基于Matlab的电力系统故障研究仿真

基于Matlab的电力系统故障分析与仿真

摘要：本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱PSD进行仿真的基本方法。在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。同时，设计一个GUI图形界面，将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB是电力系统仿真研究的有力工具。

关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；GUI

Abstract：This paper introduces the applications of MATLAB in power system analysis, and the basic simulation method of taking use of Simulink and PSD. On MATLAB simulation platform, take a single machine-infinite-bus system as modeling objects, by selecting the module, parameter settings, and connectingmodules to simulate and analysevariousfault of power system. At the same time, in order to facilitate comparison and analysis simulation waveform, design a GUI for showing waveform clearly.The results show that the simulation waveform in line with theoretical analysis, indicates that MATLAB is a powerful tool for researching simulation of power system.

Keywords：PowerSystem。 Simulation。 Fault。 Matlab。 GUI

0 前言[1,2]

随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。本篇论文将在熟练掌握MATLAB软件的基础上，对电力系统的故障进行建模、仿真、分析，并且设计一个GUI图形用户界面来反映故障波形。

1 MATLAB简介[3]

MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各种领域的工具箱，而且编程语法简单易学。下面简单介绍一下本次仿真建模中需要用到的工具箱。

1）Simulink基本库，为用户提供了多种基本模块。它有两个显著功能，即仿真与连接，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。2）PSB(PowerSystemBlock>电力系统模块库，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型，为电力研究者带来了更大的便利。它由以下8个子模块库组成：电源模块库(Electrical Sources>；基本元件模块库(Elements>；电力电子模块库(Power Electronics>；电机模块库(Machines>；连接模块库(Connectors>；测量模块库(Measurements>；附加模块(Extra Library>；电力图形用户接口(Powergui>。3）GUI<用户图形界面）是程序的图形化界面。组件、图象窗口以及回应是创建界面所必须的三个基本元素。它提供用户一个常见的界面，以及一些控件，例如，按钮，列表框，菜单等。通常，还可以通过编程来实现多种功能。

2 电力系统故障分析[4]

2.1故障基础知识

电力系统的故障一般分为简单故障和各种复杂故障。简单故障是指电力系统正常运行时某一处发生短路或断线故障的情况，其又可分为短路故障<横向故障）和断线故障<纵向故障），而复杂故障则是指两个或两个以上简单故障的组合。短路故障有4种类

型：三相短路<）、两相短路<）、单相接地短路<）和两相短路接地

<）；断线故障分为一相断线和两相断线。其中发生单相接地短路故障的概率最高，占65%。在本次设计中，对这六种故障都进行了建模仿真，由于单相接地短路故障发生的几率最高，因此本文将该故障作为典型例子来分析建模仿真过程。

2.2单相短路接地故障分析

假设系统短路前空载，短路模拟图如图1所示。

图1 单相接地短路

当系统中的f点发生单相

在短路点f 的对地电压为零，B 相和C 相从短路点流出的电流为零，即：

将式子<1）转换成各个序分量之间的关系。对于

，有如下关系：

根据可以得出：

于是，单相短路接地时，用序分量表示的边界条件为：

由边界条件组成复合序网<复合序网是指在短路端口按照用序分量表示的边界条件，将正序、负序和零序三个序网相互连接而成的等值网络）从A 相短路接地的序分量边界条件式<3）可见，它相当于三序序网的端头进行串联，如图2所示

图2 单相接地短路复合序网

复合序网直观地表达了不对称短路故障的地点和类型，对复合序网进行分析计算，可以解出短路点处的各序电压，电流分量，如下：

<1）电流分量

序电流分量为 ：

三相电流为： (2>

(3>

(4>

<2）电压分量

序电压分量为：

三相电压为：

3 系统总体设计

为了排除一些干扰，在仿真中得到理想的数据及波形，在本篇论文中，选择了最具有代表性的典型的电力系统——单机无穷大系统。该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程。如图3所示。

图3 单机—无穷大系统

上图中，最左端是发电机组，

是机端电压，

是变压器的电抗，

和是线路电抗，

是无穷大电源电压。假设额定容量(V A>，额定电压(KV>, 额定频率Hz, 变压器的变比，无穷大电源电压(KV>。在接下来的系统仿真模型中，以上图为基础，用Simulink 以及SimPowerSystems 中的模块来连接组成所需要的系统，再进行故障分析。

