基于MATLABSIMULINK短路故障仿真及分析.docx

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1、基于MAT1AB/SIMU1INK短路故障仿真及分析摘要iiAbstractII1引言11.1 MAT1ABZSimu1ink概述11.1.1 MAT1AB简介及特点11.1.2 Simu1ink简介及特点31.2 电力系统仿真概述41.3 基于MAT1AB/Simu1ink电力系统仿真的发展趋势72三相短路故障仿真分析92.1 电力系统故障简述92.2 仿真实例112.2.1 实例仿真摘要112.2.2 仿真模型建立122.2.3 三相短路故障仿真及结论分析203同步发电机机端短路故障仿真分析263.1 暂态过程仿真及分析263.2 其它故障仿真分析284结束语29参考文献30致谢31Con

2、tentsSummaryiiAbstractII1 Introduction11.1 MAT1AB/Simu1inkOut1ine11.1.1 MAT1ABIntroductionandFeatures11.1.2 Simu1inkIntroductionandFeatures31.2 OverviewofPowerSystemSimu1ation41.3 Basedonthedeve1opmenttrendofMAT1AB/Simu1inkPowerSystemSimu1ation72 Simu1ationandAna1ysis92.1 PowerSystemFau1tDescription

3、92.2 Simu1ationexamp1es112.2.1 Thesimu1ationsummary112.2.2 Simu1ationMode1122.2.3 Phaseshortcircuitfau1tsimu1ationana1ysisandconc1usions203 SynchronousGeneratorshort-circuitfau1tsimu1ation263.1 TransientSimu1ationandAna1ysis263.2 Otherfau1tsimu1ationana1ysis284 Conc1usion29References30Acknow1edgemen

4、ts31基于MAT1AB/SIMU1INK短路故障仿真及分析摘要:随着电力系统的规模不断增大，很多大型电力科研试验很难以进行。采用传统的方法进行仿真计算工作量大也不直观。MAT1AB具有强大的数值计算功能和开放灵活的可视化应用界面，在科学技术和工程的各个领域应用都非常的广泛。因此MAT1AB的出现给电力系统仿真带来了新的方法和手段。电力系统仿真是将电力系统中的各环节组成部分等进行数字化建模，以达到模拟实际电力系统运行状况的目的。本文对实例进行仿真，对结果进行分析，以期能够说明MAT1AB在电力系统仿真中的应用。关键词：电力系统仿真MAT1AB分析应用BasedonMAT1AB/SIMU1INK

5、PowerSystemSimu1ationandApp1icationOverview(Mechanica1andE1ectronicEngineering,ShandongAgricu1tura1University,Tai,an271018)AbstractWiththeincreasingsca1epowersystems,many1argepowerisdifficu1ttocarryoutscientificresearchandexperiments.Usingthetraditiona1methodsimu1ationwork1oadisnotintuitive.MAT1ABha

6、spowerfu1numerica1computingandvisua1izationapp1icationsopenandf1exib1einterface,app1icationinvariousfie1dsofscience,techno1ogyandengineeringareverybroad.Therefore,theemergenceofMAT1ABpowersystemsimu1ationbringsnewmethodsandmeans.Powersystemsimu1ationisthepurposeofthevariousaspectsofthepowersystemand

7、othercomponentsofdigita1mode1ingtoachievesimu1atetheactua1operatingconditionsofthepowersystem.Inthispaper,examp1esofsimu1ationresu1tswereana1yzed,inordertobeab1etoexp1ainMAT1ABApp1icationsinPowerSystemSimu1ation.Keywords:Powersystems;Simu1ation;MAT1AB;Ana1ysis;App1ication1引言MAT1AB是当前国际认可的优秀科技应用软件之一，

8、它以矩阵运算为基础，把计算可视化程序设计融合到交互的工作环境中，可实现工程计算，算法研究，建模和仿真，数据分析及可视化，科学和工程绘图，应用程序开发等功能。Simu1ink是MAT1AB所提供的一个集成环境，它是用来对动态系统进行建模，仿真和分析的。它是一种结合了框图界面和交互仿真功能的，具有非线性动态系统仿真功能的出色工具。为支撑社会经济的不断发展，电力工业的发展也非常迅速，重要表现之一就是电力系统的规模不断扩大，这就大大增加了许多大型电力科研试验的进行。一方面是很容易受系统的规模和复杂性的限制；二是一般从系统的安全性角度来讲是不允许进行这些实验的。综合上述两种情况，科研人员寻求一种最接近电

9、力系统实际运行状况的高精确度的数字化仿真工具是非常必要也非常重要的，目前比较常用的电力系统仿真工具有邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMPT程序，曼尼拖巴高压直流研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序以及中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP等。1998年，Mathworks公司推出电力系统模块集(POWerSyStemB1OCk)后，这样的功能逐渐被电力系统研究人员所接受并使用，使得MAT1AB/Simu1ink在电力系统领域的应用日趋完善。1.1 MAT1AB/SiW1ink概述1.1.1 MAT1AB简介及特点MAT1AB是由英文单词Matri和1aboratory的前

