可以了解同步发电机在发生三相短路故障时的响应过程，包括电流和电压的变化情况。
这有助于我们更好地了解电力系统的稳定性和安全性，并为实际电力系统中的故障分析和保护设计提供参考。
结论
通过对同步发电机三相短路响应过程的仿真实验，我们可以获得电流和电压的变化情况，并进一步分析电力系统的稳定性和安全性。
这对于电力系统的运行和维护至关重要，有助于提高电网的可靠性和安全性。
【注意】本文档中的内容仅供参考，详细的实验步骤和具体参数需根据实际情况进行确定和调整。
电气论文基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析
电⽓论⽂基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析《电⼒系统建模及仿真课程设计》总结报告题⽬：基于MATLAB的电⼒系统短路故障仿真于分析姓名某某某学号200x0417xxx院系⾃机学院班级 0x级电⽓x班指导教师某某莫摘要：本次课程设计是结合《电⼒系统分析》的理论教学进⾏的⼀个实践课程。
电⼒系统短路故障，故障电流中必定有零序分量存在，零序分量可以⽤来判断故障的类型，故障的地点等，零序分量作为电⼒系统继电保护的⼀个重要分析量。
运⽤Matlab 电⼒系统仿真程序SimPowerSystems⼯具箱构建设计要求所给的电⼒系统模型，并在此基础上对电⼒系统多中故障进⾏仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明⽤Matlab对电⼒系统故障分析的有效性。
实际中⽆法对故障进⾏实验，所以进⾏仿真实验可达到效果。
关键词：电⼒系统；仿真；短路故障；Matlab；SimPowerSystemsAbstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect.Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems⽬录⼀、引⾔............................................ - 3 -1、故障概述 (3)2、故障类型 (3)⼆、电⼒系统模型 .................................... - 4 -三、电⼒系统仿真模型的建⽴与分析..................... - 4 -3.1电⼒系统仿真模型 (5)3.2仿真参数设置 (6)3.3仿真结果分析 (8)3.3.1正常运⾏分析................................ - 8 -3.3.2单相接地短路故障分析........................ - 9 -3.3.3两相短路故障分析........................... - 12 -3.3.4两相接地短路故障分析....................... - 15 -3.3.5三相短路故障分析........................... - 18 -四、结论........................................... - 21 -五、参考⽂献 ....................................... - 21 -六、⼼得体会 ....................................... - 22 -⼀、引⾔1、故障概述短路是电⼒系统的严重故障。
基于MATLAB的电力系统短路计算分析【开题报告】
开题报告电气工程及其自动化基于MATLAB的电力系统短路计算分析一、课题研究意义及现状本课题主要研究如何应用MATLAB实现电力系统中短路电路的计算分析。
简单故障时指电力系统的某处发生一种故障的情况，简单不对称故障包括单相接地短路、两项短路、两项短路接地、单相断开和两相断开等。
随着电力系统的不断发展，系统电压等级不断提高，规模也越来越大，对系统的安全稳定运行提出了更高的要求。
电力系统发生短路故障会引起系统的大电流和低电压，如果不及时切除会对人身和设备造成极大的危害，严重时甚至会导致整个系统崩溃，因此对电力系统进行暂态分析是十分必要的。
在分析电路过程中，如果电路比较复杂且方程数量多，依靠手工求解相对复杂，费时而且容易出错。
而MATLAB由于其明显的特点，有利于分析计算电路的各种问题，可以通过MATLAB的编程对电路支路上的电源、电流、频率等进行求解。
当电路规模比较大，微分方程阶数多，编程困难是，可以运用Simulink模块对电路进行仿真分析，快速简单而且容易理解。
MATLAB做为当代科学研究者和工程技术人员最为青睐的数值计算平台，能够对电力系统进行故障仿真，并进行分析，就可以从技术上保证电网的安全运行，具有巨大的社会和经济效益。
同时计算机语言技术也在不断发展和成熟，MATLAB作为一种新型的高性能语言，它和传统的程序设计语言相比具有强大的数学运算功能和绘图功能。
Matlab提供的电力系统工具箱可方便迅速地对所研究的电力系统对象进行各种暂态和稳态数字仿真，其方便的图形用户界面设计，模块化的仿真建模方法，避免了大量繁杂的编程，仿真分析结果逼近实际系统行为，是电力系统仿真分析的理想工具。
二、课题研究的主要内容和预期目标本课题主要研究如何应用MATLAB实现三相短路电流的暂态过程，主要内容：1．学习MATLAB语言中的仿真工具Simulink,以及其中的PowerSystem工具箱。
2．研究三相电路中短路电流的计算分析和原理。
matlab短路故障分析说课讲解
