基于MATLAB的同步发电机突然三相短路的暂态过程仿真开题报告
《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。
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真
一、概述
电力系统短路分析是一种建立在电力系统的潮流计算基础上的,用于
分析电力系统在短路故障时的状态的技术.有鉴于此，它对设计、运营和
维护电力系统有重要的意义。
短路分析的重要性在于：1）在设计的时候，可以分析电网的抗冲击和抗短路能力，为电网设计提供参考；2）在运行中，可以评价电网工作安全性，诊断各线路的灵敏性、以及电网在短路状
态下的运行特性；3）在系统检修的时候，可以分析电网故障状态，以便
检修或改造系统。
电力系统短路分析可以用各种软件进行，如MATLAB。
MATLAB是一种
大型实用的软件，主要用来处理、分析和可视化复杂的数据，而近年来，
它也在进军电力系统仿真领域，为电力系统研究与仿真提供了更加可靠的
工具。
MATLAB的电力系统仿真平台可以进行短路分析、潮流计算、功率
自动稳定分析、功率调度和电力系统控制与仿真等，结果得到了进一步的
应用。
二、MATLAB电力系统短路分析仿真步骤
1）编写MATLAB电力系统仿真脚本：用户首先需要编写MATLAB脚本，输入系统参数信息，如电力系统结构，拓扑信息，支路数据（变压器，线路，电容器。
MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
基于MATLAB的同步发电机突然短路设计
第1章绪论电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，由于电力系统是个复杂的系统，运行方式也十分复杂，因此采用传统的方式进行仿真计算工作量大，也不直观。
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试验很难进行，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。
因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不可少。
而在众多的仿真工具中，MATLAB以其优越的运算能力、方便和完善的绘图功能脱颖而出。
1.1设计目的让学生综合运用Matlab/Simulink仿真工具箱，建立电力系统仿真模型，对系统三相短路和单相短路等故障形式进行设计、仿真、分析，加深对供电和电力系统知识的了解，并进一步熟悉MATLAB电力系统这一仿真工具。
1.2设计任务1.运用Simulink建立简单的单机-无穷大系统进行仿真，对系统运行出现短路情况时的仿真结果进行详细的分析。
2.建立带励磁系统的发电机系统，通过仿真结果分析带上励磁系统时电压和电流的变化情况。
1.3设计要求1.要求每个学生独立完成设计任务。
2.针对每个仿真要给出详细的结果分析。
3.完成实训任务书。
4.要求提交成果：报告书一份。
第2章MATLAB语言的概述2.1 MATLAB简介MATLAB是将计算、可视化、程序设计融合在一起的功能强大的平台，所具有的程序设计灵活，直观，图形功能强大的优点使其已经发展成为多学科，多平台的强大的大型软件。
MATLAB提供的Simulink工具箱是一个在MATLAB环境下用于对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
它提供了用方框图进行建模的接口，与传统的仿真建模相比，更加直观、灵活。
Simulink的作用是在程序块间的互联基础上建立起一个系统。
每个程序块由输入向量，输出向量以及表示状态变量的向量等3个要素组成。
在计算前，需要初始化并赋初值，程序块按照需要更新的次序分类。
基于MATLAB的同步发电机短路故障仿真研究
毕业设计（论文）题目基于MATLAB的同步发电机短路故障仿真研究学院计算机与控制工程学院专业班级电气xxx学生姓名指导教师成绩2014 年6 月26 日摘要众所周知，同步发电机在电力系统中发挥着至关重要的作用，现代社会中使用的电能几乎由同步发电机所产生，同步发电机在人类社会的生活生产中占据着非常重要的地位。
为了更直观地了解同步发电机短路故障状态下的特性指标，尽量避免发生短路故障或及时对短路故障做出相应的正确措施，更合理选择保护装置，研究同步发电机的短路故障状态就成了当务之急的问题。
随着科技进步与自动化水平的提高，人们要求能够快速分析故障和解决故障，在电力系统中，因运行环境、可操作性问题的限制，现场对同步发电机测试不太现实，因此，利用软件仿真的方法对同步发电机进行仿真研究就显得极其重要。
本论文通过MATLAB软件建立同步发电机的仿真模型，对常见的短路故障进行仿真研究，以便更好地掌握同步发电机短路故障状态下的各特性，并设计了GUI 用户界面，更好的实现了人机交互。
文中对各短路故障进行了仿真实验，从仿真结果可以看出，本文所设计的仿真系统满足对同步发电机短路故障的研究需求，实现论文设计的目标。
关键词：同步发电机；短路故障；MATLAB；GUIIAbstractAs is known to all, synchronous generator plays an important role in power system. Now the electric power used in our society almost produce by synchronous generators.Synchronous generator occupies a very important position in human society.In order to learning the characteristic parameters of synchronous generator more intuitive in fault condition, and trying to avoid short circuit fault or to make corresponding measures to correct vision in time or to protect device in the method of reasonable, studying the synchronous generator fault status has become an urgent problems. With the progress of science and technology and the improvement of automation level, people require to be able to quickly analyze fault and solve the problem in the electric power system. With the limitation of the environment in running a synchronous generator, doing a test of generators directly is unlikely.Therefore, with the aid of MATLAB software powerful computing and graphics processing simulation to study the