10、3个字母组成。是1984年由Mathworks软件公司开发，并将MAT1AB正式推向市场。在之后二十多年的发展和竞争中，MAT1AB不断升级出新的版本，现在最常用的版本是7.0版，运行环境也从早期的Dc)S环境下运行到如今可以在包括WindOWS,UNIX及MaCOSX等多个操作平台上运行，目前，MA1AB已经成为国际上最流行的科学计算与工程计算的软件工具，也正因为此很多人称它为“第四代”计算机语言，在国内外高校和研究部门正扮演着异常重要的角色。在大学里，它是用于初等和高等数学，自然科学和工程学的标准数学工具；在工业界，它是非常高效的研究，开发和分析的工具。随着科技的发展，许多工程师对MAT1

11、AB进行了不间断的完善，使其从一个简单的矩阵分析软件逐渐发展成为一个具有极高通用性，并且带有众多实用工具的运算操作平台。MAT1AB为一个交互式系统，基本数据单元是数组,但是这个数组不要求固定的大小，因此可以让用户解决许多技术上的计算问题，特别是实际运行过程当中那些包含矩阵和矢量运算的较为复杂的问题。MAT1AB的指令表达使用较为方便，其与数学，工程中常用的习惯形式是十分相似的，而与C,Fortran等高级语言相比，MAT1AB的语法规则使用起来就显得更简练，在表达上也与工程习惯更为贴切。正因为如此，人们感觉用MAT1AB语言编写程序的过程就犹如在便签上书写公式和求解的过程，因此，MAT1AB

12、有被称为“便笺式的科学工程计算语言的美誉。除了这些之外，其开放性也是MAT1AB最重要和最受人欢迎的特点之一。并且除了内部函数以外，所有的MAT1AB主要文件以及各工具箱文件全部都是可以读写可以更改的源文件，这是因为工具箱实际上是由一组复杂的MAT1AB函数（M文件）组成，它扩展了MAT1AB的功能，因此用户在用来解决特定的问题时仅可以通过对源文件的修改和加入自己编写的文件来构建新的专用工具箱就可以了。MAT1AB的整个系统主要由五大部分组成：（1） MAT1AB开发环境开发环境实际上是一组实用工具，用户通过利用这些工具可以使用MAT1AB函数和文件，而在这其中的大多数工具都是图形用户的接口（

13、它包括MAT1AB桌面和命令窗口，命令的历史记录以及用来查看帮助的浏览器，工作间，文件和搜索路径）。（2） MAT1AB数学函数库包括许多基本函数和复杂函数。（3） MAT1AB语言这是一个高级的矩阵数组编程语言，带有流程控制语句，以及函数，数据结构，输入输出和面向对象编程的众多特点。（4）图像处理系统（5）MAT1AB应用程序接口（API）自从MathWorks公司推出MAT1AB后，MAT1AB优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使得其快速的在众多数学软件中脱颖而出。而且随着版本的不断持续升级，它在数值计算和符号计算功能上不断得到了一步一步的完善。MAT1AB的特点可以大致概括为以下七

14、点：（1）提供了非常便利的开发环境。MAT1AB为用户提供了一组可供用户操作函数和文件的具有图形用户界面的工具，这其中包括有MAT1AB主界面，命令窗口，历史命令，编辑和调试，在线浏览帮助，工作空间，搜索路径设置等可视化工具窗口。（2）提供了非常强大的数学应用功能。MAT1AB可以进行包括基本函数，复杂算法，更高级的矩阵运算等非常丰富的数学应用功能，特别适合应用于矩阵代数领域。除此之外它还具有众多高性能数值计算的高级算法，库函数也极其丰富，使用更加方便灵活。（3）编程语言非常简易高效。MAT1AB为用户提供了和C语言几乎一样多的运算符，如果用户能够灵活使用MAT1AB中的运算符，这将使程序变得

15、极为简洁明了。MAT1AB不但具有结构化的控制语句（如for循环，WhiIe循环，break语句和if语句）而且具有面向对象编程的特性。MAT1AB程序书写形式也比较自由，而且可以利用丰富的库函数，以避开复杂的子程序编程任务，这就压缩了所有不必要的编程工作。还有是程序限制也不严格,程序设计的时候给用户留有的自由度非常大，并且也有很强的用户自定义函数的能力。（4）图形功能非常强大。如果用户想要可视化数据会变得非常简单这得力于MAT1AB为用户提供了非常丰富的绘图函数命令。并且如果用户需要在可视化环境下进行比较个性化的图形编辑和设置MAT1AB还提供了比较强的编辑图形界面的能力。（5）提供了功能非

16、常强大的工具箱。MAT1AB主要包含核心部分和各种可供选择的工具箱两个重要的部分。其中在核心部分中含有几百个重要的核心内部函数。工具箱又分为功能性工具箱和学科性工具箱两大类。功能性工具箱主要是可以用于多种学科，其主要功能是用来扩充其符号运算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。但是学科性工具箱专业型就比较强。由于这些工具箱都是由相关领域内的资深专家编而成，因此用户在使用时没有必要编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高精尖的研究即可。(6)应用程序接口功能非常强大。用户可以通过使用C或FORTRAN等编程语言进而实现与MAT1AB程序的混合编程调用，这是因为MAT1AB提供了方便的应