(5>

(6>

(7>

首先根据图3，分析知道需要组成系统的几个主要部分，分别是发电机组，三相变压器，输电线路，负载，故障元件，测量仪器以及标准电压源。在Simulink的扩展工具箱中找到SimPowerSystems，或者直接在提示符下键入powerlib打开电力系统模块库，选择建模所需要的模块。使用同步发电机(Synchronous Machine pu Standard>，励磁系统(Excitation System>和水轮机调速器(Hydraulic Turbine and Governor>来组成发电机组。在

进行发电机组的参数设置时，，，按照上述的额定值进行设置，转子类型(Rotor type>：凸极，将变比设置为13.8/230<高压侧额定电压为220KV），低压绕组三角形接法，高压绕组星型接地。采用分布参数输电线路模型(Distributed Parameter Line>模拟220(KM>的高压线。另外，将标准电压源的容量设置成10E10来模拟无穷大系统。首先用模块建立一个正常运行的电力系统，仿真后观察电压电流波形，待稳定后，再将故障元件加入其中，这样才能保证故障切除后系统最终能恢复到稳定状态。本文以单相接地短路故障为例，仿真模型如图4。

图4 单相接地短路

图中，短路故障是用三相故障元件来模拟的，在该模块的参数设置中选择A项以及接地故障(Ground Fault>，并将故障电阻和接地电阻都设为0.001<很小，但不能为零）。故障时间段可通过Transition times来安排故障起始时间和切除时间分别为0.13和0.25。其余模块的参数设置都要根据系统要求进行适当修改，在此不再作过多叙述。对

上述模型进行仿真前，需要选择仿真步长的算法，由于电力系统是带发电机的刚性系统，因此算法ode15s，ode23tb适合采用，仿真停止时间设定为0.4秒。经过一系列选择，设置后，就可以对系统开始仿真了。

其余三种短路故障的模型与图4相同，唯一需要修改的地方则是三相故障元件的设置。当要对两相<假设B、C两相）短路故障进行仿真时，只需选择B相和C相，此时接地电阻默认值为10E6欧姆；两相短路接地故障需在两相短路故障设置的基础上多加一个接地选项，并将接地电阻设置为0.001；三相短路故障的设置就是将A、B、C三相全部选中。断线故障是用三相断路器来模拟的，断路器的初始状态设为闭合，某相发生断线故障时就选择改变与该相相连的断路器状态，使之打开。

4 GUI图形界面设计[5]

前面部分简单说明了仿真建模的过程，为了能把最后的仿真波形同时显示在一个界面中以便比较和分析，设计一个图形界面，不仅能随意地选择故障类型进行仿真，让波形全部显示出来，而且还能单独查看各相的电压电流波形图。要实现这样的功能需要在界面对应M文件中编辑相应的函数，使界面和仿真模型联系起来。下面简单介绍GUI 图形界面的设计过程。

在MATLAB提供的GUIDE环境下，将所需的组件拖入到空白界面，有坐标轴，按钮，静态文本框，列表框以及单选按钮，然后排列整齐。选中任意一个组件，双击，便可以在弹出的属性查看器窗口查看或者修改组件的属性，如，颜色，字体，名称等等。接下来打开系统自动生成的与当前界面相对应的M文件，开始在相应的组件回调函数名下编写程序，使组件在界面运行时通过程序响应一定得功能。程序的编写是一个大工程，在这就不多说，介绍一些简单的绘图指令，如下：

axes(handles.axes1>。 %指定要画图的坐标轴

sim<’ag’）。 %实现与模型ag相连的功能，并使模型开始仿真

plot

xlabel('时间/ s'> 。 %给横轴加标签

ylabel('电流/ A'>。 %给纵轴加标签

title('故障点A相电压'>。 %给坐标轴加上标题

grid on。 %添加网格

完成组件回调函数的编写就可以运行M文件了，若出现问题，回到MATLAB主窗口查看报错信息，进行修改。下图5显示的是在GUI界面上的单相接地短路故障的仿真波形图。

图5 单相接地短路波形

同样，其余故障的波形图都可以通过选择listbox1里的故障类型，点击开始仿真后与MATLAB里相应的的故障模型相连。仿真结束，波形显示在GUI界面上。需要单独查看波形时，选择listbox2中的查看选项，就会弹出一个大的Figure图表框显示波形，