synchronous generator is extremely important.In this paper, a simulation model of the synchronous generator is established by MATLAB software in order to better grasp the performance index of synchronous generator in fault condition.And we also design the Graphical User Interface(GUI) for better realizing the human-computer interaction. Each short circuit fault simulation experiments was carried out in this paper, as can be seen from the simulation results, the simulation system is designed to satisfy demands for synchronous generator short circuit fault research, realizing the target of this paper.Key words: Synchronous generator；Short circuit fault；MATLAB；GUIII目录摘要 (I)Abstract ···································································································I I第1章绪论 (1)1.1论文的背景和意义 (1)1.2仿真技术的发展概况和趋势 (1)1.3本论文研究的主要内容 (2)第2章同步发电机的理论分析 (3)2.1同步发电机的主要结构 (3)2.1.1定子 (3)2.1.2转子 (3)2.2同步发电机的基本理论 (4)2.2.1同步发电机的基本工作原理 (4)2.2.2正方向的规定 (5)2.2.3同步发电机的基本方程 (5)2.2.4派克变换和dq0坐标系统 (7)dq 坐标系统 (10)2.2.5第3章同步发电机短路故障仿真研究系统 (12)3.1同步发电机的数学模型 (12)3.2M文件的编写 (13)3.3仿真界面设计 (16)3.3.1界面组件的选择和布局 (16)3.3.2编写回调函数 (17)第4章实例仿真与分析 (20)4.1三相突然短路仿真与分析 (20)4.2负载两相短路仿真与分析 (22)4.3负载单相短路仿真与分析 (24)4.4转子绕组短路仿真与分析 (26)结论 (30)参考文献 (31)附录 1 (32)附录 2 (34)致谢 (42)第1章绪论1.1 论文的背景和意义电能得到广泛的应用得益于电力系统的出现，进而推动了各个领域的社会生产的变化。
基于MATLAB的同步发电机突然三相短路的暂态过程仿真开题报告
谢谢！
二.仿真方法：
1.仿真模型的建立 2.参数设置 3.得出仿真波形
三.对波形进行分析：
1.直流分量分析 2.交流分量分析：交流分量（基频下）的初始值，交流分量 （基频下）的稳态值 3.短路电流的计算 4.冲击电流的计算
小组分工：
（组长）：主持小组会议讨论，参与实验仿真，总 结论文编写。 组员1：制作PPT,参与实验仿真与总结论文编写。 组员2：文献收集与整理，参与实验仿真与总结论文 编写。
当发电机突然短路时，定子各绕组电流将包 含基频分量，倍频分量和直流分量，到达稳 态后，定子电流起始值中的直流分量、倍频 分量将由其起始值衰减至零，其基频分量由 其起始值衰减至相应的稳态值。
本课程设计步骤： 一.数值计算：在已知发电机参数的情况下，利用MATLAB
对突然三相短路后的定子电流ia、转子电流暂态过程表达式 进行数值计算分析
基于MATLAB的同步发电机突然三 相短路的暂短路故障，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。
基于Matlab的同步电机三相突然短路的仿真
可方便实现了计算结果的可视化。
２ 同步电机的状态方程
为了方便计算，我们做如下假定：①短路后过程速度仍为同步
速度，即ｐ０＝∞＝蜘；②不计磁路饱和③励磁电压为常数（不考虑调
压器的作用）。在这样的假设下．建立起来的方程是线性的。以ｄｑｏ
坐标系统和ｘ一基值系统表示的三相同步电机（有阻尼绕组）的状
态方程（用标幺值表示）为：
【摘要】 本文从ｄｑＯ坐标系统表示的三相同步电机的状态方程出发，利用Ｍａｔｌａｂ工具并以 一个具体实例详细说明了三相突然短路的仿真步骤并给出分析，而且利用Ｍａｔｌａｂ的ＧＵ］编辑一个人 机界面，可方便仿真各种条件下的短路过程。
【关键词】 同步电机短路 Ｍａｔｌａｂ 仿真
１、Ｓｌ盲
同步电机的突然短路，是电力系统的最严重的故障。虽然短路
引证文献(1条)
1.黎瑜新.刘明明.秦雅 基于LabVIEW软件平台的同步发电机短路电流分析与研究[期刊论文]-装备制造技术
2009(11)
本文链接：/Periodical_fjdn200307015.aspx
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过程所经历的时间是极短的（通常约为０．１～Ｏ．３秒），但电抠短路 电流和转子电流的分析计算。却有着非常重要的意义。为了了保证 发电机、变压器、断路器、互感器等的可靠运行，必须计算短路电流 的最大瞬时值，为了决定继电保护装置的工作条件，需要知道短路
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万方数据
图２仿真界面 在励磁电压不变的前提下，以△Ｕ；（一岫 一岫０ ０ ０】７，以及短路后最初瞬间的电流增量Ａｌｅ＝【０ ０ ０ ０ ０】’ 代人，可解得各绕组电流增量：【△ｂ △ｋ △ｂ △ｉｏ △ｋ】７
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。
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开题报告
学生姓名
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。
当发电机突然短路时，定子各绕组电流将包 含基频分量，倍频分量和直流分量，到达稳 态后，定子电流起始值中的直流分量、倍频 分量将由其起始值衰减至零，其基频分量由 其起始值衰减至相应的稳态值。
本课程设计ห้องสมุดไป่ตู้骤： 一.数值计算：在已知发电机参数的情况下，利用MATLAB
对突然三相短路后的定子电流ia、转子电流暂态过程表达式 进行数值计算分析
二.仿真方法：
1.仿真模型的建立 2.参数设置 3.得出仿真波形
三.对波形进行分析：
1.直流分量分析 2.交流分量分析：交流分量（基频下）的初始值，交流分量 （基频下）的稳态值 3.短路电流的计算 4.冲击电流的计算
小组分工：
（组长）：主持小组会议讨论，参与实验仿真，总 结论文编写。 组员1：制作PPT,参与实验仿真与总结论文编写。 组员2：文献收集与整理，参与实验仿真与总结论文 编写。
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