基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真

下载后可任意编辑 实践课程设计报告 课程名称： Matlab上机 题 目： 基于MATLAB的电力系统自动重合闸 所在学院： 学科专业： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 二零一五年四 下载后可任意编辑 摘 要 分析了单相自动重合闸的工作特性，并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型，模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障，断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。 关键词：电力系统 自动重合闸 MATLAB 短路故障 目 录 1 引 言1 2 模型中主要模块的选择和参数2 2.1同步发电机模块2 2.2 变压器模块2 2.3 输电线路模块3 2.3.1 150km线路模块3 2.3.2 100km线路模块4 2.1 电源模块5 2.3 负载模块6 2.3.1 三相串联RLC负载Load16 2.3.2 三相串联RLC负载Load47 2.4 断路器模块8 2.5 测量模块9 2.6 显示模块9 2.7 其他模块9 2.8 仿真参数设置10 3 仿真结果及波形分析10 3.1 线路单相重合闸10 3.2 线路三相重合闸12 总结13 参考文献14 下载后可任意编辑 基于Matlab的电力系统自动重合闸 1 引 言 随着技术的进展，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讨论、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进展。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。电力系统大部分故障是瞬时性故障，因此采纳自动重合闸后，电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外，自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 本文以MATLAB为工具，对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与讨论。 1.1 仿真模型的设计和实现 电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即电压、电流对称，且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。 图 1 220kv电力系统模型 2 模型中主要模块的选择和参数 2.1同步发电机模块 同步发电机（Simplified Synchronous Machine）如图 2： 连接类型：3线Y型连接； 额定参数：[500e6 13.8e3 50]； 机械参数：[56290 0.3 2]； 内部阻抗：[1.9845 263.15e-3]； 初始条件：[0.2 0 0,0,0 0,0,0]； 图2 同步发电机的参数设置 2.2 变压器模块 三相变压器（3-Phase Transer）如图 3： 额定功率和频率：[500e6 50]； 一次绕组连接方式：三角形连接； 一次绕组参数：[13.8e3 0.002 0.08]； 二次绕组连接方式：星形连接； 二次绕组参数：[220e3 0.002 0.08]； 饱和铁芯：对三相变压器的饱和特性进行仿真； 磁阻：200p.u 励磁电感：200p.u; 图3 三相变压器的参数设置 2.3 输电线路模块 2.3.1 150km线路模块 等值线路元件（Distributed Parameters Line）如图 4： 线路相数：3； 频率：50HZ； 单位长度电阻：[0.01165 0.2676]; 单位长度电感：[0.8679e-3 3.008e-3]; 单位长度电容：[13.41e-9 8.57e-9]; 线路长度：150km； 测量：选择不测量电气量； 图4 150km分布参数线路的参数设置 2.3.2 100km线路模块 等值线路元件（Distributed Parameters Line）如图 5： 线路相数：3； 频率：50HZ； 单位长度电阻：[0.01165 0.2676]; 单位长度电感：[0.8679e-3 3.008e-3]; 单位长度电容：[13.41e-9 8.57e-9]; 线路长度：100km； 测量：选择不测量电气量； 图5 100km分布参数线路的参数设置 2.1 电源模块 三相电压源（3-Phase Source）如图 6： 相电压有效值：220e3V； A相相角：0°； 频率：50HZ； 内部连接方式：Y型（表示三相电源Y型连接，中性点不接地）； 三相短路电压：200e6； 基准电压：220e6; 图6 三相电源的参数设置 2.3 负载模块 2.3.1 三相串联RLC负载Load1 三相串联RLC负载（Three-Phase series RLC load）如图 7： 相电压：220e3V； 频率：50HZ； 三相有功功率：200e6/250W; 感性无功功率：200e6Var; 容性无功功率：0Var; 图7 三相串联RLC负载Load1的参数设置 2.3.2 三相串联RLC负载Load4 三相串联RLC负载（Three-Phase series RLC load）如图 8： 相电压：13.8e3V； 频率：50HZ； 三相有功功率：200e6W; 感性无功功率：0Var; 容性无功功率：0Var; 图8 三相串联RLC负载Load4的参数设置 2.4 断路器模块 三相断路器（Three-Phase Break）如图 9： 断路器初始状态：closed； 转换时间：[0.04 0.08]； 阻值：0.001; 过渡电阻：1e5; 过渡电容：inf; 图9 断路器参数设置 2.5 测量模块 从电路测量中选择三相电压电流测量（3-Phase VI Measurement）； 2.6 显示模块 从SIMULINK元件库SINKS目录下选择示波器（SCOPE），