如图6。

图6 单独查看故障点A相电压波形

5 结果分析

分析图5所示的波形，仿真开始时，系统处于正常运行状态，电压电流波形都按正弦波变化，当A相0.13s接地短路时，可以观察到A相对地电压剧降为零，B、C两非故障相电压没有发生变化。再观察电流，在故障发生前，A、B、C三相的对地电流都为0，A相接地短路以后，电流迅速增大，Ib和Ic保持原样。再往后看，电压序分量和电流序分量都是输出的峰值，在系统正常运行时，电压只有正序分量，电流为零。当出现故障时，也就是在0.13到0.25秒，电压和电流出现现了负序和零序分量。经过第二章的理论分析，故障时正序、负序和零序电流是相等的，因此三条线在坐标轴上被覆盖了，只有最后一条零序分量的图线。理论上A相的电流值是等于3倍的序分量，由图可见，故障电流Ia峰值大约为4500安培，零序电流分量大约为1500安培，是Ia的三分之一，说明仿真波形图是正确的。故障切除后，系统中仍然只有正序分量，从电压序分量可以看出。因此图5的波形是符合理论分析的。

两相短路，两相短路接地，三相短路，一相断线和相断线的波形图经理论分析也均符合实际。

6 结束语

在本篇论文当中，以一个简单的单机—无穷大系统为建模对象，在MATLAB中建立了电力系统的基本模型。整个建模的过程中，介绍了MATLAB在电力系统中的应用。在建模初期，会遇到一些参数设置上的困难，通过不断地调整初始参数最终完成仿真。为了能更好的显示系统波形，方便分析，设置了一个GUI图形用户界面，通过组件的设置，回调函数的编写以及最后的运行，把系统模型与图形界面联系起来，有利于故障类型的选择和波形的查看。在对故障模型进行仿真的时候，可以体会到MATLAB强大的仿真能力，为电气工作者提供了简便、直观、有效地仿真仿真研究方法。

参考文献

[1]彭建飞，任岷，王树锦. MATLAB在电力系统仿真研究中的应用[J]. 计算机仿真，2005<6）：193-196.

[2]李广凯，李庚银. 电力系统仿真软件综述[J]. 电气电子教案学报，2005<6）：61-65.

[3]张少如，李志军，吴永俭等. MATLAB与电力系统仿真[J]. 河北工业大学学报，2005<12）：5-9.

[4]夏道止等. 电力系统分析[M]. 北京：中国电力出版社，2004. 216-268.

[5]施晓红等. 精通GUI图形界面编程[M]. 北京：北京大学出版社，2003. 164-178.

[6]樊艳芳，蔺红. MATLAB_SIMULINK在电力系统仿真中的应用[J]. 新疆大学学报，2004<5）：205-207.

电力系统故障的智能诊断综述

智能电网技术及装备专刊·2010年第8期 21 电力系统故障的智能诊断综述 李再华1 刘明昆2 （1.中国电力科学研究院，北京 100192；2.北京供电公司海淀供电分公司，北京 100086） 摘要 电力系统是人类制造的最复杂的系统，故障诊断是现代复杂工程技术系统中保障其可靠运行的非常重要的手段，故障的智能诊断是该领域的热点和难点。本文综述了电力系统故障的智能诊断技术的发展现状，总结了几种常用的智能技术在故障诊断应用中存在的若干问题以及解决这些问题的相关新技术。最后，展望了智能诊断技术的发展趋势：以专家系统为基础，融合其他先进的智能技术，以提高诊断的速度和准确度，及其对电力系统发展的适应性，逐步实现在线诊断。 关键词：电力系统；智能故障诊断；专家系统；发展趋势 Review of Intelligence Fault Diagnosis in Power System Li Zaihua 1 Liu Mingkun 2 （1.China Electric Power Research Institute ，Beijing 100192； 2. Haidian branch Company, Beijing Power Supply Company, Beijing 100086） Abstract Power system is the most complex system by man-made in the world, fault diagnosis is a kind of very important methods to ensure the reliable operation of modern complex engineering system. Intelligence fault diagnosis (IFD) is the hot and difficult subject in this field. The paper reviews the actual state of development of IFD in power system, and then summarizes some existing problems in application and new relation technology to resolve these problems. IFD technologies include expert system (ES), artificial neural network (ANN), decision-making tree (DT), data mining (DM), fuzzy theory (FT), Petri network (PN), support vector machine(SVM), bionic theory (BT), etc. To adopt these kinds of methods synthetically is very helpful to improve the intelligence of ES. At last, development trends of IFD are expected: based on ES, integrates with other advanced intelligence technologies, to heighten the speed and accuracy of fault diagnosis, and the adaptability to the development of power system, so as to realize online IFD gradually. Key words ：power system ；intelligence fault diagnosis ；expert system ；development trend 1 引言 电网的发展和社会的进步都对电网的运行提出了更高的要求，加强对电网故障的诊断处理显得尤为重要。随着计算机技术、通信技术、网络技术等的发展，采用更为先进的智能技术来改善故障诊断系统的性能，具有重要的研究价值和实际意义。 故障的智能诊断技术也被称为智能故障诊断技 术，包括专家系统（Expert System ，ES ）、人工神 经网络（Artificial Neural Network ，ANN ）、决策树（Decision Tree ，DT ）、数据挖掘（Data Mining ， DM ）、模糊论（Fuzzy Theory ，FT ）、Petri 网理论（Petri Network Theory ，PNT ）、支持向量机（Support Vector Machine ，SVM ）、仿生学理论（Bionics Theory ，BT ）的应用等，其中前四种技术得到了较多的研究，相对比较成熟和常用。本文对电力系统故障诊断领域的智能诊断技术的发展现状以及存在的问题进行综述，并对解决相关问题的方法进行了总结。 2 智能故障诊断技术发展现状 美国是对故障诊断技术进行系统研究最早的国家之一，1961年美国开始执行阿波罗计划后，出现了一系列设备故障，促使美国航天局和美国海军积