m a t l a b短路故障分析目录课程设计（论文）任务书-----------------------（1）引言-------------------------------------------------------------------（3）第一章．电力系统短路故障分析-------------------------------（4）第二章．电力系统单相短路计算--------------------（5）2.1简单不对称故障的分析计算----------------------（5）2.1.1.对称分量法-------------------（5）2.2 单相接地短路------------------------------（6）2.2.1.正序等效定则 ----------------------------（6）2.2.2.复合序网---------------------------------（6）2.2.3.单相接地短路分析---------------------------（7）第三章．电力系统单相短路时域分析----------------（10）3.1仿真模型的设计与实现------------------------（10）3.1.1.实例分析--------------------------------（10）3.1.2.仿真参数------------------------------ --（11）3.2仿真结果分析-------------------------------（13）结束语-----------------------------------------（22）参考文献---------------------------------------（22）课程设计（论文）任务书引言随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。
matlab的短路故障仿真与分析1h
（a）电压波形
（b）电流波形
图 13 中性点经消弧线圈接地故障点三相电压波形
4.总结
系统仿真技术是解决工程领域问题的主要手段之一，本文利用MATLAB 软件在 仿真平台上进行电力系统单相短路故障的建模、仿真和分析。在科技水平日益发 达的今天，需要我们灵活掌握现有的工具，帮助加深理解，找寻解决问题的方法。 软件在电力系统分析课程中的运用也必将成为大势所趋。
1.引言
随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑， 不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、 规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA，EMTP， PSCAD/ EMTDC ， NETOMAC，PSASP，MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向 发展。其中在MATLAB 中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建， Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含 其中，可以直接调用。电力系统的短路故障有三相短路，两相短路，两相接地短 路，单相短路。为了避免因短路而威胁到整个电力系统的安全运行，有必要进行 短路计算。电力系统中发生的大多是单相短路。
稳定或间歇性的电弧，将危害整个电网的安全运行。
若系统改为直接接地，中性点会与故障点形成短路回路，线路上将流过很大
的短路电流，此时系统不能继续运行，需要迅速切除故障线路。短路处电压与电
流波形如图 11 所示。
若系统采用中性点经电阻接地，由图 12 可知，故障点电压电流波形均得到
改善。
系统采用中性点经消弧线圈接地时，由于线圈可产生感性电流，与容性电流
5．参考文献
[1] 何仰赞 温增银.电力系统分析[M] 武汉：华中科技大学出版社 2002 [2] 熊信银 张步涵.电力系统工程基础[M] 武汉：华中科技大学出版社 2003 [3] 求是科技 MATLAB7.0从入门到精通[M] 北京：人民邮电出版社 2006
电力系统计算与仿真分析 第四章 基于MATLAB Simulink的电力系统故障仿真分析
（a）双绕组变压器
（b）三绕组变压器
一、Simulink模块库及电力系统主要元件等效模型
三相变压器模块:在MATLAB中，变压器模型可以通过Simscape—Power Systems—Specialized Technology—Fundamental Blocks—Elements找到。 常见的三相变压器模块如图4-9所示。
一、Simulink模块库及电力系统主要元件等效模型
（4）异步电动机模型
异步电动机是电力系统中大部分负荷的代表，因此研究异步电动机的模型最具 有代表性。
一、Simulink模块库及电力系统主要元件等效模型
在MATLAB中，静态负荷模型可以通过Simscape—Power Systems— Specialized Technology—Fundamental Blocks—Elements找到。静态负荷模块 有以下四种，其模块示意图分别如下图(a)(b)(c)(d)所示。
电力系统计算与仿真分析
第四章 基于MATLAB/Simulink的电力系统故障仿真分析
一 Simulink模块库及电力系统主要元件等效模型
提纲
Outline