电力电子技术与电力系统分析matlab仿真

电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日

电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?

实验二 电力系统故障仿真分析

实验二电力系统故障仿真分析 1、实验目的 1）能熟练运用计算机对不同的短路故障进行仿真； 2）能够分析各种短路故障下电压电流的变化过程； 3）掌握不对称短路的分析方法； 2、预习要求 复习《电力系统分析》中电力系统故障分析的相关内容，了解电力系统短路故障时的电磁暂态过程。 3、实验内容及步骤 利用实验一建成的系统模型，完成以下实验内容：（故障开始时间均为0.4，故障持续时间1s） 1）在AB段任选一处设单相接地故障，在过渡电阻分别为0、50欧、100欧和200欧时，仿真并记录故障点的三相电压电流波形。 2）在AB段首端10km处、AB段200km处及BC段末端10km处分别设单相接地故障，过渡电阻分别为0，仿真并记录故障点的三相电压电流波形。（对传输线重新分段） 3）同时在AB段，BC段任选一处设相间接地短路，过渡电阻为0，仿真并记录两个故障点的三相电压电流波形； 4）同时在AB段，AD段任选一处设相间短路，等效过渡电阻为0，仿真并记录两个故障点的三相电压电流波形； 实验仿真结果： 故障开始时刻：0.4s；故障持续时间：1.0s；仿真时间1.6s。 1、单相接地故障发生在线路AB的中点： 过渡电阻为0Ω，点A处的电压、电流波形

（2）过渡电阻为50Ω，点A处的电压、电流波形 （3）过渡电阻为100Ω，点A处的电压、电流波形

（4）过渡电阻为200Ω，点A处的电压、电流波形 2、过渡电阻为0时，单相接地故障发生在不同位置： （1）距AB段首端10km处，点A处的电压、电流波形

（2）距AB段首端200km处，点A处的电压、电流波形 （3）距BC段末端10km处，点B处的电压、电流波形

电力系统建模及仿真课程设计

某某大学 《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 学号 院系 班级 指导教师

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；SimPowerSystems Abstract: 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 - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -

初中物理电路故障分析--珍藏版

一、初中物理电路故障分析 1、电压表示数为零的情况 A 电压表并联的用电器发生短路 (一灯亮一灯不亮，电流表有示数) B 电压表串联的用电器发生断路 (两灯都不亮，电流表无示数) C 电压表故障或与电压表连线发生断路 (两灯都亮，电流表有示数) 2、电压表示数等于电源电压的情况 A 电压表测量的用电器发生断路 （两灯都不亮，电流表无示数） 注：此时不能把电压表看成断路，而把它看成是一个阻值很大的电阻同时会显示电压示数的用电器，由于电压表阻值太大，根据串联电路分压作用，电压表两端几乎分到电源的全部电压，电路中虽有电流但是很微弱，不足以使电流表指针发生偏转，也不足以使灯泡发光。如果题目中出现“约”、“几乎”的字眼时，我们就锁定这种情况。 B 电路中旁边用电器发生短路 （一灯亮一灯不亮，电流表有示数） 总结：如图，两灯泡串联的电路中，一般出现的故障问题都是发生在用电器上，所以通常都有这样一个前提条件已知电路中只有一处故障，且只发生在灯泡L1或L2上。 若两灯泡都不亮，则一定是某个灯泡发生了断路，如果电压表此时有示数，则一定是和电压表并联的灯泡发生了断路，如果电压表无示数，则一定是和电压表串联的灯泡发生了断路。此两种情况电流表均无示数。 若一个灯泡亮另一个灯泡不亮，则一定是某个灯泡发生了短路，如果电压表此时有示数，则一定是和电压表串联的灯泡发生了短路，如果电压表此时无示数，则一定是和电压表并联的灯泡发生了短路。此两种情况电流表均有示数 3、用电压表电流表排查电路故障 A、用电压表判断电路故障，重要结论：电压表有示数说明和电压表串联的线路正常，和电压表并联的线路有故障。若电路中只有一处故障则电压表无示数时，和电压表并联的线路一定正常。

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基于MATLAB的电力系统仿真

《电力系统设计》报告题目: 基于MATLAB的电力系统仿 学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电气 1 班 姓名:田震 学号: 日期：2015年12月6日 基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来 越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。 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，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；MATLAB仿真 目录 一．前言.............................................. 二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建............... 1.总电路图的设计......................................

基于matlab的电路仿真

基于matlab的电路仿真 杨泽辉51130215 %基于matlab的电路仿真 %关键词: RC电路仿真, matlab, GUI设计 % 基于matlab的电路仿真 %功能：产生根据输入波形与电路的选择产生输出波形 close all;clear;clc; %清空 figure('position',[189 89 714 485]); %创建图形窗口，坐标（189，89），宽714，高485；Na=['输入波形[请选择]|输入波形:正弦波|',... '输入波形:方形波|输入波形:脉冲波'];%波形选择名称数组； Ns={'sin','square','pulse'}; %波形选择名称数组； R=2; % default parameters: resistance 电阻值 C=2; % default parameters: capacitance电容值 f=10; % default parameters: frequency 波形频率 TAU=R*C; tff=10; % length of time ts=1/f; % sampling length sys1=tf([1],[1,1]); % systems for integral circuit %传递函数； sys2=tf([1,0],[1,1]); % systems for differential circuit a1=axes('position',[0.1,0.6,0.3,0.3]); %创建坐标轴并获得句柄； po1=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第一个界面的上方创建一个下拉菜单'unit','normalized','position',[0.15,0.9,0.2,0.08],... %位置 'string',Na,'fontsize',12,'callback',[]); %弹出菜单上的字符为数组Na，字体大小为12， set(po1,'callback',['KK=get(po1,''Value'');if KK>1;',... 'st=char(Ns(KK-1));[U,T]=gensig(st,R*C,tff,1/f);',... 'axes(a1);plot(T,U);ylim([min(U)-0.5,max(U)+0.5]);',... 'end;']); %pol触发事件：KK获取激发位置，st为当前触发位置的字符串，即所选择的波形类型； %[U,T]，gensing,产生信号，类型为st的值，周期为R*C，持续时间为tff， %采样周期为1/f，U为所产生的信号，T为时间； %创建坐标轴al；以T为x轴，U为y轴画波形，y轴范围。。。 Ma=['电路类型[请选择]|电路类型:积分型|电路类型:微分型']; %窗口2电路类型的选择数组； a2=axes('position',[0.5,0.6,0.3,0.3]);box on; %创建坐标轴2； set(gca,'xtick',[]);set(gca,'ytick',[]); %去掉坐标轴的刻度 po2=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第二个窗口的位置创建一个下拉菜单，同1 'unit','normalized','position',[0.55,0.9,0.2,0.08],... 'string',Ma,'fontsize',12,'callback',[]); set(po2,'callback',['KQ=get(po2,''Value'');axes(a2);',... %po2属性设置，KQ为选择的电路类型，'if KQ==1;cla;elseif KQ==2;',... %1则清除坐标轴，2画积分电路，3画微分电路 'plot(0.14+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');hold on;',... 'plot(0.14+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot([0.16,0.82],[0.2,0.2],''k'');',... 'plot([0.16,0.3],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([3,4,4,3,3]/10,[76,76,84,84,76]/100,''k'');',... 'plot([0.4,0.82],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.8,0.53],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.2,0.48],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.53,0.53],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.48,0.48],''k'');',... 'text(0.33,0.7,''R'');',...