二 无限大功率电源三相短路仿真 三 同步发电机三相短路仿真 四 电力系统三相短路仿真实例 五 电力系统不对称短路仿真实例 六 电力系统断线仿真实例 七 小结
一、SimulLeabharlann nk模块库及电力系统主要元件等效模型
1.Simulink模块库 点击MATLAB工具栏中的 或在命令行窗口输入“simulink” 命令，会显示图4-1所示界面，可以新建或打开仿真模型，然后 点击模块库浏览器按钮 ，会显示图4-2所示的Simulink模块库浏 览器。 在Simulink模块库浏览器中，将各种模块库按照树状结构进 行罗列，以方便用户查询。在电力系统仿真分析中不可缺少的 模块库包括：标准Simulink模块库和电力系统模块库。
基于-MATLAB三相短路仿真及分析
研究生课程论文〔2014—2015学年第1学期〕课程名称：电力系统运行与控制课程类型：专业课授课教师：学 时： 36 学 分： 2.0 批阅意见：论文题目基于MATLAB 的三相短路仿真与分析 ： 学号： 年级：专业：电气工程学院： 电气学院考前须知：1、 以上各项由研究生本人认真填写；2、 研究生课程论文应符合一般学术规X ，具有一定学术价值，严禁抄袭或应付；凡学校检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分，并按有关规定追究相关人员责任；3、 论文得分由批阅人填写，并签字确认；批阅人应根据作业质量客观、公正的签写批阅意见〔原那么上不少于50字〕；4、 原那么上要求所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面，左侧装订；5、 课程论文由学生所在学院〔系〕统一保存，以备查用。
目录绪论1第一章供电系统仿真模型建立11.1 无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程21.2 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建3第二章仿真结果及分析112.1 理论计算过程112.2 仿真结果122.3 仿真结果比拟13完毕语13参考文献14摘要短路问题是电力技术方面的根本问题之一。
在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须要事先进展短路计算和仿真，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理地配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。
为此，掌握短路发生以后的物理过程以及对短路过程的仿真计算方法是非常必要的。
该文借助MATLAB 功能搭建了电力系统模型并仿真了其三相短路故障，通过该软件对故障发生后所得数据波形的分析，从而说明了MATLAB 在电力系统研究方面是一个有力的辅助工具，掌握其使用方法对电力系统研究具有重要的实际意义。
关键词：MATLAB；电力系统仿真；三相短路故障AbstractShort circuit is one of the basic problems of power technology. In the design and operation of power plants, substations and the entire power system, must be short-circuit calculations and simulations in advance, as a reasonable choice of electrical wiring, the choice has sufficient thermal stability and dynamic stability of the electrical equipment and carrier conductor, identified measures to limit short-circuit current in the power system protection and rational allocation of various important basis for setting its parameters and the like. For this reason, after a short circuit to master physical processes as well as short-circuit the process simulation method is necessary.In this paper,with the aid of MATLAB function to build the electric power system model and simulationof the three phase short circuit fault,through the software of fault happened after the analysis of thedata waveform,thus illustrates the MATLAB in the study of power system is a powerful auxiliary tool,to masterthe use of electric power systems research has important practical significance。