MATLAB在电力系统仿真中的运用汇总

收稿日期:2006-08-25 作者简介:曾江华, 女, 长江水利委员会设计院机电处, 工程师, 硕士。 文章编号:1001-4179(2006 11-0041-02 MAT LAB 在电力系统仿真中的运用 曾江华陈晓明金伟江万里李远青 (长江水利委员会设计院, 湖北武汉 摘要:MAT LAB 是将计算、可视化、真中运用很广泛。, 由于电力系统是个复杂的系统, , 也不直观。M AT LAB 的M LAB 的POWERSY STE M BLOCK 对避雷器在有电抗器补, 。关键; ; 仿真; 运用T 文献标识码:A 1概述 M AT LAB 是由美国Mathw orks 公司开发的大型软件, 它是以 矩阵运算为基础, 把计算、可视化、程序设计融合在一个交互的工作环境中, 在此环境中可以实现工程计算、算法研究、建模和仿真、应用程序开发等。在M AT LAB 中包括了两大部分, 数学计算和工程仿真, 其中在工程仿真方面,M AT LAB 提供的软件支持涉及到各个工程领域, 并且在不断完善。M AT LAB 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。M AT LAB 提供的S imulink 工具箱是一个在M AT LAB 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。S imulink 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, 然后用ODE 计算程序通过数值积分来模拟系统。M AT LAN 含有大量的ODE 计算程序, 有固定步长的, 有可变步长的, 为求解复杂的系统提供了方便。 M AT LAB 在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(P ower System Blockset 来完成, P ower System Block 是由TE QSI M 公司和魁北克水电站开发的。PS B 是在S imulink 环境下 使用的模块, 采用变步长积分法, 可以对非线性、刚性和非连续系统进行精确的仿真, 并精确地检测出断点和开关发生时刻, PS B 程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的S imulink 程 序块, 通过PS B 可以迅速建立模型, 并立即仿真。PS B 程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与S imulink 程序之间连 接作用。2电力系统元件库 电力系统元件库包括了电路、电力电子、电机和电力系统等 常用的基本元件和系统的仿真模型。其包含以下库元件: (1 电源元件。包括了交流电压源和电流源、直流电压源、可控电源及三相电源等产生电信号的元件。 (2 线路元件。包括各种线性网络电路元件和非线性网络电路元件。 (3 电力电子元件。包括如二级管、晶闸管等各种电力电子元件。 (4 电机元件。包括各种电机模型元件。 (5 连接器元件。包含有在各种不同情况下用于相互连接的元件。

基于MATLAB的电力系统短路故障的仿真报告

《电力系统建模及仿真课程设计》 总结报告 课题名称基于MATLAB的电力系统短路故障的仿 真与分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师

摘要 基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库 （SimPowerSystems）构建电力系统仿真模型，在Matlab的平台下仿真电力系统 为工程设计和维修提供依据重要的依据，同时也为电力研究带来大大的便利，利 用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析的 常用方法，它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解 脱出来，让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前，从而将庞大的 电力网搬进了办公室，为研究带来了巨大的便利。 简要介绍了电力系统模型和MATLAB/ SIMULINK中SimPowerSystems (电力系统元件库) 的主 要功能. SimPowerSystems 是专门为电力系统设计的仿真分析软件,在对其基本元件进行介绍后,在仿真平 台上,通过对一个简单的电力系统输电线路的短路故障进行设计、仿真、分 析,得到了理想的仿真效果. 关键词： Matlab SimPowerSystems 短路电流计算仿真 Simulation and Analysis of Power System Short Circuit Fault Based on Matlab Zhang Jun-yue College of Physics and Electronic Information Electrical Engineering and Automation No: 070544037 Tutor: Wu Yan Abstract: The article describes the basic characteristics of Matlab /Simulink and the basic method and process of applying Matlab in the simulation of power system. Matlab SimPowerSystems Block set is used to build a model of single-machine infinity-bus system and simulate various fault of power system. The results show that the simulation waveform is in line with theoretical analysis and Matlab is a valid tool for the simulation of power system fault. By the contrast and analysis of different short circuit faults, we can obtain a result that the three-phase short circuit fault is the worst situation in the faults of power system. So this situation should be avoided as far as possible in manufacture. Also, by the contrast and analysis of the fault resolution time, we know that clearing the short circuit fault on a minimal time is one way to guarantee the power system running regularly and reduce the loss.