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本科生毕业设计（论文）题目：运用Matlab仿真分析短路故障学生姓名：系别：机电系专业年级：电气工程及其自动化专业指导教师：2013年 6 月 20 日摘要本文先对电力系统的短路故障做了简要介绍，分析了线路运行的基本原理及其运行特点，并对短路故障的过程进行了理论分析。
在深入分析三相短路故障的稳态和暂态电气量的基础上，总结论述了当今三相短路的的各种流行方案，分别阐述了其基本原理和存在的局限性。
并运用派克变换及d.q.o坐标系统的发电机基本方程和拉氏运算等对其中的三相短路故障电流等做了详细的论述。
并且利用Matlab中的simulink仿真软件包，建立了短路系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数。
给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。
最后根据仿真结果，分析目前自动选线法存在的主要问题及以后的发展方向。
关键词：短路故障；派克变换；拉氏运算；MatlabABSTRACTThis paper first on the three-phase short circuit of electric power system is briefly introduced, analyzed the basic principle of operation of three-phase circuit and its operation characteristic, and the three-phase short circuit fault process undertook theoretical analysis. In depth analysis of three-phase short circuit fault of steady state and transient electrical quantities based on the summary, the three-phase short circuit of various popular programs, respectively, expounds its basic principles and limitations. And the use of Peck transform and d.q.o coordinate system of the generator basic equation and Laplace operator on the three-phase short-circuit current in detail. And the use of Matlab in the Simulink simulation software package, to establish a unified model of three-phase short-circuit system, by setting the unified circuit parameters, the simulation parameters. The simulation results are presented and the main parameters of the waveform of line. Finally, according to the simulation results, analysis of the current automatic line selection method the main existing problems and the future direction of development.Keywords：Short-circuit failure ;Peck transform;The Laplace operator;M atlab目录第一章序言 (1)1.1 短路故障研究依据 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内电力系统研究现状 (2)第二章电力系统对称短路分析 (5)2.1 电力系统中短路的基本概括 (5)2.1.1 短路的分类 (5)2.1.2 短路发生的原因 (6)2.1.3 短路发生的危害 (6)2.1.4 短路故障分析的内容和目的 (7)2.2 简单无穷大电源系统三相短路电流分析 (7)2.2.1 简单无穷大电源供电系统的三相短路暂态电流 (7)2.2.2 短路后的暂态过程分析 (8)2.2.3 短路冲击电流 (10)2.2.4最大有效值电流 (11)第三章电力系统短路电流的实用计算 (12)3.1 交流电流初始值的计算 (12)3.1.1计算的条件和近似 (12)3.2 简单系统''I计算 (14)第四章短路系统的调试与仿真 (17)4.1 仿真模型的设计与仿真 (17)4.1.1 实例分析 (17)4.1.2 仿真参数设置 (17)4.2 仿真结果分析 (18)4.2.1 单相短路故障波形 (18)4.2.2 相间短路故障波形 (19)4.2.3 三相短路故障波形 (21)4.3 仿真分析小结 (22)第五章结论与展望 (24)5.1 主要研究结论 (24)5.2 待解决的问题和展望 (24)参考文献 (26)致谢 (27)第一章序言1.1 短路故障研究依据电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般说来，最严重的短路是三相短路。