电力系统故障诊断专家系统

电力系统故障诊断专家系统 李向峰 （哈尔滨工程大学信息与通信工程工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要:针对电力系统故障诊断问题存在的大量不确定性，提出了将模糊集和模糊推理方法结合专家系统进行故障诊断的新方案。同时，尝试将分布式问题求解方法用于电力系统故障诊断问题，开发了基于模糊推理的分布式电力系统故障诊断专家系统。为方便用户使用，开发了图形建模和模糊知识学习平台，以及故障信息管理系统通过在某地区电网的测试表明，所提方案具有准确的诊断结果和很好的实用性关键词:故障诊断;模糊推理;专家系统;分布式问题求解;故障信息管理。 关键词:故障诊断; 模糊推理; 专家系统; 分布式问题求解; 故障信息管理 Power System Fault Diagnosis Expert System LiXiangfeng (Information and Communication Engineering, Engineering, Harbin Engineering University, Harbin) Abstract: Fault detection system of power exists a lot of uncertainty, the proposed fuzzy sets and fuzzy inference method combines expert system for fault diagnosis of the new program. At the same time, try to distributed problem solving method for power system fault diagnosis, develop a distributed power system fault diagnosis expert system based on fuzzy reasoning. For the convenience of users, the development of graphical modeling and fuzzy knowledge learning platform, and fault information management system through a regional grid in the test shows that the proposed scheme has an accurate diagnosis and good usability Key words: fault diagnosis; fuzzy reasoning; expert system; distributed problem solving; fault information management. Keywords：fault diagnosis; fuzzy inference; expert system; distributed problem solving 1引言 电力系统故障诊断是近年来十分活跃的研究课题之一，人们对此进行了大量研究[1~9]，取得了许多有价值的理论研究成果，提出了多种解决方案，如采用专家系统方法[2，4，6，8]和神经网络方法[4]等. 由于实际运行中用于故障诊断的断路器和保护动作信息存在着大量的不确定性，近年来有学者将模 糊推理方法应用于电力系统故障诊断[3，5~7，9]。但以 前的研究大多集中在理论探讨上，在解决电力系统运行过程中出现的实际问题方面进展不大。现代电网互联规模和运行复杂性越来越大，运行越来越接近极限，一旦发生故障，造成的损失也较以往增大，因此对运行人员迅速准确处理事故的能力的要求进一步提高。电力系统故障自动诊断系统不仅可以成为运行人员在处理事故时的得力助手，还可成为运行人员培训的有力工具。 本文在前期开发的面向对象的电力系统故障 诊断专家系统[8]的基础上，借鉴其他研究成果[3，5~7] 增加了基于模糊集的报警信息处理，不但考虑了开关和保护动作的不确定性，还将故障时电压、电流不同于正常运行时的特征信息用模糊集表示，利用模糊推理来提高诊断结果的准确性和可用性；同时开发了模糊集学习平台，以缓解专家系统知识获取 的难题;利用网络通信技术和分层分布式问题求解 方法，解决电力系统信息分层和应用于实际电力系统故障诊断时出现的问题，提出了两种分层分布式故障诊断问题求解方案，并就其中一种方法进行了

电力系统matlab仿真

1.目前常用的电力系统仿真软件有：BPA 程序和EMTP(程序；PSCAD /EMTDC; NETOMAC; PSASP;MATLAB 2.SimPowerSystems库产品 SimPowerSystems 4.0中含有130 多个模块，分布在7个可用子库中。这7个子库分别为“应用子库(Application Libraries)”、“电源子库(Electrical Sources)”、“元件子库(Elements)”、“附加子库(Extra Library)”、“电机子库(Machines)”、“测量子库(Measure-ments)”和“电力电子子库(Power Electronics)”。此外，SimPowerSystems 4.0中还含有一个功能强大的图形用户分析工具Powergui和一个废弃的“相量子库”(Phasor Elements) 3.MATLAB的特点:(1) 提供了便利的开发环境。(2) 提供了强大的数学应用功能。(3) 编 程语言简易高效。(4) 图形功能强大(5) 提供了功能强大的工具箱。(6) 应用程序接口功能强大。(7) MATLAB的缺点。和其它高级程序相比，MATLAB程序的执行速度较慢。 4.SIMULINK的特点:(1) 建立动态系统的模型并进行仿真。(2) 以直观的方式建模。(3) 增 添定制模块元件和用户代码。(4) 快速、准确地进行设计模拟。(5) 分层次地表达复杂系统。(6) 交互式的仿真分析。 5.SimPowerSystems库的特点:(1) 使用标准电气符号进行电力系统的拓扑图形建模和仿 真。(2) 标准的AC和DC电机模型模块、变压器、输电线路、信号和脉冲发生器、HVDC 控制、IGBT 模块和大量设备模型。(3) 使用SIMULINK强有力的变步长积分器和零点穿越检测功能，给出高度精确的电力系统仿真计算结果。(4) 利用定步长梯形积分算法进行离散仿真计算，为快速仿真和实时仿真提供模型离散化方法(5) 利用Powergui交互式工具模块可以修改模型的初始状态，从任何起始条件开始进行仿真分析(6) 提供了扩展的电力系统设备模块，如电力机械、功率电子元件、控制测量模块和三相元器件。 (7) 提供大量功能演示模型，可直接运行仿真或进行案例学习。 6.默认的程序主界面主要包括下列区域：①菜单；②工具栏；③命令窗口；④当前 路径浏览器；⑤工作空间浏览器；⑥命令历史浏览器。 7.菜单功能:(1) [File>New>M-File]：进入文本编辑窗界面，建立一个文本文件，实现 MATLAB命令文件的输入、编辑、调试、保存等处理功能，保存时文件后缀名为.m。(2) [File>New>Figure]：进入图形窗界面，建立一个图形文件，实现MATLAB图形文件的显示、编辑、保存等处理功能，保存时文件名后缀为.fig.(3) [File>New>Model]：建立一个SIMULINK模型文件，实现SIMULINK仿真模型的建模、仿真、调试、保存等处理功能，保存时文件名后缀为.mdl。 8.：进入SIMULINK仿真环境界面，作用相当于在MATLAB的命令窗口中输入 simulink命令并按回车键。 9.Matlab默认工作路径：安装路径\Matlab\work .修改路径（1）利用图标 （2）利用菜单项[File>Set Path>Add Folder]将用户拟采用的 目录添加到Matlab 搜索路径中。 10.MATLAB编程有两种工作方式：一种称为行命令方式，就是在工作窗口中一行一行地输 入程序，计算机每次对一行命令做出反应，因此也称为交互式的指令行操作方式；另一种工作方式为M文件编程工作方式。 11.变量是保存数据信息的一种最基本的数据类型。变量的命名应遵循如下规则：(1) 变量 名必须以字母开头；(2) 变量名可以由字母、数字和下划线混合组成；(3) 变量名区分字母大小写；(4) MATLAB保留了一些具有特定意义的默认变量(见表2-3)，用户编程时可以直接使用，并尽量避免另外自定义例如，Long和My_long1均是有效的变量名，Long

电力系统故障录波数据分析.

研究与开发 年第期 6 电力系统故障录波数据分析 邵玉槐 许三宜 何海祥 丁周方 (太原理工大学电气与动力工程学院,太原 030024 摘要电力系统故障录波数据是电力系统故障分析和保护动作判据的重要依据。本文提出了据电力系统故障录波数据完善了频率分析、谐波分析、故障定位的数学分析方法。采用 java 编程语言完成部分过程的编制工作。同时针对目前双端测距存在的伪根问题,提出了一种新的求解过程。 关键词:电力故系统故障分析;故障录波数据;双端测距 Power System Fault Recorder Data Analysis Shao Y uhuai X u Sa nyi He Haixiang Ding Zhoufang (College of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024 Abstr act The power system fault recorder data provides the important basis for fault analysis and protective operating criterion. The paper improved frequency measurement mathematical analysis algorithm and harmonic analysis mathematical

analysis algorithm as well as fault location mathematical analysis algorithm by use of those data. Using java programming language as development tools and accomplish some function. At the same time, the paper proposes a new solving process aiming at false roots in two-terminal fault location. Key words :power system fault analysis ; fault recorder data ; two-terminal fault location 1引言 电力系统故障录波系统是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种系统或一种装置。近年来, 不同类型的故障录波器已在电力系统中得到广泛应用, 所记录的各种故障录波数据为电力系统故障分析及各种保护动作行为的分析和评价提供了数据来源和依据。 目前,电网调度端已能通过专用网或电话网将电网故障录波数据集中到一起,但如何有效管理和利用这些信息进行必要的故障分析、保护动作行为评价及故障测距等并没有统一的标准 [1]。 2系统总体设计 java 的最大优势就是跨平台,通俗地说可以用于各种操作系统,本系统是以java 为平台开发的基于 IEEE 标准的 COMTRADE 数据格式的面向对象的可视化程序,下面简单说一下设计思路: (1数据采用的格式 目前故障录波器基本上采用 IEEE 的 COMTRADE 标准。每个 COMTRADE 记录都有一组 4个与其相关的文件,其中 CFG 和 DA T 文件有严格的格式,用于存储通道数据和相关解释信息; HDR 没有固定格式。 COMTRADE 文件遵循固定的记录格