当发生短路时,其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。
为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来,这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。
因此,电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。
由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。
通过运用MATLAB软件进行的仿真，了解在输电线路上发生各种故障时的系统变化情况。
有针对性的改善输电线路所装设的保护装置，使其能够在线路出现故障时迅速做出反应，保证线路安全运行，同时运行人员也可以根据保护装置动作情况很快地判断出故障点所处位置，为线路检修争取宝贵时间并减少因故障而带来的巨大损失。
安置在输电线路上的保护装置，当被保护的元件发生故障时，能自动、迅速、有选择的将故障从电力系统中切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受伤害。
当被保护元件发生异常运行状态时，经一定延时动作于信号，以使值班人员采取措施。
1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状电力系统市场发展中的自动控制技术趋向于控制策略的日益优化，呈现出适应性强、协调控制完善、智能优势明显、区域分布日益平衡的发展趋势。
在设计层面电力自动化系统更注重对多机模型的问题处理，且广泛借助现代控制理论及工具实现综合高效的控制。
在实践控制手段的运用中合理引入了大量的计算机、电子器件及远程通信应用技术。
而在研究人员的组合构建中电力企业本着精益求精、综合适用的原则强调基于多功能人才的联合作战模式。
在整体电力系统中，其工作方式由原有的开环监测合理向闭环控制不断发展，且实现了由高电压等级主体向低电压丰富扩展的安全、合理性过度，例如从能量管理系统向配电管理系统合理转变等。
再者电力系统自动化实现了由单个元件到部分甚至全系统区域的广泛发展，例如实现了全过程的监测控制及综合数据采集发展、区域电力系统的稳定控制发展等。
相应的其单一功能也实现了向多元化、一体化综合功能的发展，例如综合变电站实现了自动化发展与提升。
经过了数十年的研究发展，国外先进的计算机管理技术、通信及控制技术实现了跨越式提升，而新时期电力系统则毋庸置疑的成为集计算机、通信、控制与电力设备、电力电子为一体的综合自动化控制系统，其应用内涵不断扩充、发展外延继续扩展，令电力系统自动化市场中包含的信息处理量越来越庞大、综合因素越来越复杂，可观、可测的在数据范围越来越广阔，能够合理实施闭环控制、实现良好效果的控制对象则越来越丰富。
1.2.2国内电力系统研究现状我国电力发展的基本方针是：提高能源效率，保护生态环境，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，适度发展天然气发电，鼓励新能源和可再生能源发电，带动装备工业发展，深化体制改革。
在此方针的指导下，结合近期电力工业建设重点及目标，我国电力发展将呈现以下四个鲜明特点：1.自动化水平逐步提高、安全性和可靠性受到充分重视。
先进的继电保护装置、变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统以及电网安全稳定控制系统得到广泛应用。
随着电网建设和网架结构的加强、电网自动化水平的提高，大陆电网安全稳定事故大幅下降。
电网供电可靠性也有较大提高，平均供电可靠性为99.820%。
2.经济、高效和环保。
随着大容量机组的应用、电网的发展以及先进技术的广泛采用，煤耗与网损逐年下降。
新建火电厂将广泛采用大容量、高效、节水机组，采用脱硫技术和控制NOX的排放。
到2020年，在人口密集地区，将建设60GW 的天然气发电机组和40GW的核电机组。
在电网建设方面，将采用先进技术提高单位走廊输电能力、降低网损，加强环境和景观保护，城市电网将逐步提高电缆化率、推广变电站紧凑化设计。
3.结构调整力度将会继续加大。
将重点推进水电流域梯级综合开发，加快建设大型水电基地，因地制宜开发中小型水电站和发展抽水蓄能电站，使水电开发率有较大幅度提高。
合理布局发展煤电,加快技术升级，节约资源，保护环境，节约用水，提高煤电技术水平和经济性。
实现百万千瓦级压水堆核电工程设计、设备制造本土化、批量化的目标，全面掌握新一代百万千瓦级压水堆核电站工程设计和设备制造技术，积极推进高温气冷堆核电技术研究和应用。
在电力负荷中心、环境要求严格、电价承受力强的地区，因地制宜建设适当规模的天然气电厂，提高天然气发电比重。
在风力资源丰富的地区，开发较大规模的风力发电场；在大电网覆盖不到的边远地区，发展太阳能光伏电池发电；因地制宜发展地热发电、潮汐电站、生物质能(秸秆等)与沼气发电等；与垃圾处理相结合，在大中城市规划建设垃圾发电项目。
4.技术进步和产业升级步伐将会加快。
电力工业要着眼于走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染小的新型工业化道路，促进电力设备的本土化。
需要重点发展以下几方面工作：推广单机容量60万千瓦及以上大容量超(超)临界机组。